«Но это невозможно! — восклицает он. — Ты хочешь убедить меня, что я сделал нечто из-за того, что сделаю потом».
«Ну а разве не именно так все и случилось? — спокойно возражает старший Боб. — Ты ведь там был».
Младшему Бобу все это по-прежнему не нравится. «Ты хочешь убедить меня в том, что причинно-следственные связи могут замкнуться в кольцо». И старший Боб, несмотря на все с трудом обретенное знание, не прекращает работать ради исполнения своей судьбы. Он не ждет, пока его более ранние «я» отыграют свои роли, — он решительно вынуждает их действовать. Рассказчик говорит: «Каждый строит планы, пытаясь обеспечить свое будущее. Пришло время ему обеспечить свое прошлое». В итоге эта история — змея, толкающая собственный хвост и размышляющая при этом, действительно ли это необходимо.
У автора, печатающего свои рассказы на механической пишущей машинке, чтобы оплатить счета в Южной Калифорнии, и старающегося сделать свои сюжеты правдоподобными, а характеры героев — убедительными, были свои проблемы со свободой воли. Он превращает героев в марионеток, а ниточки то мелькают заметно, то пропадают из виду. Их кругозор ограничен. Только всеведущий автор, рисующий диаграммы на листе бумаги, видит всю картину целиком. Нас, читателей, события увлекают, мы помним прошлое, предугадываем будущее. Мы — смертные, для нас сейчас — это сейчас.
С этим нелегко справиться как при чтении выдуманных историй, так и в реальной жизни. Хайнлайн формулирует это так: мы должны прилагать «мощные и тонкие интеллектуальные усилия, чтобы думать о подобных ситуациях не в терминах текущей длительности, а с позиции вечности». От свободы воли нелегко отказаться, поскольку мы пользуемся ею непосредственно — постоянно что-то выбираем. Пока еще не случалось, чтобы какой-нибудь философ пришел в ресторан и сказал официанту: «Просто принесите мне то, что предопределено Вселенной». Опять же, Эйнштейн сказал, что он мог бы «захотеть» раскурить трубку и сделать это, не ощущая при этом особой свободы. Он любил цитировать Шопенгауэра: Der Mensch kann wohl tun, was er will; aber er kann nicht wollen, was er will («Человек может делать то, что хочет, но не может хотеть по своему желанию»).
Проблему свободы воли можно сравнить с великаном, который спокойно спал и которого, не собираясь, в общем-то, этого делать, Эйнштейн и Минковский растолкали и заставили проснуться. Насколько буквально должны были их последователи воспринимать пространственно-временной континуум — ту самую жесткую Вселенную, напоминающую каменный блок и зафиксированную навечно, сквозь которую движется наше ограниченное трехмерное сознание? «Неужели все будущее расписано заранее и только ждет, чтобы его „впихнули“ в наш трехмерный мир? — спрашивал в 1920-е гг. Оливер Лодж, британский физик и пионер радио. — Неужели не существует никакого элемента случайности? Никакой свободы воли?» Он призывал к своего рода скромности. «Я говорю о геометрии, а не о теологии, и было бы глупой ошибкой делать вид, что мы решаем вопросы высшей реальности при помощи простых аналогий и математического анализа… Род человеческий существует не так уж долго; научные исследования он начал совсем недавно. Он все еще скребется по поверхности вещей, по трехмерной поверхности вещей». Сегодня, столетием позже, мы можем сказать то же самое.
Философы не нуждались в пространственно-временном континууме, чтобы сообразить, что со свободой воли что-то не так, что здесь есть проблемы. Как только к человеческому инструментарию добавились законы логики, древние тут же обнаружили в себе способность выстраивать самые забавные логические головоломки. Человеческий язык переключается с прошлого на будущее и обратно простым изменением грамматического времени, и это может оказаться ловушкой для неосторожного.
