Чем прошлое отличается от будущего и почему время течет в одном направлении?

Вокруг светаНаука

Вопрос времени

Чем прошлое отличается от будущего и почему время течет в одном направлении? Возможно, это самая трудная загадка для науки. Но ученые предложили много заманчивых гипотез.

Текст: Анатолий Глянцев

Фотография звездного неба с большой выдержкой. Концентрические линии отмечают видимое движение звезд из-за вращения Земли вокруг своей оси. Полярная звезда (в центре концентрических окружностей) расположена в 450 световых годах от Земли. Если она погаснет, мы узнаем об этом только через 450 лет. Фото: Dario Giannobile

Повседневный опыт говорит, что прошлое разительно отличается от будущего. Мы помним прошлое, а будущего не помним. Мы не в силах изменить прошлое. Пролив кофе на ноутбук, мы отчаянно хотели бы вернуться на миг назад и взять чашку аккуратнее, но увы. Зато повлиять на будущее мы можем. Более того, каждый наш поступок – попытка изменить будущее. Захотев пить, мы возьмем с полки стакан, нальем воды и выпьем. В момент, когда мы почувствовали жажду, на столе еще нет стакана, а в стакане нет воды. Все это дело будущего, пусть и ближайшего. Настоящее вообще не имеет длительности, это лишь граница, за которой будущее становится прошлым.

Эта направленность времени резко отличает его от пространства. В пространстве нет особого, выделенного направления. Стоит развернуться на 180 градусов, и «вперед» и «назад» меняются местами. В пространстве мы можем не только двигаться в любую сторону, но и стоять на месте. А вот стоять во времени не можем. День сменяется вечером, люди стареют, часы идут.

Почему время вообще течет, и почему оно течет в одну сторону? Какой механизм приводит в движение реку времени? Эти вопросы можно сформулировать иначе: что заставляет часы идти и почему они идут только в одну сторону?

Под часами в данном случае подразумевается любой прибор, показывающий ход времени. Возможно, в первую очередь вы подумаете о механических часах. Но в древности для отсчета времени использовали, например, горящие свечи, а сегодня самые точные часы – атомные. Вообще, все, что меняется со временем, можно рассматривать как часы – пусть большинство из них неточные и без циферблата. Растущий ребенок и содержимое нашей собственной памяти – в этом смысле тоже часы. Мир без часов в широком смысле означал бы мир без времени. Ведь бессмысленно говорить о том, что никак себя не проявляет – во всяком случае, для физика.

Физики и философы предложили несколько заманчивых ответов на вопрос о стреле времени. Но каждый из них порождает новые трудные вопросы.

Фотография Dalí Atomicus была сделана Филиппом Халсманом с 28-й попытки. Подброшенные вверх предметы, кошки и подпрыгнувший Сальвадор Дали кажутся застывшими в воздухе

Мир как кинолента

Хорошо бы найти физический закон, объясняющий, почему время течет в одну сторону, часы – всегда идут вперед. Однако фундаментальные физические законы не делают различий между прошлым и будущим. Единственное исключение – экзотические превращения элементарных частиц, о которых мы поговорим ниже.

Возьмем футбольный мяч, летящий в ворота. Зная положение и скорость мяча прямо сейчас, мы можем вычислить, куда нужно бросаться вратарю. Но точно так же мы можем вычислить, и где нападающий ударил по мячу. Предсказание прошлого не отличается от предсказания будущего. Представление, что нападающий «сначала» ударил по мячу, а «потом» мяч оказался в воротах, мы берем из опыта, а не уравнений. Законам механики все равно. Они выстраивают положения мяча в цепочку друг за другом, но в этой цепочке нет стрелки. Мы сами решаем, какой конец цепочки считать прошлым, а какой – будущим. Поясним на примере.

