Н. А. Козырев был астрономом. И естественно, что он стал подбирать ключи к мировым законам не на Земле, а во Вселенной. В 1953 году он пришел к парадоксальному выводу: в звездах вообще нет никакого хода энергии извне.
Надо сказать, что у Николая Александровича были для такого суждения свои резоны. Еще в 1850 году немецкий физик Р. Клазиус сформулировал постулат, который впоследствии был назван вторым законом термодинамики. Вот как он звучит: "Теплота не может сама собой переходить от более холодного тела к более теплому".
Утверждение, вроде бы, самоочевидное: всем доводилось наблюдать, как, скажем, выключенный утюг постепенно становится все более холодным, но никто не видел, чтобы он вдруг стал нагреваться, забирая тепло из окружающего пространства. И все-таки против постулата Клазиуса в свое время выступали многие известные ученые - Тимирязев, Столетов, Вернадский. Даже Циолковский назвал такое суждение антинаучным, поскольку из постулата Клазиуса вытекала неизбежность тепловой смерти Вселенной.
Если все тела самопроизвольно охлаждаются, гласила она, то в конце концов со временем все звезды во Вселенной погаснут. Значит, наступит, что называется, конец света?
Сто с лишним лет назад два великих ума того времени - Гельмгольц и Кельвин - казалось бы, решили загадку. Звезды - это огромные сгустки газа. Сжимаясь под действием гравитации, они нагреваются до миллионов градусов и обогревают Вселенную. Но... расчет показал, что при такой схеме работы наше Солнце должно было израсходовать всю свою энергию задолго до того, как на нашей планете проявились бы первые проблески жизни.
Затем наступила очередь другой точки зрения: звезды стали считать сначала ядерными, а потом и термоядерными реакторами. Но и здесь не все гладко: эксперименты и расчеты показывают, что температура внутри Солнца гораздо меньше той, что требуется для поддержания термоядерной реакции.
Таким образом, получается, что недостающую энергию звезды берут из окружающего пространства. Однако само по себе пространство не может быть источником энергии - оно для этого достаточно пассивно. Но, с другой стороны, пространство неотделимо от времени: помните мы с вами говорили о пространства-времени?..
Но тогда что же представляет собой само время? Не является ли оно своеобразным вечным двигателем Вселенной? Как говорил главный герой романа М. Анчарова "Самшитовый лес" изобретатель Сапожников, если в поток времени поставить вертушку, она закрутится.
Но что это за поток? Справедлив ли для него закон сохранения энергии? И откуда он эту самую энергию берет?.. Вот сколько вопросов, и все они требуют обстоятельных ответов.
Закон сохранения энергии был выведен в XXVII веке в результате многочисленных экспериментов с различными движущимися телами. К середине XIX века этот закон был распространен не только на чисто механические движения, но и на другие виды процессов, в частности тепловые. Не случайно в термодинамике этот закон называют первым началом, подчеркивая тем самым его важность.
Но второй закон термодинамики, тот самый постулат Клазиуса, о котором мы говорили, гласит, что тепло (энергия) из системы куда-то все время утекает. Куда? Во что оно переходит? Точного ответа на эти вопросы пока нет. Но это вовсе не значит, что закон сохранения энергии во Вселенной нарушается.
Возьмем хотя бы такую аналогию. Вы видите у человека на руке часы, которые не надо заводить. Что, в них работает вечный двигатель? Вовсе нет. Хитроумный механизм использует, либо механическую энергию движений самого человека, либо разность температур между его телом и окружающей средой, либо энергию естественного и искусственного света.
Так и с потоком времени. Если мы не знаем, откуда он берется и куда уходит, это вовсе не значит, что мы можем говорить о нарушении основных законов природы. Так считал Козырев, так считают сегодня многие ученые. И надо сказать, жизнь с каждым годом позволяет им все более утвердиться на этой точке зрения.