«Значит, для того, что есть и что произошло, необходимо, чтобы подтверждение или отрицание было истинным или ложным», — сказал Аристотель. Иными словами, утверждения о настоящем и прошлом могут быть либо истинными, либо ложными. Возьмем утверждение «вчера состоялась морская баталия». Истина или ложь? Промежуточные варианты невозможны. Поэтому естественно посмотреть, приложимо ли это к утверждениям о будущем. «Завтра состоится морская баталия». К субботе это утверждение станет либо истиной, либо ложью, но должно ли оно непременно быть истинным или ложным прямо сейчас? С точки зрения языка и логики эти утверждения выглядят идентично, так что к ним, по идее, должны применяться одни и те же правила. «Завтра состоится морская баталия». Если это не истина и не ложь, то какие еще у нас варианты?
Аристотель остался в сомнениях. Утверждения о будущем он объявил исключением и считал, что, когда речь идет о будущем, логика уступает место иному состоянию вещей: назовите его неопределенным, случайным, нерешенным, неизвестным, еще каким-нибудь… Современному философу такие рассуждения кажутся неуклюжими.
«К выходным морская баталия окажется состоявшейся ». В грамматику некоторых языков встроено будущее совершенное время. Если так, подобная конструкция, как правило, кажется естественной. Морская баталия либо окажется состоявшейся, либо не окажется. Когда придет время, мы узнаем, да или нет. Возникнет ощущение, что она была неизбежна. Таким способом язык и логика как будто указывают на позицию сторонников жесткой Вселенной — позицию, которая обрела прочность и вес с появлением физических законов, делающих Вселенную подобной часовому механизму, открытых Ньютоном и Лапласом. Казалось, весь комплект жесткой Вселенной упаковали и запечатали в четырехмерный пространственно-временной континуум. Новая физика оказала глубокое воздействие на философов, признают они это или нет. Она освободила их от всеобщего интуитивного ощущения, что прошлое и будущее принципиально различны. То есть она освободила философов, заключив при этом в темницу всех остальных. «Следует признать, что прошлое и будущее столь же реальны, как настоящее, — писал Бертран Рассел в 1926 г., — а определенное освобождение от рабства времени необходимо для философской мысли»[74]. Фаталист говорит: все, что случается, должно было случиться. Что и требовалось доказать.
Один реалист из Калифорнии, Дональд Уильямс, подхватил эту тенденцию в середине XX века, написав книгу «Морская война завтра» (The Sea Fight Tomorrow). Его реализм принадлежал к четырехмерной разновидности — иными словами, был очень современным. Он отстаивал «взгляд на мир, или манеру говорить о нем» (тонкое различие, так легко забытое):
(Этот взгляд) охватывает всю полноту бытия, фактов или событий, навечно развернутых не только вдоль пространственных осей, но и вдоль оси времени. События прошлого и будущего ни в коем случае нельзя приравнивать к событиям настоящего, но в каком-то ясном и существенном смысле они все же существуют, сейчас и всегда, как скругленные и четко очерченные предметы обстановки мира.
В 1960-е гг. завтрашняя морская баталия обрела новую жизнь в философских журналах. Логика фатализма вызывала жаркие споры, и важной вехой в дебатах служил очерк «Фатализм» Ричарда Тейлора — метафизика и пчеловода из Брауновского университета. «Фаталист, — писал он, — думает о будущем примерно так, как все мы думаем о прошлом». Фаталисты воспринимают и прошлое, и будущее как заданное раз и навсегда, причем в равной степени. Такие взгляды они черпают, возможно, из религии или в последнее время из науки:
Не вводя в картину Бога, можно полагать, что все происходит в соответствии с неизменными законами, что все, что бы ни происходило в мире в любом будущем, есть единственное, что может тогда произойти, при условии, что определенные другие вещи происходили непосредственно перед этим и что они в свою очередь тоже единственное, что могло произойти в то время, при условии заданного полного состояния мира непосредственно перед тем и т. д., так что опять же мы ничего не можем с этим поделать.
Тейлор предлагал доказать фатализм при помощи исключительно философских рассуждений, «без обращения к какой бы то ни было теологии или физике». Он использовал формальную математическую логику, в которой различные заявления о морской баталии были представлены как P и Pʹ и как Q и Qʹ. Все, что ему было нужно, — это «некоторые допущения, делаемые почти повсеместно в современной философии». Что-то должно было уступить: либо фатализм, либо законы логики. Развернулась философская баталия. Одно из допущений Тейлора не было столь же очевидным для остальных: «Что время само по себе не „действенно“, то есть что простой ход времени не усиливает и не ослабляет возможности чего угодно». Иными словами, время само по себе не вершитель перемен, а скорее, непричастный зритель. Время ничего не делает. («Что такое простой ход времени? — возражал один из его критиков. — Может ли время, хотя бы в принципе, идти без того, чтобы что-то где-то менялось, — без тиканья каких-то часов, движения какой-то планеты, подергивания какой-то мышцы или вида какой-то вспышки?»)