Законы механики одинаково точно определяют положение пули в любой момент прошлого и будущего

Случайная необратимость

Представьте, что смотрите видеоролик. Подброшенный мяч летит вверх, автомобиль едет вперед, а человек ставит книгу в шкаф. И тут вам говорят: этот фильм запустили в обратном порядке. На самом деле здесь снято, как мяч падает вниз, машина сдает назад, а книголюб берет книгу с полки. Есть ли у вас способ уличить говорящего вам это во лжи? Нет, если в ролике показаны только эти события. Однако вот вы видите, что разлитое молоко собирается обратно в чашку, а лужица воды на дне стакана превращается в кубики льда. Вы сразу поймете, что ролик запустили задом наперед. Ведь вы по опыту знаете, что такие процессы идут только в одном направлении.

Но почему? Дело в движении молекул молока или воды. Молекулы молока все время находятся в соударениях друг с другом, с молекулами воздуха и скатерти. Эти столкновения определяют, куда потечет молоко. Почему бы им не загнать молоко обратно в чашку, ведь законы механики не признают стрелы времени?

Чтобы молоко самопроизвольно вернулось в стакан, нужно время, неизмеримо превосходящее возраст Вселенной

Действительно, случайные соударения с окружающими молекулами теоретически могут вернуть молоко на место. Однако такое событие абсолютно невероятно. Фокус в том, что молекул очень много, а положение их «в чашке» – лишь одно из множества возможных. Немыслимо, чтобы в результате случайных соударений каждая молекула молока оказалась именно в этом положении. Наглядный пример, насколько невероятно подобное совпадение, приводит физик и популяризатор науки Брайан Грин. Представим себе издание «Войны и мира» на 1386 страницах. Разделим книгу на листы и подбросим их повыше. Какова вероятность, что страницы выпадут точно в порядке номеров? Ответ потрясает: примерно 1 к 101878. Чтобы записать эту вероятность в виде десятичной дроби, пришлось бы поставить после запятой 1878 нулей. Если бы мы могли взять столько экземпляров романа, сколько атомов в видимой Вселенной, и подбрасывать их каждую секунду, прошедшую с момента Большого взрыва, понадобилось бы больше тысячи вселенных, чтобы хотя бы в одной из них страницы наконец выпали в правильном порядке! Это элементарная арифметика. Страницы могут выпасть любым возможным образом. Но есть всего лишь один способ разместить их правильно и примерно 101878 способов – их перемешать. Так что можно смело ставить на то, что страницы будут перемешаны.

Авторизуйтесь, чтобы продолжить чтение. Это быстро и бесплатно.

Регистрируясь, я принимаю условия использования

Рекомендуемые статьи

Невозможное возможно Невозможное возможно

Зачем боящийся воды отчаянный исследователь преодолел тысячи километров?

Вокруг света
Это должен знать каждый: что делать, если подавился? Как оказать помощь себе и ребенку? Это должен знать каждый: что делать, если подавился? Как оказать помощь себе и ребенку?

Как помочь себе или близкому, если кто-то подавился

ТехИнсайдер
Великая степь Великая степь

Великая степь была всегда, сколько себя помнит человечество

Вокруг света
Может ли развиться депрессия во время месячных Может ли развиться депрессия во время месячных

Как связаны менструации и депрессии, гормоны и психика?

Psychologies
Настоящее прошлое Настоящее прошлое

Новые методы позволяют палеонтологам выяснить подробности ушедших эпох

Вокруг света
Диво дивное Диво дивное

Воронежская область — поля подсолнухов, меловые столбы и водная гладь Дона

Лиза
Старость – не данность Старость – не данность

Можно ли на самом деле хотя бы замедлить старение?

