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

Человеческий фактор Человеческий фактор

Как голландцы спасли свои каналы, а упавший самолет – целый район?

Вокруг света
Флоресские «хоббиты» возникли не менее 700 тысяч лет назад Флоресские «хоббиты» возникли не менее 700 тысяч лет назад

Рост флоресских хоббитов был гораздо меньше, чем у более поздних потомков

N+1
Старость – не данность Старость – не данность

Можно ли на самом деле хотя бы замедлить старение?

Вокруг света
Полина Luxury Girl: «Не надо выкладывать в дейтинг-сервисы свою фотографию из гаража с гаечным ключом в руках» Полина Luxury Girl: «Не надо выкладывать в дейтинг-сервисы свою фотографию из гаража с гаечным ключом в руках»

Полины Luxury Girl — о сервисах для знакомств и поиске партнера

Maxim
Все дороги ведут к пирамидам Все дороги ведут к пирамидам

Почему «все боится времени, но время боится пирамид»

Вокруг света
Точно в срок: 7 советов любителям опозданий Точно в срок: 7 советов любителям опозданий

Вы изо всех сил стараетесь приходить вовремя, но постоянно опаздываете?

Psychologies
Природная связь Природная связь

Как общаются существа, у которых нет мозга и вообще нервной системы?

Вокруг света
От детей-сирот до мажоров. Как эволюционировала школьная форма в разных странах От детей-сирот до мажоров. Как эволюционировала школьная форма в разных странах

Как и где появилась школьная форма и какая она была в России

СНОБ
Согласование времен Согласование времен

Как в средневековой Европе измеряли и воспринимали время

Вокруг света
Снижение кислотности пищи замедлило поражение почек при артериальной гипертензии Снижение кислотности пищи замедлило поражение почек при артериальной гипертензии

Ощелачивающие фрукты и овощи снизили кардиологические риски

N+1
Когда это закончится? Когда это закончится?

Жителям Польши дольше других пришлось ждать, чем кончится схватка

Дилетант
Как избавиться от чувства вины и стыда? Объясняет психолог Как избавиться от чувства вины и стыда? Объясняет психолог

Что скрывают за собой стыд и вина? Стоит ли избавляться от этих чувств?

VOICE
Наука в фантастике: эпизоды истории Наука в фантастике: эпизоды истории

Основы советской фантастики закладывались ещё до революции

Наука и жизнь
Делай как я: создательница кафе Eggsellent о первых деньгах и покупке «куска пустыни» Делай как я: создательница кафе Eggsellent о первых деньгах и покупке «куска пустыни»

Полина Юрова о том, к чему ее привела мотивация с детства «зарабатывать денежку»

Forbes
Крушение «Белого корабля» Крушение «Белого корабля»

Тайны династического кризиса в Англии

Вокруг света
На авто по автономиям На авто по автономиям

Как увидеть как можно больше этнической самобытности? Садиться за руль!

2Xplore
Сырная история Сырная история

Как люди научились варить сыры

Вокруг света
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
Трогательная история! Как стоматолога из Сирии воспитал отец с синдромом Дауна Трогательная история! Как стоматолога из Сирии воспитал отец с синдромом Дауна

Люди с синдромом Дауна не могут стать хорошими отцами? Джад Исса с этим поспорит

ТехИнсайдер
История развития морских беспилотников. Часть 1 История развития морских беспилотников. Часть 1

Родоначальником морских дронов можно считать кораблик Николы Теслы

Наука и техника
«Карту замены ПО полезно выстраивать  как минимум на десять лет» «Карту замены ПО полезно выстраивать  как минимум на десять лет»

Александр Сафиулин о переходе российских компаний на новые цифровые решения

РБК
Магия волос Магия волос

Традиции, ритуалы и суеверия, связанные с волосами

Лиза
Вернуть в семью: как развод Бакальчук показал отношение общества к выбору женщины Вернуть в семью: как развод Бакальчук показал отношение общества к выбору женщины

Почему взрослую женщину просят вернуть мужу, как расценивать такие призывы?

Forbes
Хочу так же! Хочу так же!

6 фильмов с красивыми интерьерами

Лиза
АИРР представила новый индекс востребованности кадров в российских регионах АИРР представила новый индекс востребованности кадров в российских регионах

Новый квартальный индекс востребованности кадров для инновационной экономики

ФедералПресс
Микробы, завернутые в лаваш: какую опасность таит шаурма Микробы, завернутые в лаваш: какую опасность таит шаурма

Что скрывается в шаурме и как выбрать безопасный для здоровья продукт?

ТехИнсайдер
Стационарная вселенная и холодный ядерный синтез: известные научные теории, которые в результате оказались ошибочными Стационарная вселенная и холодный ядерный синтез: известные научные теории, которые в результате оказались ошибочными

Иногда научные теории могут основываться на достаточно сомнительных фактах

ТехИнсайдер
Кого поставить в угол Кого поставить в угол

Взрослые глазами детей: у них тоже есть к нам обоснованные претензии!

Лиза
Русская альтернатива Русская альтернатива

Почему Запад против нас ополчился и как его победить

Монокль
Ярославский разлив Ярославский разлив

Бренд-директор ЯЛВЗ Роман Визе — о том, как все коктейли делать на основе водки

Bones
Открыть в приложении