О причине необратимости времени

О причине необратимости времени

Марк Алескер

Иногда полагают, что “роковое стечение обстоятельств создает необратимость времени”, иначе говоря, время течет в одном направлении от прошлого к будущему потому, что в мире существуют случайные события.

Здесь будет показано, что, наоборот, время течет только в одну сторону благодаря существованию детерминированных (то есть причинно обусловленных) событий.

Вначале дадим три определения.

Обратное течение времени — это такой порядок смены состояний Вселенной, который противоположен наблюдаемому нынче, иначе говоря, время течет из будущего в прошлое. 

Случайное событие — это такое событие, которое не имеет предыстории. Такие события существуют ("Бог играет в кости"). Например, время жизни радиоактивного элемента не зависит от предыстории. Следовательно, никаких причин, определяющих распад, нет. То-есть самопроизвольный распад ядра радиоактивного атома – чистый случай. 

Детерминированное событие (причинно обусловленное, не случайное) — это такое событие, которое имеет предысторию. Иначе говоря, существуют причины, вызвавшие это событие и позволяющие “восстановить историю”, определить некоторое прошлое событие, являющееся причиной рассматриваемого. Например, нахождение Земли в определенный момент времени в определенной точке своей орбиты обусловлено ее нахождением в предыдущий момент времени в соседней точке орбиты, а также взаимным гравитационным притяжением Земли и Солнца и значениями их масс и скоростей. 

В этих определениях молчаливо предполагается, что нам ясен смысл слова “предыстория”. На самом деле уточнение этого термина привело бы к необходимости анализа понятий “память”, “информация” и т.п. Понимая, что без такого анализа (в дальнейшем, возможно, мы его проведем), будет потеряна строгость дальнейших рассуждений, попытаемся пока составить себе общее представление о возможных подходах к решению физического аспекта “проблемы” необратимости времени.

Итак, если бы все события в мире были строго детерминированы, то в принципе было бы возможно установить всю цепочку причин, приведших объект из некоторого прошедшего состояния к нынешнему. То-есть в этом случае прошлое было бы восстановимо. На самом деле в полной мере прошлое невосстановимо;  будущее было бы полностью известным. На самом деле оно лишь статистически предсказуемо. 

Происходит все так потому, что большинство реальных процессов состоит не только из детерминированных событий, но и из случайных, которые при переходе из прошлого в будущее прерывают причинную цепь, так как не имеют предыстории. Поэтому текущее состояние мира позволяет оценить прошедшие (как и будущие) события только на вероятностной основе, опираясь на память и аналогии. Например, если бы не было представлений о динозаврах, то обнаруженный "здесь" и "теперь" след динозавра интерпретировался бы нами как игра природы. Короче говоря, речь всегда идет просто о более или менее вероятных оценках как прошлого, так и будущего.

Существование случайных событий означает также, что возврат в прошлое не имеет ничего общего с обратимостью времени. Действительно, если бы вдруг все во Вселенной изменилось так, что ее состояние совпало бы с состоянием, имевшим место быть в какой то момент 19 века, то происходившие в то время случайные события не могли бы в точности повторяться вновь (иначе они не были бы случайными, а имели бы предысторию), и Александр Сергеевич Пушкин, возможно, не был бы убит, и время текло бы в том же направлении, что и сейчас.

Обратимость времени, как уже отмечалось, — это возможность прохождения Вселенной своих состояний в обратном порядке, возможность времени течь из будущего в прошлое. Чем же характеризуются прошлое и будущее?

Если прошлые события оставляют следы в памяти (прошлую информацию), то главная характеристика будущего — это, во-первых, отсутствие какой бы то ни было памяти о будущих событиях, отсутствие “будущей” истории. Во-вторых, это “новизна”, появление новой информации благодаря существованию случайных событий (детерминированные события не несут в себе никакой новизны, так как они полностью предсказуемы). Собственно, эта новизна и определяет самое течение времени, так как в противном случае прошлое, настоящее и будущее были бы однозначно заданы.

При обратном ходе времени Вселенная проходит свои состояния в обратном порядке. В этом случае “будущая” история превращается в “предысторию”. То-есть все события, которые при прямом течении времени были “будущими”, становятся “прошлыми”, сохраняя свойство “будущих событий”: не оставлять никаких следов в структуре объектов. Отсюда следует, что при обратном течении времени все прошлые события должны быть случайными. (Это необходимо, но не достаточно для возможности обратного течения времени).

Но поскольку мир устроен так, что не все события случайны, что действуют законы природы, определяющие причинные ряды событий, постольку обратный ход времени невозможен. И поэтому вопрос о том, почему время не течет вспять, сводится к вопросу о том, почему существуют детерминированные события (например, гравитационное притяжение тел). Наука, к счастью, не занимается поиском ответов на подобные вопросы.

Итак, необратимость времени определяется существованием в мире детерминированных событий, а его течение — существованием случайных событий (поскольку новый момент времени только тогда новый, когда появляется новая информация, значит, происходит какое-нибудь случайное событие). Этот вывод обоснован, разумеется, в той мере, в какой справедливы принятые ранее определения случайных и детерминированных событий.

Говорить об обратном течении времени можно не только с физической точки зрения.

Например, можно вести речь о логическом аспекте вопроса. Если, например, нет информации о последовательности смены состояний Вселенной при прямом порядке течения времени, то разговор об обратном течении лишен всякого смысла. Ведь “обратную” упорядоченность можно обнаружить только тогда, когда есть возможность сравнивать ее с “прямой” упорядоченностью.

Можно также рассматривать вопросы обратимости времени в свете их связи с обратимостью пространства (речь идет не о перемене направления движения!). Ведь пространство-время представляет собой единый континуум, и поэтому при совместном анализе пространства и времени обнаруживается их сходное поведение. Однако, это уже другая тема.