Читать книгу "Срок времени - Карло Ровелли"

Чтобы воспользоваться географической картой, недостаточно просто ее разглядывать, надо знать, где мы находимся в репрезентации, этой картой представленной. Чтобы понять наше восприятие пространства, недостаточно думать о ньютоновском пространстве, надо помнить, что мы видим это пространство изнутри, что мы где-то в нем локализованы. Чтобы понять время, недостаточно думать о нем как о стороннем, надо понимать, как мы в каждое мгновение своего восприятия локализованы во времени.

Мы наблюдаем Вселенную изнутри, взаимодействуя лишь с ничтожной частью бесконечного числа космических переменных. Мы видим ее размытый образ. Эта размытость подразумевает, что та динамика Вселенной, с которой мы взаимодействуем, управляется энтропией, служащей мерой степени размытости. Она служит мерой чего-то, относящегося скорее к нам, чем к космосу.

Универсальный человек в центре космоса. Иллюстрация из Liber Divinorum Operum Хильдегарды Бингенской (1164–1170)

Мы опасно сближаемся сами с собой. Кажется, мы слышим Тиресия, предостерегающего Эдипа: “Остановись! Иль встретишься с собой…”[113]. Или Хильдегарду Бингенскую, искавшую абсолют в XII веке и в итоге поместившую “универсального человека” в центр космоса.

Но прежде чем мы перейдем к этому самому “мы”, нужна еще одна глава, следующая, чтобы проиллюстрировать, как рост энтропии – возможно, всего лишь благодаря явлению перспективы – способен дать начало всей безбрежной феноменологии времени.

Оглянемся и бросим взгляд на проделанный в последних двух главах неровный путь в надежде, что еще не все мои читатели потеряны: на фундаментальном уровне мир представляет собой множество событий, не упорядоченных во времени. В них реализованы связи между физическими переменными, среди которых нет априорно выделенных. Всякая часть мира взаимодействует с малой частью переменных, смысл которых в том, что они определяют “состояние мира по отношению к данной подсистеме”. Для всякой части мира, следовательно, есть неразличимые конфигурации всего остального мира. Они подсчитываются энтропией. Состояния, которым соответствует большее число неразличимых конфигураций, встречаются чаще, и, таким образом, состояния с максимальной энтропией совокупно описывают “весь остальной мир”, каким он видится данной подсистемой. С этими состояниями естественно связывается поток, по отношению к которому они находятся в равновесии. Параметр этого потока – термическое время[114].

Среди бесчисленных частей мира найдутся такие особенные, для которых у состояний, ассоциированных с одним из концов термического времени, исключительно мало соответствующих им конфигураций. Для этих систем поток времени не симметричен: энтропия возрастает. Это возрастание мы и воспринимаем как течение времени.

Я вовсе не уверен, что изложенная история правдоподобна, но лучшей не знаю. Иначе остается лишь признать как данность наблюдаемый факт, что энтропия была очень низкой в начальный момент жизни нашей Вселенной, и на этом остановиться[115].

Есть закон ΔS ≥ 0, сформулированный Клаузиусом, – с его расшифровки начал Больцман, служивший нам сейчас провожатым. Потеряв этот закон из виду в поисках фундаментальных законов природы, мы вновь обрели его как эффект перспективы для определенных подсистем. Продолжим дальше с этого места.

Глава 11

Что возникает из особых свойств

Зачем кедр высокийи тополь сребристый,сплетаясь ветвями,дают эту тень нам прохладную?Зачем быстрая влагарисует ясные вихрив прихотливом потоке?

(ii 9)

Миром управляет не энергия, а энтропия

В школе мне всегда говорили, что все в мире зависит от энергии. Нам приходится добывать энергию из нефти, забирать ее у Солнца или получать, расщепляя атомные ядра. Энергия заставляет крутиться моторы, расти растения, она будит нас по утрам полными жизни.

Но тут что-то не сходится. Энергия – как мне всегда говорили в школе – сохраняется. Она не возникает и не исчезает бесследно. Если она сохраняется, то отчего нам приходится все время производить ее заново? Почему мы не можем все время использовать одну и ту же? Правда заключается в том, что энергии у нас в избытке, но мы ее не потребляем. Вовсе не энергия нужна, чтобы заставить мир крутиться. Нужна низкая энтропия.

Всякая энергия (механическая, химическая, электрическая или потенциальная) превращается в термическую энергию, то есть в тепло, идущее на нагрев холодных тел, откуда ее уже не так-то просто извлечь, чтобы использовать заново для взращивания растения или раскручивания мотора. В этом процессе энергия остается той же, но энтропия возрастает, и вот ее-то уже не вернуть назад. Второй закон термодинамики не позволяет.

Мир крутится не благодаря источникам энергии, а благодаря источникам низкой энтропии. Без низкой энтропии энергия бы растеклась равномерным теплом – и мир пришел бы в состояние теплового равновесия, где больше нет различия между прошлым и будущим и поэтому ничего не происходит.

Вблизи Земли у нас есть мощный источник низкой энтропии – Солнце. Солнце шлет нам горячие фотоны. Земля излучает тепло в черное небо, избавляясь от более холодных фотонов. Энергия, которая уходит, более или менее равна той, которая приходит, так что в процессе этого обмена энергия не накапливается (если она накапливается, то это катастрофа для нас – потепление климата). Но на каждый прибывающий горячий фотон Земля отдает десяток холодных, потому что один горячий фотон приносит от Солнца столько же энергии, сколько уносит десяток холодных фотонов, излучаемых Землей. У горячего фотона энтропия ниже, чем у десятка холодных, потому что число конфигураций у одного фотона (горячего) меньше числа конфигураций десяти фотонов (холодных). Следовательно, для нас Солнце – богатейший постоянный источник низкой энтропии. В нашем распоряжении изобилие низкой энтропии, и именно она дает возможность животным и растениям размножаться, а нам – собирать моторы, возводить города, придумывать что-то новое и писать книги вроде этой.