Анатолий Томилин - Занимательно о космогонии
За последние годы ряды астрофизиков пополняются все больше и больше «чистыми» физиками, отдавшими своей науке немало лет жизни. Наверное, так и должно быть. Тесны становятся стены земных лабораторий современной физике.
«Машина времени» вселенной
«В результате исследования строения космических тел я пришел к выводу, что в природе существуют особые, ранее неизвестные силы. Источником этих сил является „ход времени“». Примерно так начинался доклад известного ленинградского астрофизика Н. Козырева, который он прочитал в 1959 году в Географическом обществе Союза ССР.
Слова его породили ликование среди специалистов одного направления и вызвали бурное негодование других. Слишком необычной казалась теория, изложенная ученым и названная им «причинной, или асимметричной механикой». Ее называли спекулятивной, эксперименты некорректными, выводы поспешными и ошибочными. И вместе с тем все признавали глубину научного проникновения автора теории в сущность проблемы, его умение поставить тонкий эксперимент, сделав из него правильные выводы…
Короче говоря, заявка профессора Н. Козырева никого не оставила равнодушным. Пожалуй, это и понятно; ведь его выводы касались самого обиходного, самого ускользающего и самого, казалось бы, тривиального понятия — времени. Многие выводы новой теории имели непосредственное отношение к космогонии. И потому, не претендуя на глубокий анализ, мы должны познакомиться с основными чертами ее в нашей книге.
Прежде всего несколько известных положений; тех, что лежат в основе нашего материалистического мировоззрения и позволяют построить картину мира, соответствующую современному этапу развития общества.
«Время — одна из основных (наряду с пространством) форм существования материи… Время существует объективно и неразрывно связано с движущейся материей… Время неразрывно связано с пространством, которое имеет три измерения, а время — одно: движение материи во времени идет только в одном направлении — от прошлого к будущему. Время необратимо. Оно бесконечно».
В приведенных постулатах заключаются едва ли не все те знания о времени, которые накопил здравый смысл за годы существования человечества.
Из свойств времени люди знали и использовали его длительность и однонаправленность. Длительность легла в основу всех количественных соотношений, измерений и физических законов. Направление времени определило собой принцип причинности, как называют философы «положение об объективности, всеобщности и необходимости причинной связи явлений». Это качественная сторона времени.
С древних времен философы пытались связать время с движением, чтобы глубже проникнуть в природу первого. Эту связь отмечал еще Аристотель в своей «Физике». Однако в древности, да и в средние века, течение времени чаще всего соотносилось лишь с видимым движением небесного свода. Философы той поры понимали под движением обычное механическое перемещение, и выяснение характера связи являлось часто камнем преткновения для всего философского учения.
Немало интересовались связью течения времени с движением и естествоиспытатели, физики и математики. Так, Н. Лобачевский в своих лекциях по механике говорил: «Движение, бесконечно продолжающееся одинаково, называется равномерным, и одно из таковых движений взято для сравнения с другим, и оно называется время».
Теория относительности показала, что время не просто измеряется движением, а по самой своей природе связано с ним и в зависимости от движения может изменять свое течение.
Вспомним, что с диалектической точки зрения движение понимается не как простое перемещение, а как любое изменение, превращение и развитие материи.
Время однонаправленно. По выражению А. Эддингтона оно характеризуется «стрелой времени». В связи с этим путешествия в прошлое возможны только в фантастических романах. А. Эйнштейн еще в 20-х годах нашего столетия говорил: «Время, обозначаемое в физических формулах буквой t, может, конечно, входить в уравнения с отрицательным знаком; это дает возможность вычислять время в обратном направлении. Но тут мы и имеем дело именно с одним только вычислением, из чего никак нельзя заключить, что и само течение времени может стать отрицательным. Здесь корень всего недоразумения в этом смешении того, что допустимо и даже необходимо как прием вычисления, с тем что возможно в действительности».
Кажется, все предельно ясно. И вместе с тем ни в физике, ни в механике нет ни одного закона, который, учитывая направление времени, становился бы абсурдным при перемене знака у буквы t. Получается, что будущее согласно этим законам неотличимо от прошлого?