Два десятилетия спустя в Амхерстском колледже Дэвид Фостер Уоллес, студент-философ и сын философа, заболел этой дискуссией, этими «славными и бесславными рассуждениями Тейлора». Он писал другу: «Если ты читал литературу по Тейлору, то знаешь, что это истинное зло». Тем не менее он погрузился в те старые дебаты с головой. Его увлечение переросло в курсовую работу, которая вполне могла бы позаимствовать название у воображаемой работы Боба Вилсона «Исследование некоторых математических аспектов жесткости метафизики» (An Investigation into Certain Mathematical Aspects of a Rigor of Metaphysics). Он рисовал диаграммы, классифицировал «мировые ситуации», выделял для каждой возможных «дочек» и «мам». Но как ни близка была Уоллесу формальная, аксиоматическая сторона философии — он неизменно получал от нее удовольствие и удовлетворение, — он никогда не принимал ее безоговорочно. Пределы логики и пределы языка сохраняли для него свое значение.
Слова обозначают вещи, но сами по себе слова — это не вещи. Мы знаем это, однако нам свойственно это забывать. Фатализм — философия, построенная из слов, и в итоге ее выводы применимы к словам, не обязательно к реальности. Выходя с работы, Тейлор, в точности как все остальные, вызывает лифт нажатием кнопки. Он не думает: «Не беспокойся, лифт выполнит то, что ему предопределено заранее». Он может подумать: «Когда я нажимаю на кнопку вызова лифта, то делаю это не по собственному свободному выбору — это предопределено». Но он все же делает это. Ему не придет в голову просто стоять у двери и ждать лифта.
Конечно, Тейлор и сам это прекрасно понимал. Несостоятельность его идей так просто не докажешь.
Фаталист — если таковые существуют — считает, что он не в состоянии как-либо повлиять на будущее. Он думает, что его не касается, что собирается произойти в следующем году, завтра или буквально в следующий момент. Он считает, что даже его собственное поведение совершенно не в его власти — не более чем движение небесных тел, события давней истории или политические процессы в Китае. Поэтому ему было бы бессмысленно размышлять о том, что он собирается делать, ибо человек размышляет только о таких вещах, сделать которые, по его мнению, в его власти.
Он добавлял: «А мы на самом-то деле даже не испытываем искушения размышлять над тем, что делаем и что оставляем несделанным».
Интересно, много ли читал Тейлор художественной литературы о путешествиях во времени, а также, если на то пошло, живет ли он со мной в одном мире, — ведь у нас сожаления о сделанном или несделанном встречаются достаточно часто, а иногда люди рассуждают даже о том, что могло бы произойти[75]. Куда бы мы ни посмотрели, люди везде нажимают кнопки лифтов, поворачивают дверные ручки, вызывают такси, подносят пищу к губам и вымаливают благоволение у своих возлюбленных. Мы ведем себя так, будто наше будущее если и не зависит от нас, то все же не определено до конца. Тем не менее Тейлор отбрасывает наши «субъективные ощущения». Наши иллюзии по поводу свободы воли естественны, потому что по счастливому совпадению о будущем мы знаем меньше, чем о прошлом.
