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

Млечный путь Млечный путь

Свиньи и дельфины — близкие родственники, а лошадь роднее собаке, чем корове

Вокруг света
«Быт разрушает наши отношения»: что делать в таком случае — 9 советов психолога «Быт разрушает наши отношения»: что делать в таком случае — 9 советов психолога

Быт в отношениях — страшный зверь, которого можно приручить

Psychologies
Тихие американцы Тихие американцы

Что ждет коренных американцев в будущем?

Вокруг света
Плати и учись Плати и учись

Что нужно знать, подписывая договор о платном образовании

Лиза
Великая пустота Великая пустота

Монголия – наименее населенная страна мира

Вокруг света
9 фраз, которые лучше никогда не произносить вслух 9 фраз, которые лучше никогда не произносить вслух

Чего не стоит говорить людям, чтобы не сделать им хуже?

Psychologies
Аква инкогнита Аква инкогнита

Как вода нарушает правила жидкостей

Вокруг света
Рост заболеваемости раком легких в России объяснили распространением методов диагностики Рост заболеваемости раком легких в России объяснили распространением методов диагностики

К концу 2010-х годов в России наблюдался рост заболеваемости раком легких

N+1
Согласование времен Согласование времен

Как в средневековой Европе измеряли и воспринимали время

Вокруг света
10 лучших новых сериалов, которые должен посмотреть каждый. Выбор читателей «Правил жизни» 10 лучших новых сериалов, которые должен посмотреть каждый. Выбор читателей «Правил жизни»

Подборка сериалов, в которой каждый найдет что-то для себя

Правила жизни
Как завещал великий Ленин? Как завещал великий Ленин?

Основные тезисы «политического завещания Ленина»

Дилетант
«Изменилось только название» «Изменилось только название»

Андрей Пантюхов о том, чего стоило компании расставание с бывшим владельцем

РБК
Булгаковский Киев Булгаковский Киев

Булгаков, скорее всего, не ждал, что станет частью большого исторического хаоса

Дилетант
Итальянский бродяга и французская гордость: герои Парижа, которых обсуждал весь мир Итальянский бродяга и французская гордость: герои Парижа, которых обсуждал весь мир

В Париже-2024 есть спортсмены, которых награждают совсем не медалями

Forbes
Уроки на экваторе Уроки на экваторе

Месяц в деревне в Кении глазами волонтера-учительницы из России

Вокруг света
Редкое животное и первые кадры! Фермер из Боливии сумел заснять амазонскую ласку: видео Редкое животное и первые кадры! Фермер из Боливии сумел заснять амазонскую ласку: видео

Об удивительном существе из густых лесов Амазонки известно не так много

ТехИнсайдер
Все против всех Все против всех

Не пытка, а силовой допрос. Не война, а операция по поддержанию порядка…

Дилетант
Баклуши бить Баклуши бить

Кто из нас не мечтал хоть разок побить баклуши?

КАНТРИ Русская азбука
Приписываемые епископу Теодомиро останки действительно принадлежали средневековому мужчине Приписываемые епископу Теодомиро останки действительно принадлежали средневековому мужчине

Ученые исследовали останки, которые могли принадлежать епископу Теодомиро

N+1
Роман Чекушов: «Мы открыли для себя новые рынки» Роман Чекушов: «Мы открыли для себя новые рынки»

О работе в условиях санкций и выстраивании новых логистических цепочек

ФедералПресс
Меледá, или девять связанных колец Меледá, или девять связанных колец

Эта головоломка с кольцами, надетыми на шпильку, известна во многих странах

Наука и жизнь
Ощущение вкуса Ощущение вкуса

На что мы смотрим, когда выбираем блюдо или напиток?

Bones
Заменит ли нейросеть живого архитектора? Заменит ли нейросеть живого архитектора?

Архитекторы пытаются уловить контуры и сущность городов будущего

Монокль
10 главных мифов о женской сексуальности — и их опровержение 10 главных мифов о женской сексуальности — и их опровержение

Стоит ли доверять стереотипам о женском теле и сексуальных проявлениях?

Psychologies
Поворот в сторону профессионалов: обучение в колледжах вновь востребовано Поворот в сторону профессионалов: обучение в колледжах вновь востребовано

Как будет развиваться среднее профессиональное образование в России

ФедералПресс
Зайдя в эту комнату, через 15 минут вы сойдете с ума. Рассказываем про самую тихую комнату в мире Зайдя в эту комнату, через 15 минут вы сойдете с ума. Рассказываем про самую тихую комнату в мире

В чем секрет самого тихого помещения в мире?

ТехИнсайдер
«Звездная болезнь»: плюсы, минусы, последствия для «больного» и окружающих «Звездная болезнь»: плюсы, минусы, последствия для «больного» и окружающих

Как распознать в себе и близких симптомы «звездной болезни» и спастись от них?

Psychologies
«Картинки с выставки: наука и технологии в раннем СССР» «Картинки с выставки: наука и технологии в раннем СССР»

Как создавалась экспозиция Отдела прикладной ботаники

N+1
Белый спирт из Китая, покоривший мир Белый спирт из Китая, покоривший мир

В Китае свои алкогольные традиции

Зеркало Мира
Что делать, если твоя подруга влюбилась в абьюзера: как ей помочь — рассказывает психолог Что делать, если твоя подруга влюбилась в абьюзера: как ей помочь — рассказывает психолог

Что делать, если подруга влюбилась в абьюзера и не хочет слышать разумные доводы

VOICE
Открыть в приложении