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

А были ли деревни? А были ли деревни?

Как возник миф о потёмкинских деревнях?

Дилетант
Горячие источники, диета, икигай и цигун: главные секреты японского долголетия Горячие источники, диета, икигай и цигун: главные секреты японского долголетия

Что помогает японцам оставаться активными в зрелом возрасте?

Forbes
Аква инкогнита Аква инкогнита

Как вода нарушает правила жидкостей

Вокруг света
Подо льдами Подо льдами

Плавание подводных лодок подо льдами теперь стало обыденным явлением

Наука и техника
Парадокс Спящей красавицы Парадокс Спящей красавицы

Возможно ли впасть в оцепенение на столетие и потом вернуться к жизни?

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
Премудрость букв Премудрость букв

Чтобы прочесть текст на латыни или на церковнославянском, мало знать язык

Вокруг света
5 самых ожидаемых фильмов ужасов 5 самых ожидаемых фильмов ужасов

Поклонники фильмов ужасов пополняют свои вотч-листы интригующими новинками

Maxim
Все дороги ведут к пирамидам Все дороги ведут к пирамидам

Почему «все боится времени, но время боится пирамид»

Вокруг света
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
На краю земли На краю земли

Столетиями маяки выдерживают натиск стихии, подавая спасительные сигналы

Вокруг света
Видимость — «в молоко» Видимость — «в молоко»

Как живут оленеводы за полярным кругом, изучал Сергей Абдульманов

2Xplore
На партийном девичнике На партийном девичнике

Расспрашиваем о кремлёвских дамах Нину Хрущёву, внучку советского лидера

Дилетант
Над поверхностью Земли Над поверхностью Земли

Существует целое сообщество людей, которым открыто все небо

2Xplore
Серая орешковая соня Серая орешковая соня

Кем умилялись читатели в 1861 году

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
«Я вас понял!» «Я вас понял!»

Искренне ли Шарль де Голль полагал, что Алжир может остаться французским?

Дилетант
И на стволах растут плоды И на стволах растут плоды

Одни фрукты, висят на ветвях, а другие забрались на стволы. Интересно, зачем?

Наука и жизнь
Путешествие на край пустыни Путешествие на край пустыни

«Правила жизни» вспоминают африканскую экспедицию классика Николая Гумилева

Правила жизни
Меледá, или девять связанных колец Меледá, или девять связанных колец

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

Наука и жизнь
Как снимали эротические эпизоды третьего сезона «Бриджертонов»: секреты координатора интимных сцен Как снимали эротические эпизоды третьего сезона «Бриджертонов»: секреты координатора интимных сцен

Секс отлично продается, и это, несомненно, стало частью успеха «Бриджертонов»

VOICE
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
Что такое Часы Судного дня Что такое Часы Судного дня

Кто придумал часы геополитической тревоги, что они показывают?

Maxim
Как все успевать без спешки: китайский рецепт Как все успевать без спешки: китайский рецепт

Китайские правила, которые помогут перестать суетиться и научат размеренности

Psychologies
Почему на полуострове Ямал извергаются ледяные «вулканы» Почему на полуострове Ямал извергаются ледяные «вулканы»

Почему извергаются ледяные «вулканы» в вечной мерзлоте?

ТехИнсайдер
Как выстроить доверие в отношениях: 14 правил, о которых мы часто забываем Как выстроить доверие в отношениях: 14 правил, о которых мы часто забываем

Правила, которые помогут построить крепкие отношения

Psychologies
Как использовать анальные шарики, чтобы испытать новый для себя вид оргазма Как использовать анальные шарики, чтобы испытать новый для себя вид оргазма

Анальные шарики для новичков: как выбрать и как использовать?

VOICE
С чистого листа С чистого листа

Основные возрастные кризисы, которые случаются в жизни почти каждой женщины

Лиза
Меренга-бой Меренга-бой

Немного времени и хороший миксер — залог успеха меренги

Bones
Не те герои Не те герои

Минфин планирует активно выводить на рынок акций национализированные компании

Монокль
Открыть в приложении