Многие философы в последующие годы пытались опровергнуть Тейлора, но его логика оказалась поразительно устойчивой. Уоллес хотел защитить свойственное всем нам интуитивное представление о том, «что люди как действующие лица в состоянии повлиять на ход событий в своем мире». Он с головой погрузился в формальную логику. Возьмем лишь одно предложение для иллюстрации: «Очевидно, что Я при любом анализе должен сделать либо O, либо O ʹ (поскольку O ʹ — это не-O (отрицание О)), то есть поскольку (O ˅ O ʹ)[76], а при строгой дизъюнкции[77]невозможно, чтобы Я сделал O, или невозможно, чтобы Я сделал O ʹ, (~◊O ˅ ~◊O ʹ)[78], что эквивалентно (~◊~~O ˅ ~◊~O)[79], что эквивалентно (~O ˅ O)[80], мы остаемся в результате с (O ˅ ~O)[81]; так что необходимо, чтобы что бы я ни делал, O или O ʹ, я все же делал что-то и не мог поступить иначе». («Очевидно»!) В конце он добивал фатализм Тейлора тем, что отступал в сторону и рассматривал не только цепочки символов, но и уровни символьного представления — рассматривал их словно с высоты птичьего полета. Уоллес различал царство семантики и царство метафизики. Он утверждал, что, хотя на словесном уровне логика Тейлора, возможно, верна, перепрыгивать из владений семантики и аргументов к метафизическим выводам неправильно.
«Тейлор никогда не утверждал на самом деле, что фатализм реально „истинен“, а только что он навязан нам доказательствами на основе фундаментальных логических и семантических принципов, — делает вывод Уоллес. — Если Тейлор и фаталисты хотят навязать нам какой-то метафизический вывод, они должны заниматься метафизикой, а не семантикой». В метафизике мы находим доктрину детерминизма — мы с ней уже встречались, и лучше всех ее выразил Лаплас. Вот что такое детерминизм (по Уоллесу):
Идея, что при наличии точного и полного состояния дел в один момент и физических законов, управляющих причинно-следственными отношениями между состояниями дел, существует только одно, причем единственное, возможное состояние дел, которое можно получить в следующий момент.
Тейлор считает это самоочевидным. Если X, то Y в логике означает только одно. В физическом мире это означает нечто более сложное и всегда (нам следовало бы уже это понять) допускающее сомнение. В логике все жестко и однозначно. В физике всегда есть место ошибке. Случай тоже играет свою роль. Неожиданности случаются. Неопределенность возведена в принцип[82]. Мир намного сложнее, чем любая модель.
Тейлор лукавил. Чтобы доказать фатализм, он принимал на веру детерминизм. Многие физики тоже это делают даже сейчас. «Физикам нравится считать, что достаточно сказать: „Вот вам условия, а теперь скажите, что произойдет дальше“», — говорил Ричард Фейнман. Детерминизм встроен в огромное количество всевозможных физических формул, точно как в логике. Но формулы — это всего лишь формулы. Физические законы сформулированы людьми для удобства. Они не равны по протяженности и объему Вселенной.
Было ли то, что произошло, единственно возможно? Уоллес плавал в этой мутной воде не один год и в какой-то момент понял, что философии с него пока хватит. В его планах было другое будущее, и он его выбрал. «Я ушел оттуда, — сказал он позже, — и не возвращался».
Стрела времени
Главное во времени — то, что оно идет. Но именно этим аспектом времени физики иногда склонны пренебрегать.
Артур Эддингтон (1927)
Мы вольны прыгать во времени куда угодно — должен же этот опыт, заработанный тяжким трудом, для чего-то пригодиться, — но давайте вновь поставим часы на 1941 г. Два молодых принстонских физика, заранее договорившись о встрече, приезжают к белому щитовому домику номер 112 по Мерсер-cтрит, и их провожают в кабинет профессора Эйнштейна. Великий ученый встречает их в свитере, но без рубашки, в туфлях, но без носков. Он вежливо выслушивает их рассказ о теории, которую они готовят и которая должна описывать взаимодействия частиц. Эта теория необычна и полна парадоксов. Из нее явствует, что частицы должны оказывать влияние на другие частицы не только вперед во времени, но также и назад.
Джон Арчибальд (Джонни) Уилер, 30 лет от роду, приехал в Принстон в 1938 г. Прежде он работал с Нильсом Бором в Копенгагене — цитадели новой квантовой механики. Теперь Бор перебрался на Запад, и Уилер вновь начал с ним работать, на этот раз над возможностью ядерного распада атома урана. Ричард (Дик) Фейнман, 22 лет, был любимым аспирантом Уилера, порывистым и весьма сообразительным уроженцем Нью-Йорка. Джонни и Дик нервничали, и Эйнштейн постарался их подбодрить. Он не возражал, в принципе, против парадоксов[83]. Он и сам когда-то рассматривал что-то подобное, еще в 1909 г., если, уточнил он, ему не изменяет память.