Вокруг света
Дофамин и его предшественник леводопа усилили деградацию бета-амилоида в префронтальной коре мышей Дофамин и его предшественник леводопа усилили деградацию бета-амилоида в префронтальной коре мышей

Дофамин и леводопа индуцируют деградацию бета-амилоида в мозге мышей

N+1
Дошли до Волги Дошли до Волги

Как немецкие бюргеры оказались в Поволжье и что вышло из этой авантюры

Вокруг света
Из всего, что есть в доме Из всего, что есть в доме

Подборка самых необычных арт-объектов России, которые были созданы умельцами

2Xplore
Согласование времен Согласование времен

Как в средневековой Европе измеряли и воспринимали время

Вокруг света
Смышленый и не малый. Тест-драйв нового Haval F7 Смышленый и не малый. Тест-драйв нового Haval F7

Чем удивил на тест-драйве новый Haval F7 и сколько он стоит

РБК
Переворот в кино Переворот в кино

Империя разваливается, но революция всё равно сметает старый режим

Дилетант
Хочу так же! Хочу так же!

6 фильмов с красивыми интерьерами

Лиза
Сизые горожане Сизые горожане

Почему голуби стали жить рядом с человеком?

Вокруг света
Кружево: сплетено на коклюшках Кружево: сплетено на коклюшках

Как рождается кружево на вологодский манер

КАНТРИ Русская азбука
Рыцарь правосудия (к 180-летию со дня рождения А. Ф. Кони) Рыцарь правосудия (к 180-летию со дня рождения А. Ф. Кони)

Всю свою сознательную жизнь Анатолий Кони посвятил защите

Дилетант
Круто ты попал: как стриминг-сервисы открывают и поддерживают молодых музыкантов Круто ты попал: как стриминг-сервисы открывают и поддерживают молодых музыкантов

Как стриминг-площадки определяют будущих звезд?

Forbes
Метаморфозы спутника Метаморфозы спутника

Как изменились представления о Селене со времен «Незнайки на Луне»

Вокруг света
Вместо тревожных новостей — балет: почему в СССР в трудные времена показывали «Лебединое озеро» Вместо тревожных новостей — балет: почему в СССР в трудные времена показывали «Лебединое озеро»

Почему «Лебединое озеро» стало предвестником серьезных политических событий?

ТехИнсайдер
Если бы в школе был урок биографии Если бы в школе был урок биографии

Почему в школе не изучают биографию?

Дилетант
Логистика «переднего края» Логистика «переднего края»

Транспорт, необходимый для работы бойцов на линии боевого соприкосновения

Обозрение армии и флота
Прыжок в историю: батут может принести россиянке олимпийскую медаль Прыжок в историю: батут может принести россиянке олимпийскую медаль

Анжела Бладцева: о возможной героине Игр и шансах на победу

Forbes
Полные закрома Полные закрома

Пусть всегда будет вкусно: основные правила и приемы домашнего консервирования

Лиза
«Самый популярный запрос — перевод денег из России» «Самый популярный запрос — перевод денег из России»

О юридических и организационных сложностях при репатриации в Израиль

РБК
Математика в реальной жизни: как транспортные модели помогают избавляться от пробок и строить новые маршруты Математика в реальной жизни: как транспортные модели помогают избавляться от пробок и строить новые маршруты

О том, как создаются транспортные модели и как они работают

ТехИнсайдер
Федор Гамалея Федор Гамалея

Актер Федор Гамалея — праправнук гениального ученого, сделавший себя сам

Собака.ru
Автоэксперт Пономарев рассказал, как проверить наличие фреона в автокондиционере Автоэксперт Пономарев рассказал, как проверить наличие фреона в автокондиционере

Как правильно обращаться с кондиционером, чтобы продлить его ресурс?

ТехИнсайдер
«В мире произошел переход от лечебных практик к профилактическим» «В мире произошел переход от лечебных практик к профилактическим»

О драйверах рынка БАДов рассказала Марина Камаева

РБК
«Никто не идеален»: 5 шагов, чтобы избавиться от недостатков «Никто не идеален»: 5 шагов, чтобы избавиться от недостатков

Признание своих недостатков — первый шаг к изменениям

Psychologies
Открыть в приложении