Стрела времени. 
Термодинамика

Что такое время, знают вроде бы все. Но ни один человек не может дать понятию «время» однозначное словесное определение, не прибегая к формулировкам типа «масляное масло» .

Известный философ Августин (354−430 гг. до н.э.) писал: «Я прекрасно знаю, что такое время, пока не думаю об этом. Но стоит задуматься — и вот я уже не знаю, что такое время» .

Не правда ли, каждый пытающийся ответить на этот вопрос испытывает сходное затруднение? Когда мы задумываемся о времени, то возникает ощущение, что это неудержимый поток, в который вовлечены все события. Тысячелетний человеческий опыт показал, что поток времени неизменен. Казалось бы, его нельзя ни замедлить, ни ускорить. И уж конечно, его нельзя обратить вспять. Долго понятие времени оставалось лишь интуитивным представлением людей и объектом абстрактных философских рассуждений.

А вот Ричард Фейнман дал в своих лекциях по физике очень простое «определение» времени: «Время — это часы» .

Время — форма последовательной смены явлений и состояний материи. Время и пространство — всеобщие атрибуты материи, неотделимые от нее, неразрывно связанные с движением и друг с другом. Вот максимум того, что мы можем сказать о времени, не впадая в тавтологию.

По опыту мы знаем, что время течет только в одном направлении, от прошлого к будущему. Механические процессы и законы Ньютона теоретически обратимы во времени, инвариантны и симметричны относительно его направления. В механике царит Лапласовский детерминизм, позволяющий теоретически на основании современного состояния системы полностью описать в равной степени как ее прошлое, так и будущее.

В термодинамике Лапласовский детерминизм исчезает, и ему на смену приходит вероятностный подход — мы можем описать прошлое и будущее системы только с определенной степенью вероятности, причем эта вероятность сильно различается для прошлого и будущего. Дело в том, что к современному состоянию система могла прийти тысячью разных способов! В термодинамике впервые появляется понятие необратимых процессов, и законы термодинамики несимметричны относительно направления времени. Необратимость появляется из-за двух причин: во-первых, это Второе Начало, постулирующее саму необратимость. Во-вторых, это возможность только вероятностного, статистического подхода к описанию сложных, многоэлементных систем.

Таким образом, законы природы перестают быть симметричны относительно времени, да и само понятие времени приобретает несколько иное значение. Сейчас поэтому принято говорить о «стреле времени» .

Почему нельзя обратить время вспять? А если это возможно, то что произойдет в мире, где прошлое и будущее поменяются местами? Обычно гипотетический мир, в котором время течет вспять, сравнивают с кинофильмом, пущенным задом наперед. Ведь кинопроектор с движущейся в нем лентой — это своеобразные часы, обладающие способностью наглядно фиксировать последовательность реальных явлений. Однако это касается далеко не всех событий, например горение свечи, демонстрировавшееся в ускоренном темпе сначала во времени «туда», а затем во времени «обратно». Когда на экране время текло в прямом направлении, в обычном направлении текло и время, измеряемое горящей свечой — ее длина уменьшалась; когда же экранное время обращалось вспять, обращалось вспять и время, отсчитываемое свечой, — она сама собой вырастала из лужицы воска. И все же что-то было не так. Ведь, несмотря на то, что время текло вспять и в кинопроекторе (пленка двигалась в обратном направлении), и на экране (свеча не таяла, а росла), пламя по-прежнему освещало все вокруг! Простое механическое обращение хода времени никак не повлияло на ход времени, направление которого задается процессом превращения энергии из одной формы в другую и определяется законами термодинамики.

Значит, чтобы на экране обратить термодинамическую «стрелу времени», нужно демонстрировать задом наперед не позитив, а негатив фильма! Тогда черное пламя свечи будет, подобно «черной дыре», как бы всасывать в себя электромагнитные волны, испускаемые всеми окружающими телами. Но как эти волны узнают, в каком направлении им надлежит распространяться, да еще строго согласованно друг с другом? Получается так, что обратить термодинамическое время вспять вообще невозможно!