Физика состоит из математики и слов, всегда одно и то же: слова и математика. И не в каждом случае полезно спрашивать, представляют ли слова какие-то «реальные» сущности или нет. Более того, физики поступают очень разумно, игнорируя этот вопрос. «Реальны» ли световые волны? А гравитационное поле? Пространственно-временной континуум? Оставьте эти вопросы теологам. Сегодня идея полей незаменима — и вы буквально до мозга костей ощущаете их присутствие; во всяком случае, вы видите, как железные опилки выстраиваются по линиям вокруг магнита, — а завтра вы начинаете думать, нельзя ли отбросить поля и начать заново. Именно этим и занимались Уилер с Фейнманом. Магнитному полю, а с ним и электрическому — хотя на самом деле все это едино и представляет собой просто электромагнитное поле — едва исполнилось 100 лет. Его придумали (или открыли) Фарадей и Максвелл. Поля заполняют собой Вселенную: гравитационные поля, бозонные поля, поля Янга — Миллса. Поле — это величина, которая изменяется в пространстве и времени и выражает изменения в силе[84]. Земля ощущает гравитационное поле Солнца, которое рассеивается Солнцем вовне. Яблоко, свисающее с дерева, знаменует собой гравитационное поле Земли. Без полей вам придется поверить в то, что выглядит как волшебство: действие на расстоянии, через вакуум, без всяких рычагов или струн.
Уравнения Максвелла для электромагнитных полей работали великолепно, но к 1930–1940-м гг. у физиков появились проблемы в квантовом царстве. Уравнения, связывающие энергию электрона с его радиусом, были предельно понятны, так что размер электрона можно было вычислить с высокой точностью. Вот только в квантовой механике электрон, похоже, не имеет вообще никакого радиуса: это точечная частица нулевой размерности, не занимающая в пространстве никакого места. К несчастью для математики, эта картинка приводит к бесконечностям — закономерному результату деления на нуль. Фейнман считал, что многие из этих бесконечностей проистекали из обратного влияния электрона на самого себя, из его «внутренней энергии». В попытке избавиться от противных бесконечностей у него возникла идея просто не позволить электронам воздействовать на самих себя. Это означало ликвидировать поле, тогда частицы смогут только взаимодействовать с другими частицами напрямую. Не мгновенно: теорию относительности никто не отменял. Взаимодействия происходили со скоростью света. Собственно, это и есть свет: взаимодействия между электронами[85].
Позже в Стокгольме, при получении Нобелевской премии, Фейнман объяснил:
Верно, что, если вы качнете один заряд, другой качнется лишь через некоторое время. Заряды непосредственно взаимодействуют друг с другом, хотя и с некоторым запаздыванием. Закон силы, связывающей движение одного заряда с движением другого, должен предусматривать запаздывание. Качните этот заряд — другой качнется позже. Стоит начать колебаться атомам Солнца, как через восемь минут[86]в результате прямого взаимодействия начнут колебаться и электроны атомов моих глаз.
Проблема — если, конечно, это была проблема — состояла в том, что правила взаимодействия работали назад во времени нисколько не хуже, чем вперед. Они были симметричны. Подобные вещи, бывает, происходят в мире Минковского, где прошлое и будущее геометрически идентичны. Еще до теории относительности было хорошо известно, что уравнения Максвелла для электромагнетизма и еще раньше Ньютона для механики симметричны относительно времени. Уилер в свое время играл с идеей, что позитрон — античастица, соответствующая электрону, — представляет собой электрон, движущийся назад во времени. Так что Джонни и Дик смело выдвинули теорию, в которой электроны как бы светили и вперед, в будущее, и назад, в прошлое. «К этому времени я был уже в достаточной мере физиком, — продолжает Фейнман, — чтобы не сказать: „Ну нет, этого не может быть“. Ведь сегодня, после Эйнштейна и Бора, все физики знают, что иногда идея, кажущаяся на первый взгляд совершенно парадоксальной, может оказаться вовсе не парадоксальной после того, как мы разберемся в ней до мельчайших подробностей и во всех экспериментальных ситуациях»[87].
