Концепция стрелы времени появилась еще в 1920-х годах и опирается на второй закон термодинамики: со временем энтропия — мера беспорядка или, точнее, количества возможных состояний системы — всегда растет. Именно это асимметричное поведение и делает время направленным.
Пример из быта: если разложить столовые приборы в ящике по категориям, это будет состояние с низкой энтропией. Если потом они перемешаются, система перейдет в состояние с более высокой энтропией. И именно так, как кажется, и работает время — от порядка к беспорядку.
Это главный вопрос к так называемой «гипотезе прошлого», согласно которой вселенная началась в необычайно упорядоченном состоянии. Большинство физиков соглашаются: такое состояние крайне маловероятно и не имеет объяснения в рамках известных законов. Тем не менее без него не получается объяснить, почему вообще существует стрела времени.
Но у этой гипотезы есть еще одна проблема. Законы квантовой физики — например, уравнения, описывающие поведение частиц — полностью обратимы. Они одинаково работают вперед и назад во времени. А значит, сама природа не требует того, чтобы время шло в одну сторону.
Физик Пабло Арриги и его коллеги из Университета Париж-Сакле построили так называемую «игрушечную вселенную» — модель, основанную исключительно на обратимых законах. Они показали, что стрела времени в ней возникает естественно, если модельная вселенная расширяется — как и наша.
Законы физики обратимы, но почему тогда все, что я вижу в повседневной жизни, таким не является?
При этом для запуска времени не требуется ни особого начального состояния, ни отдельного «момента рождения» — большого взрыва в привычном смысле. Более того, симметрия модели позволяет существование другой вселенной «по ту сторону» большого взрыва, где время течет в противоположную сторону. Наше прошлое могло быть их будущим.
Философ физики Дэвид Альберт из Колумбийского университета считает, что гипотезу о низкой энтропии в начале вполне можно убрать, но делать это нужно осторожно. Он призывает не полагаться на абстрактные вероятности, а опираться на наблюдения, сообщает издание NewScientist.
Мне кажется, сама идея — попробовать обойтись без гипотезы о прошлом и вывести ее из других законов — очень интересна. Если это удастся, будет просто отлично.
Подход Арриги — не первый шаг в этом направлении, но один из самых наглядных. В 2014 году похожую симметричную модель времени предлагал Джулиан Барбур, а гипотезу прошлого ранее критиковал и Шон Кэрролл, сообщает издание NewScientist.
Но модель Арриги особенно интересна тем, что ее можно протестировать на компьютере. Это делает обсуждение стрелы времени не только философским, но и вычислимым. А это уже шаг к тому, чтобы понять, откуда и как появляется само ощущение времени. Ранее мы рассказывали о новой теории: все началось не с Большого взрыва.