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

Портал в прошлое Портал в прошлое

Как выглядели туристические точки больше ста лет назад – путешествие во времени

Вокруг света
«Да ладно!» Новая теория постройки пирамид выглядит логичной, но ученые в сомнениях «Да ладно!» Новая теория постройки пирамид выглядит логичной, но ученые в сомнениях

Египетские строители доставляли каменные блоки к месту стройки вплавь по каналам

ТехИнсайдер
Затерянный Хуэй Затерянный Хуэй

Как хуэй стали дунганами и оказались по другую сторону от Небесных Гор?

Вокруг света
Как безопасно провести важный разговор: 7 шагов Как безопасно провести важный разговор: 7 шагов

Что делать с нарушенными обещаниями, обманутыми ожиданиями?

Psychologies
Пастораль Пастораль

Как живут сойоты, потомки древнейшего самодийского народа Восточных Саян

Вокруг света
Можно ли мыть фрукты и овощи в посудомоечной машине Можно ли мыть фрукты и овощи в посудомоечной машине

Стоит ли следовать лайфхакам из интернета и мыть фрукты в посудомоечной машине?

ТехИнсайдер
Тихие американцы Тихие американцы

Что ждет коренных американцев в будущем?

Вокруг света
Японский бот тебе товарищ Японский бот тебе товарищ

«Санни»: сериал-инструкция по мирному сосуществованию с роботами

Weekend
Невозможное возможно Невозможное возможно

Зачем боящийся воды отчаянный исследователь преодолел тысячи километров?

Вокруг света
Хайп против сатиры: по-прежнему ли работы Бэнкси стоят внимания Хайп против сатиры: по-прежнему ли работы Бэнкси стоят внимания

Как Бэнкси превращается в Кэти Пэрри в мире стрит-арта

СНОБ
Согласование времен Согласование времен

Как в средневековой Европе измеряли и воспринимали время

Вокруг света
Как выбрать подушку? Как выбрать подушку?

Как выбрать комфортную подушку и из чего она должна быть сделана

Maxim
Ареопаг против Хрущёва Ареопаг против Хрущёва

Властная элита СССР, которая тяжело поддавалась либерализации и реформаторству

Дилетант
Как измерить силу своих чувств: шкала Клода Штайнера Как измерить силу своих чувств: шкала Клода Штайнера

Можете ли вы описать, что вы чувствуете прямо сейчас?

Psychologies
«...Умер Плеханов. Его съела родина...» «...Умер Плеханов. Его съела родина...»

9 июня страна провожала в последний путь выдающегося человека своего времени...

Дилетант
Это смело. 5 неочевидных особенностей кроссовера Jaecoo J7 Это смело. 5 неочевидных особенностей кроссовера Jaecoo J7

Кроссовер Jaecoo J7 обладает целым рядом интересных особенностей

РБК
Мешок со вшами Мешок со вшами

В октябре 1919 года войска Северо-Западной армии дошли до российской столицы...

Дилетант
Рыбалка изменила поведение сендеронгов в период спаривания Рыбалка изменила поведение сендеронгов в период спаривания

Ученые наблюдали за поведением самцов сендеронгов в период спаривания

N+1
Страшное слово ОАС Страшное слово ОАС

Аббревиатура ОАС в начале 1960-х наводила ужас на всю Францию

Дилетант
Шестое чувство Шестое чувство

Не отвлекают ли от главного приемы мультисенсорного маркетинга?

Bones
100 грамм катастрофы: как Винеш Пхогат стала героиней Индии, но все равно проиграла 100 грамм катастрофы: как Винеш Пхогат стала героиней Индии, но все равно проиграла

Винеш Пхогат — первая индийская женщина-борец

Forbes
Сладкая жизнь Сладкая жизнь

Белок – но сладкий. Может ли такое быть? Да!

ТехИнсайдер
Строго по записи Строго по записи

Контролировать свой рацион полезно всем без исключения

Лиза
Финтех, крипта, долларизация: как Латинская Америка справляется с валютным хаосом Финтех, крипта, долларизация: как Латинская Америка справляется с валютным хаосом

В Латинской Америке появилась россыпь стартапов-«единорогов» в финтех-сфере

Forbes
Инвестиции в импортозамещение: их эффект для развития российской промышленности Инвестиции в импортозамещение: их эффект для развития российской промышленности

Какие инвестиции направляются на реализацию импортозамещающих производств сейчас

ФедералПресс
Сербская литиевая драма Сербская литиевая драма

Руководство Сербии дало добро на разработку крупного месторождения лития

Монокль
Миры со звездами, где звезд две и больше двух Миры со звездами, где звезд две и больше двух

Двойных и тройных звезд гораздо больше, чем одиноких

Зеркало Мира
Что такое дроссельная заслонка, за что она отвечает и как работает Что такое дроссельная заслонка, за что она отвечает и как работает

Дроссельный узел – один из важнейших элементов управления двигателя

РБК
«Архипелаг 2024»: главные инновации «Архипелаг 2024»: главные инновации

В Сахалинской области прошел проектно-образовательный интенсив «Архипелаг 2024»

ФедералПресс
Екатерина Гусева: «Чем больше отдаю душевных сил, тем больше получаю солнечной энергии!» Екатерина Гусева: «Чем больше отдаю душевных сил, тем больше получаю солнечной энергии!»

Я чувствую, что наполнена зрительской благодарностью и любовью

Караван историй
Открыть в приложении