В конце концов оказалось, что в теории квантовой электродинамики можно обойтись без парадоксальных идей. Фейнман прекрасно понимал, что такие теории — это модели: они не бывают ни полными, ни совершенными[88], и их не нужно путать с реальностью, которая остается за пределами досягаемости.
Мне всегда казалось странным, что самые фундаментальные законы физики после того, как они уже открыты, все-таки допускают такое невероятное многообразие формулировок, по первому впечатлению неэквивалентных, и все же таких, что после определенных математических манипуляций между ними всегда удается найти взаимосвязь… Всегда можно сказать то же самое по-другому и так, что это будет совсем непохоже на то, как вы говорили об этом раньше…
Одну и ту же физическую реальность может описывать множество разных физических идей.
Чуть в стороне маячил еще один вопрос. Термодинамика — наука о тепле — предлагала другую версию времени. Конечно, микроскопические законы физики ничего не говорят о том, что время имеет какое-то предпочтительное направление. (Некоторые сказали бы «фундаментальные законы», а не «микроскопические законы», но это не совсем одно и то же.) Законы Ньютона, Максвелла и Эйнштейна инвариантны (симметричны) по отношению к прошлому и будущему. Изменить направление времени в них не сложнее, чем сменить знак с плюса на минус. Микроскопические законы обратимы. Если вы снимете на видео столкновение нескольких бильярдных шаров или взаимодействие нескольких частиц, то сможете затем прогнать запись через проектор в обратном направлении, и все будет выглядеть прекрасно, не хуже, чем в прямом направлении. Но снимите на видео, как биток разбивает пирамиду из 15 бильярдных шаров, выстроенных правильным треугольником, и как шары при этом разлетаются во все концы стола. Если это видео посмотреть задом наперед, оно покажется смешным и ненастоящим: шары носятся по столу, а затем вдруг, как по волшебству, собираются в строгий, почти военный порядок.
В макроскопическом мире — мире, в котором мы обитаем, — время имеет вполне определенное направление. Когда технология киносъемки только появилась, кинематографисты обнаружили, что, запустив полоску целлулоида в проекционный аппарат обратной стороной, можно получить забавный эффект. Братья Люмьер проделали это со своим коротким сюжетом «Механический мясник» (Charcuterie méchanique), показав, как из сосисок и прочих мясопродуктов получается живая свинья. При обратном просмотре омлет может превратиться вновь в белок и желток и вернуться в яйцо, причем скорлупа аккуратно и точно соберется заново из кусочков. Камень вылетает из взволновавшегося пруда, капли воды собираются в обратный фонтан и затыкают отверстие. Дым вливается в камин по трубе и втягивается в пламя, по мере того как угли вырастают в поленья. Не говоря уже о жизни — квинтэссенции всех необратимых процессов. Уильям Томпсон, лорд Кельвин, разглядел эту проблему в 1874 г. и понял, что сознание и память — ее составные части: «Живые существа должны были бы расти наоборот, обладая знанием будущего, но не помня прошлого, и становиться вновь нерожденными».
Время от времени полезно напоминать себе, что естественные процессы в большинстве своем необратимы. Они работают только в одном направлении, вперед во времени. Для начала вот небольшой список от лорда Кельвина: «Трение твердых тел; неидеальная текучесть жидкостей; неидеальная упругость твердых тел [ах, эти несовершенства ]; различия в температуре и вследствие этого теплопроводности, порождаемые сжатием в твердых телах и жидкостях; неидеальная удерживающая способность магнита; остаточная электрическая поляризация диэлектриков; выделение тепла электрическими токами, индуцированными движением; диффузия жидкостей; растворение твердых тел в жидкостях и другие химические изменения; и поглощение излученного тепла и света». Последнее относится к тому, с чем пришли к Эйнштейну Джонни и Дик.
В какой-то момент нам придется говорить об энтропии.
Есть известное понятие arrow of time, которым свободно пользуются ученые и философы на многих языках (la flèche du temps, Zeitpfeil, zamanin oku, стрела времени) для короткого обозначения сложного факта, известного каждому: время имеет направление. Приведенное словосочетание получило широкое распространение в 1940–1950-х гг. Вышло оно из-под пера Артура Эддингтона — британского астрофизика, первым поддержавшего Эйнштейна. В серии лекций, прочитанных в Университете Эдинбурга зимой 1927 г., Эддингтон попытался разобраться в серьезнейших изменениях, происходивших в то время в природе научной мысли. В следующем году он опубликовал свои лекции в виде научно-популярной книги «Природа физического мира» (The Nature of the Physical World).
