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

Все дороги ведут к пирамидам Все дороги ведут к пирамидам

Почему «все боится времени, но время боится пирамид»

Вокруг света
Экспресс-диагностика Экспресс-диагностика

Простые тесты, которые помогут оценить здоровье и физическую форму

Лиза
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
Старость – не данность Старость – не данность

Можно ли на самом деле хотя бы замедлить старение?

Вокруг света
Цветы: цветики-цветочки Цветы: цветики-цветочки

Цветки всех мастей, скроенные вручную из самых разных материалов

КАНТРИ Русская азбука
Ледниковые прерии Ледниковые прерии

Что погубило тундростепь и мамонтовую фауну?

Вокруг света
Белый спирт из Китая, покоривший мир Белый спирт из Китая, покоривший мир

В Китае свои алкогольные традиции

Зеркало Мира
Азбучные неистины Азбучные неистины

Перечислим несколько «азбучных истин» из учебников, опровергнутых временем

Вокруг света
Семейный совет Семейный совет

Что входит в чек-лист фертильности, высоки ли шансы преодолеть мужское бесплодие

Собака.ru
Финская карта генерала Юденича Финская карта генерала Юденича

Почему не сработал расчёт генерала Юденича на помощь Финляндии

Дилетант
«Бабушка Фрейд»: как Рут Вестхаймер научила американцев разговаривать о сексе «Бабушка Фрейд»: как Рут Вестхаймер научила американцев разговаривать о сексе

Как «доктор Рут» влюбила в себя Америку и сняла стигму с разговоров о сексе

Forbes
Не забывать о смерти Не забывать о смерти

В нескольких строках Дмитрий Мамин-Сибиряк выразил целую жизненную философию

Дилетант
Новая жизнь Новая жизнь

Вилла в Сочи с интерьером вне времени

SALON-Interior
Театр одного Муссолини Театр одного Муссолини

Бенито Муссолини занял пост премьер-министра Италии после «похода на Рим»

Дилетант
Полные закрома Полные закрома

Пусть всегда будет вкусно: основные правила и приемы домашнего консервирования

Лиза
Операция «Утка» Операция «Утка»

В 30-х годах Сталин решил, что выслать Троцкого за пределы СССР недостаточно...

Дилетант
Дорогие и грязные: почему в Москве-реке, Ганге и Темзе нельзя купаться Дорогие и грязные: почему в Москве-реке, Ганге и Темзе нельзя купаться

В каком состоянии находятся главные водные артерии мира?

Forbes
6 заблуждений из детства, которые мешают нам жить 6 заблуждений из детства, которые мешают нам жить

Почему так трудно забыть негативные уроки детства

Psychologies
Фартук, косы, кружева Фартук, косы, кружева

Какой была школьная форма в СССР

Лиза
Терраформирование Марса уже не фантастика Терраформирование Марса уже не фантастика

Для терраформирования Марса необходимо увеличить его температуру на 10°C

ТехИнсайдер
Увидимся в среде Увидимся в среде

Какие идеи лежат в основе современной архитектурной политики мегаполисов

Правила жизни
«Железный купол» для флота «Железный купол» для флота

История создания израильской противоракетной системы ближнего рубежа

Обозрение армии и флота
Адель Вейгель: «Не считаю, что только профессионалы должны заниматься музыкой» Адель Вейгель: «Не считаю, что только профессионалы должны заниматься музыкой»

Адель Вейгель — о том, как ей удалось залететь в топ с первой песни

ЖАРА Magazine
Что такое Часы Судного дня Что такое Часы Судного дня

Кто придумал часы геополитической тревоги, что они показывают?

Maxim
Что произойдет, если бросить пакет с мусором в вулкан? Что произойдет, если бросить пакет с мусором в вулкан?

Смогут ли вулканы «переварить» весь человеческий мусор?

ТехИнсайдер
Ингибирование гистондеацетилазы 3 улучшило реконсолидацию памяти у старых мышей Ингибирование гистондеацетилазы 3 улучшило реконсолидацию памяти у старых мышей

Фермент гистондеацетилаза 3 участвует в реконсолидации памяти

N+1
Рабочий, колхозница и граненый стакан Рабочий, колхозница и граненый стакан

Вера Мухина создала главный советский памятник и культовую советскую посуду

Правила жизни
Самые интересные фэнтези-романы, основанные на мифах и легендах Самые интересные фэнтези-романы, основанные на мифах и легендах

Семь историй, вдохновением для которых послужили мифы и легенды разных народов

Maxim
Шеф — собственник Шеф — собственник

Свою карьеру в Bellini начал еще в 2006 году. Мне тогда было 19

Bones
Открыть в приложении