Срок времени

Мир крутится не благодаря источникам энергии, а благодаря источникам низкой энтропии. Без низкой энтропии энергия бы растеклась равномерным теплом – и мир пришел бы в состояние теплового равновесия, где больше нет различия между прошлым и будущим и поэтому ничего не происходит.

Вблизи Земли у нас есть мощный источник низкой энтропии – Солнце. Солнце шлет нам горячие фотоны. Земля излучает тепло в черное небо, избавляясь от более холодных фотонов. Энергия, которая уходит, более или менее равна той, которая приходит, так что в процессе этого обмена энергия не накапливается (если она накапливается, то это катастрофа для нас – потепление климата). Но на каждый прибывающий горячий фотон Земля отдает десяток холодных, потому что один горячий фотон приносит от Солнца столько же энергии, сколько уносит десяток холодных фотонов, излучаемых Землей. У горячего фотона энтропия ниже, чем у десятка холодных, потому что число конфигураций у одного фотона (горячего) меньше числа конфигураций десяти фотонов (холодных). Следовательно, для нас Солнце – богатейший постоянный источник низкой энтропии. В нашем распоряжении изобилие низкой энтропии, и именно она дает возможность животным и растениям размножаться, а нам – собирать моторы, возводить города, придумывать что-то новое и писать книги вроде этой.

Откуда берется низкая солнечная энтропия? Она происходит из того факта, что само Солнце родилось из конфигурации с меньшей энтропией: изначальное молекулярное газопылевое облако, из которого образовалась Солнечная система, обладало энтропией еще более низкой. И так далее в нашем движении вспять, пока не будет достигнуто начальное состояние Вселенной с минимальной энтропией.

Великая космическая история движется вперед возрастанием энтропии Вселенной.

Только возрастание энтропии в космосе происходит не так быстро, как спонтанное расширение газа в пустом баллоне: оно идет постепенно и требует времени. Даже гигантской поварешкой размешать такую большую вещь, как космос, получается довольно медленно. А главное – там есть свои закрытые двери, препятствия для роста энтропии, и свои едва проходимые узкие места.

Например, дрова, уложенные в поленницу и предоставленные сами себе, могут пролежать довольно долго. Они вовсе не находятся в состоянии с максимальной энтропией, так как элементы, из которых они состоят, – водород и углерод главным образом – сочетаются там весьма прихотливо (“упорядочены”), обеспечивая себе форму дров. Энтропия будет возрастать, если это сочетание начнет разрушаться. Это то, что происходит, когда дрова горят: элементы теряют ту особую структуру, которой обладают дрова, и энтропия резко возрастает (огонь и в самом деле – процесс существенно необратимый). Но полено не начнет гореть само по себе. Оно будет долго оставаться в состоянии с низкой энтропией, пока кто-нибудь не откроет дверь, через которую оно сможет проскользнуть в состояние с высокой энтропией. Поленница дров – нестабильное состояние, как карточный домик, но пока что-нибудь не случится и его не разрушит, оно не разрушится. Этим “чем-нибудь” может быть, например, спичка, которая зажжет пламя. Пламя – это один из тех процессов, которые открывают проход, и через этот проход поленья могут попасть в состояние с высокой энтропией.

Помехи, препятствующие энтропии и тем самым замедляющие ее, есть повсюду во Вселенной. В прошлом, например, Вселенная, в сущности, представляла собой не что иное, как бескрайние водородные поля. Водород может превращаться в гелий, и у гелия энтропия выше, чем у водорода. Но для того чтобы это случилось, должен открыться проход – зажечься звезда, и в ней водород будет ярко светиться, образуя гелий. Что зажигает звезды? Другой процесс, способствующий росту энтропии, – сжатие, которое вызывается гравитацией гигантских водородных облаков, парящих сквозь галактику. У водородного облака, когда оно сжалось, энтропия становится больше, чем была, когда оно было разреженным[116]. Но чтобы сжимать водородные облака, в свою очередь, требуются миллионы лет, уж очень они большие. И только после того, как они сжались, они могут нагреться в достаточной степени, чтобы запустился процесс термоядерного синтеза, открывающий, наконец, энтропии возможность расти в результате превращения водорода в гелий.