Занимательная астрофизика

Проблема времени занимала человека еще с глубокой древности. Над сущностью времени задумывались самые могучие умы, самые выдающиеся мыслители пытались постичь его сокровенный смысл.

Интерес этот вполне понятен. Пожалуй, нет среди физических величин, характеризующих течение явлений в окружающем нас мире, величины более таинственной, неуловимой, ускользающей от понимания человека, чем время…

Особенно пристальное внимание проблема времени привлекает к себе во второй половине текущего века. Это в значительной степени связано с тем, что современное естествознание — физика, астрономия, космология, кибернетика, математика — поставляет все большее количество новых данных, способных пролить свет на природу времени. При этом центральным вопросом является вопрос о его направленности.

Народная мудрость гласит: дом потеряешь — можно выстроить новый, деньги потеряешь — можно заработать другие, время потеряешь — все потеряешь!

В этом афоризме нашло свое отражение наиболее характерное отличительное свойство времени — его необратимость. Время нельзя повернуть вспять: что прошло, то прошло безвозвратно. Мы не можем возвратиться в прошлое и не можем, опередив время, забежать в будущее, а затем вернуться в свою эпоху.

Итак, необратимость — одна из основных особенностей времени. Другими словами, время всегда течет в одном направлении, и, чтобы подчеркнуть это обстоятельство, часто говорят о стреле времени.

Исторически представление о необратимости или однонаправленности времени, видимо, сложилось под влиянием того факта, что все реальные процессы, с которыми сталкивается человек в окружающем мире, практически необратимы. Ведь если бы время потекло вспять, то вокруг нас стали бы происходить совершенно поразительные явления. Но таких явлений никто и никогда не наблюдал.

Немаловажную психологическую роль сыграло, по всей вероятности, и то обстоятельство, что мы ничего не можем изменить в прошлом и не способны во всех деталях предвидеть будущее. Для прошлого характерна полная определенность, а для будущего значительная неопределенность. Иными словами, между прошлым и будущим существует явная асимметрия. А вся жизнь человеческая протекает на той грани, на которой будущее превращается в прошлое: сама жизнь человека — это необратимый процесс.

Философы неоднократно пытались вывести временной порядок из причинного. Но все дело в том, что при определении причинного порядка мы явно или неявно опираемся на понятия временного порядка. Ведь когда речь идет о том, что «причина порождает следствие», подразумевается, что следствие появилось после причины. Таким образом, любая попытка вывести временной порядок из порядка причинного фактически неизбежно приводит к логическому кругу.

Однако наряду с рассуждениями общего характера закономерно возникает вопрос: нельзя ли выявить такие необратимые процессы в самой природе, с которыми можно было бы строго связать однонаправленность времени?

Еще Аристотель писал: «Мы не только измеряем движение временем, но и время движением… ибо время определяет движение, будучи его числом, а движение — время»[18]).

Сущность времени нельзя понять, не связывая его с поведением материальных объектов, с конкретными физическими явлениями. Каковы же те физические процессы, протекающие в реальном мире, которые могут определять однонаправленность времени?

Вообще говоря, для того чтобы доказать необратимость времени, в сущности, достаточно обнаружить в природе хотя бы один строго необратимый физический процесс. Его наличие сразу придало бы физический смысл направленности времени как для самого этого процесса, так и для всех других, связанных с ним, обратимых процессов, которые вследствие этого стали бы необратимыми.

Естественно прежде всего обратиться к механике. Любопытно, что в классической механике нет никаких запретов, препятствующих обращению времени. В ее уравнениях можно поменять знак времени на противоположный, и все процессы потекут в обратном направлении, проходя в обратном порядке те же самые состояния. Другими словами, уравнения механики, так же как и их решения, обратимы во времени.

Однако «теоретической» обратимости отнюдь не соответствует фактическая обратимость механических процессов в реальном мире. Это связано с тем, что идеальных чисто механических процессов в природе практически не бывает. В любой механической системе в результате взаимодействия составляющих ее объектов происходит неизбежное рассеяние энергии, ее диссипация. А при этом условии процесс становится необратимым.

Таким образом, возникает парадоксальное противоречие. Реальные механические процессы необратимы, а теория механических явлений допускает их полное обращение. Следовательно, оставаясь в рамках чистой механики, физического обоснования однонаправленности времени мы получить не можем.