Бывает, утром всё валится из рук: яйцо вместо сковородки падает на пол, а в кофе случайно оказывается прокисшее молоко. В такие моменты невольно проскакивает мысль: «Вот бы можно было повернуть время вспять и восстановить испорченный завтрак». Но стрела времени — так учёные назвали его однонаправленность — указывает только из прошлого в будущее.
Теоретически, если бы течение времени шло в обратном направлении — из будущего в прошлое — законы физики, механики, теория относительности, квантовая теория поля и все остальные правила, которые описывают наш мир, работали бы точно так же хорошо.
Для фундаментальных законов природы нет разницы, в какую сторону движется стрелка часов.
Вся загвоздка в единственном правиле, которое различает прошлое и будущее, — это второй закон термодинамики. Он утверждает, что в изолированной системе энтропия либо остаётся неизменной, либо возрастает. Всё ещё ничего не понятно? Давайте разбираться.
Энтропией называется показатель беспорядка в закрытой системе. Чем больше беспорядка — тем она выше. Представьте новую колоду, в которой карты каждой масти собраны вместе и лежат по порядку, от шестёрки до туза. Когда вы их перетасуете, они окажутся в произвольном порядке. В этот момент энтропия колоды возрастает. То же самое происходит, когда вы роняете яйцо на пол или добавляете молоко в кофе.
Так почему яйцо не соберётся обратно в скорлупу, а кофе не отделится от молока? Потому что в этом случае энтропия бы уменьшилась — а это нарушило бы второй закон термодинамики, согласно которому она может только расти и оставаться неизменной.
Конечно, карты в колоде можно снова разложить по масти, а разбитое яйцо вытереть. Но для того, чтобы привести всё в порядок, нужно приложить усилия. В процессе этого действия вы увеличите энтропию окружающей среды — а как следствие, и энтропию всей Вселенной. Получается, второй закон всегда остаётся в силе.
Мы знаем, что Вселенная постоянно расширяется, а её энтропия неумолимо растёт — в результате этих процессов она становится всё более хаотичной и «разбавленной».
Логично предположить, что всё началось с момента в прошлом, когда энтропия Вселенной была низкой. Учёные считают, что этот момент — Большой взрыв.
13,8 миллиарда лет назад наша Вселенная была бесконечно плотной и горячей — это состояние называется космологической сингулярностью. Когда случился Большой взрыв, энтропия начала повышаться, и мы до сих пор ощущаем это на себе. Никто не знает достоверно, почему ранняя Вселенная оказалась в упорядоченной сингулярности и что происходило до этого. Тем не менее космологи полагают, что поток времени, двигающийся из прошлого в будущее, — это следствие того самого изначального её состояния.
Вероятно, у стрелы времени, как и у многих вещей, имеющих начало, когда-то будет конец. Одна из популярных гипотез говорит о том, что Вселенная, а вместе с ней и время, закончатся, когда произойдёт «тепловая смерть». Это предположение первым выдвинул физик Рудольф Клаузиус в 1865 году. Он экстраполировал второй закон термодинамики на всю Вселенную. Однажды все звёзды сгорят, а чёрные дыры испарятся. Вселенная расширится настолько, что в ней останется только пустота. В этот момент она достигнет равновесного состояния, близкого к максимальной энтропии.
Вероятно, тогда направление времени пропадёт. Но до тех пор остаётся только смириться с тем, что повернуть его вспять не получится.