Но тогда из изучаемого нами мира исчезает едва ли не главное его свойство всеобщей объективной закономерности и причинной обусловленности; исчезает детерминизм. А мир, в котором разорваны причинно-следственные связи, непознаваем. В таком мире невозможно жить. Вы только представьте себе этакую «вселенскую анархию». Солнце всходит и заходит, когда ему вздумается, а посредине июля природе ничего не стоит развлечься снежной метелью и морозом… Нет, мир, который изучает наука, строго детерминирован.
А как быть тогда с физическими законами? Призванные отображать объективную реальность, они тем не менее игнорируют главное свойство вселенной — причинность!
Выход один — ввести принцип причинности и направленность времени в законы физики и механики.
Здесь уместно вспомнить, что идея сведения временнóго порядка к причинному была выдвинута впервые Г. Лейбницем. Немецкий математик и философ считал, что пространство и время вообще являются лишь формами динамических отношений между вещами и не имеют самостоятельного значения. Время же Г. Лейбниц рассматривал как порядок последовательности явлений. Но где доказательство, что эта последовательность может идти лишь в одном направлении? В законах физики, отражающих суть природных явлений, его нет!
И вот уже много лет специалисты разных направлений пытаются отыскать в природе определенные необратимые процессы, чтобы взять их в качестве соотносительных понятий — коррелятов необратимости хода времени. Другими словами, ученые ищут такой закон природы, который ясно показал бы одностороннее направление времени во вселенной.
В XIX столетии физик Л. Больцман связал с направлением времени изменение энтропии. Тогда энтропию называли «тенью царицы мира», наделяя царским титулом энергию. Взаимодействие энергии с энтропией рисовали довольно мрачными красками. «Над всем, что совершается в беспредельном пространстве, в потоке преходящего времени властвует энергия, как богиня, как царица, — здесь даря, там отнимая, а в общем, не даря и не отнимая. Она властвует со строгой справедливостью, беспрестанно озаряя своим спокойствием, вечно ровным светом одинаково былинку и гениального человека.
Но где свет, там и тень, которую бросает властительница мира — энергия, глубока и темна, многообразна и подвижна… Глядя на эту тень, нельзя подавить в себе смутного страха: она — злой демон, стремящийся умалить, если не совсем уничтожить, все то великое, прекрасное, доброе, что создает светлый демон. Этому злому демону мы даем название энтропии; как оказывается, он постоянно растет — и медленно, но уверенно раскрывает свои злые наклонности… Энергия остается постоянной, энтропия растет. Солнце светит, но тени становятся все длиннее. Всюду рассеяние, выравнивание, обесценивание…»
И дальше, естественно, автор приведенного эссе в стиле ушедших времен переходит к похоронному повествованию о «тепловой смерти вселенной».
Сегодня на кошмары прошлого смотрят более по-деловому. Энтропия? Пожалуйста. Вот ее определение: она «…функция состояния, характеризующая направление протекания самопроизвольных процессов в замкнутой термодинамической системе». И все. Да, вот еще добавление: «существование энтропии постулируется вторым началом термодинамики».
А как быть с «тепловой смертью»? Ведь и первая формулировка второго начала термодинамики, принадлежавшая Р. Клаузиусу, гласила: невозможен процесс, при котором тепло переходило бы самопроизвольно от тел более холодных к телам более нагретым… Р. Клаузиус писал: «…во всех явлениях природы совокупная величина энтропии всегда может лишь возрастать, а не уменьшаться, и мы получаем поэтому, как краткое выражение всегда и всюду совершающегося процесса превращения, следующее положение: энтропия вселенной стремится к некоторому максимуму».
Потом была другая формулировка У. Томсона. Были споры, чья лучше. Но в конце концов и в современной термодинамике второе начало формулируется хоть и без драматизма, но как закон возрастания энтропии. Конечная же гибель галактик и вообще вселенной объявлена несостоятельной, потому что, во-первых, никто пока не знает, что конкретно происходит в недрах галактик и по какому пути они развиваются; во-вторых, нет оснований считать вселенную замкнутой и изолированной системой, и, в-третьих, не исключено, что где-то имеют место процессы, идущие в прямо противоположном направлении, чем к тому обязывает второе начало термодинамики и здравый смысл обитателей планеты Земля.