В свое время тот же Козырев обратил внимание на двойные звезды. Эти образования могут состоять из звезд разных классов, но объединившись в пару, они обретают удивительно схожие черты - одинаковую яркость, спектральный тип и т. д. Возникает впечатление, что главная звезда воздействует на свой спутник и постепенно передает ему нечто, изменяющее его облик. Но что именно? Межзвездные расстояния достаточно велики, чтобы исключить влияние обычных силовых полей. На таких расстояниях работают только силы гравитации и... время. Силы гравитации удерживают небесные тела в одной системе, а время, может статься, помогает им обмениваться энергией.
Свою догадку Козырев пробовал проверить на ближайшей к нам небесной паре: Земля - Луна. Так он пришел к гипотезе о лунном вулканизме, впоследствии получившем подтверждение на практике. Потом его внимание привлекли "черные дыры". Ведь их тоже можно считать в некотором роде сверхплотными звездами - коллапсарами с огромным полем тяготения. Туда, в эти "дыры", скорее всего, и утекает энергия из нашей Вселенной. Но безвозвратно ли она утекает?
Стрела времени
То, что на сегодняшний день нам известно о строении Вселенной, позволяет считать, что ее энергия утекает не безвозвратно. Рано или поздно процесс поглощения вещества "черными дырами" может прекратиться, и тогда начнется обратный процесс - выход энергии и вещества наружу. Быть может, начиная с этого момента, и время потечет вспять?
Правда, весь предыдущий опыт человечества пока говорит о том, что большинство событий и явлений, с которыми мы имеем дело в повседневной жизни, не обладают обратимостью, человек может только стареть, разбитая чашка никогда уже не станет целой, молоко, разлившееся из опрокинутой бутылки, никогда не соберется в нее вновь...
Однако многие явления обладают обратимостью: автомобиль может проехать сначала в одну сторону, а потом вернуться, день сменяется ночью, а потом снова приходит день, все молекулы участвуют в беспорядочном броуновском движении... Откуда возникает необратимость, если законы движения обратимы?
Вопрос непростой. О нем не случайно говорят как о парадоксе обратимости. Споров вокруг него было немало, пока Л. Больцман все-таки не нашел решение проблемы. Вот ход его рассуждений.
Капля сиропа, расплывшаяся в воде, может снова собраться. Тепло может перейти обратно к тому из брусков, который раньше был более горячим. Газы, выпущенные из двух баллонов в общий сосуд, могут когда-либо снова разделиться... Все эти процессы в принципе возможны хотя бы потому, что из свойств механического движения молекул следует, что возможны как перемешивание газов, так и обратный ему процесс. Ведь атомы и молекулы движутся хаотично, а раз имеется обратимость в движениях отдельных атомов, значит возможно и обратимое поведение всего их сообщества. Категорического запрета на это нет. А то, что мы не наблюдаем их в повседневной жизни, говорит лишь о том, что обратные явления по сравнению с прямыми происходят очень и очень редко. Может случиться так, что за всю историю Вселенной нам не доведется их наблюдать, но это вовсе не значит, что они не могут происходить вообще.
Эту идею впоследствии поддержал уже известный нам Н. А. Козырев. Он предположил, что все известные законы движения - лишь некоторая приближенная форма точных законов, которые еще предстоит открыть. И если в приближенных законах соблюдается обратимость, то точные законы будут обладать обратимостью, хотя вполне возможно, она и будет выражена достаточно слабо.
Косвенным подтверждением этих высказываний можно, пожалуй, считать открытие не столь давно одной не совсем обычной элементарной частицы. Речь идет о нейтральном К-мезоне. Эта нестабильная, распадающаяся частица "различает" прошлое и будущее; два направления времени для нее не симметричны.
Тогда получается, что направление времени связано с направлением большей части процессов во Вселенной? Именно такую догадку выдвинул в свое время английский физик Артур Эддингтон. Он высказал предположение, что направление течения времени связано с расширением Вселенной, и назвал это явление "стрела времени". В тот момент, когда расширение сменится сжатием, может повернуться в другую сторону и "стрела времени".
Так это или не так, еще предстоит разобраться нашим потомкам. А для этого нужно понять, из чего же именно состоит поток времени.