Ему вдруг пришло в голову, что вся прежняя физика теперь рассматривается как классическая физика (еще одно новое выражение). «Не уверен, что эта фраза, „классическая физика“, была когда-либо точно определена», — сказал он своим слушателям. Никто не называл ее классической, пока она не сломалась. (Теперь «классическая физика» — это ретроним, как акустическая гитара, дисковый телефон и матерчатый подгузник[89].) Тысячи лет ученым не требовались специальные обозначения, вроде стрелы времени, чтобы сказать очевидное. Главное во времени — то, что оно идет. Однако теперь это утверждение перестало быть очевидным. Физики начали записывать законы природы в виде, который делал время ненаправленным, и теперь для смены направления достаточно было поменять знак: с + t на — t. Но есть закон природы, который с этим категорически не согласен: это второй закон термодинамики. Тот, в котором говорится об энтропии.
«Уравнения Ньютона могут идти вперед, а могут и назад, им все равно, в какую сторону двигаться, — объясняет Томасина, гениальный подросток и героиня пьесы Тома Стоппарда „Аркадия“. — Но тепловому уравнению это далеко не все равно, оно может двигаться только в одну сторону».
Вселенная неумолимо движется к беспорядку. Энергия неуничтожима, но она рассеивается, и это не микроскопический закон. Может быть, это фундаментальный закон, как второй закон Ньютона (F = ma)? Некоторые утверждают, что это не так. Существует точка зрения, согласно которой законы, управляющие единичными составляющими мира — отдельными или очень немногими частицами, — первичны, а законы о множестве составляющих должны из них выводиться. Иными словами, законы макромира выводятся из законов микромира. Но для Эддингтона этот второй закон термодинамики был самым фундаментальным законом: тем, что занимает «верховенствующее положение среди законов природы», тем, что дает нам время.
В мире Минковского прошлое и будущее раскрыты перед нами как восток и запад. Там нет знаков одностороннего движения. Поэтому Эддингтон счел нужным ввести такой знак: «Я буду использовать выражение „стрела времени“, чтобы выразить это свойство времени — однонаправленность, — не имеющее аналогов в пространстве». Он отмечает три значительных с философской точки зрения момента:
1) это свойство живо распознается сознанием;
2) на нем настаивает и наша рациональная часть, разум;
3) оно не фигурирует в физической науке нигде, за исключением…
За исключением тех случаев, когда мы начинаем рассматривать порядок и хаос, организованность и случайность. Второй закон термодинамики относится не к отдельным сущностям, но к их большим совокупностям. Молекулы в емкости с газом составляют такую совокупность. Энтропия — мера их беспорядка[90]. Если поместить миллиард атомов гелия возле одной из стенок сосуда и миллиард атомов аргона — возле другой и позволить им некоторое время свободно летать по сосуду и сталкиваться, то атомы разных веществ не останутся аккуратно разделенными в разных частях сосуда, но постепенно образуют однородную — случайную — смесь. Вероятность того, что следующий атом, обнаруженный вами вблизи заданной точки, окажется атомом гелия, а не аргона, составит 50 %. Процесс диффузии протекает не мгновенно — и только в одном направлении. Наблюдая распределение двух элементов в сосуде, очень легко отличить прошлое от будущего. «Элемент случайности, — говорил Эддингтон, — привносит в мир необратимость». Без случайности часы вполне могли бы идти назад[91].
«Случайности жизни», любил говорить Фейнман. «Ну, вы понимаете, суть в том, что необратимость вызвана общими случайностями жизни». Если выплеснуть воду из чашки в море и подождать какое-то время, а затем вновь погрузить чашку в воду, то можно ли зачерпнуть в нее ту же самую воду? В принципе можно — вероятность не равна нулю. Она просто чертовски мала. Пятнадцать бильярдных шаров могли бы поноситься по столу, сталкиваясь со стенками и между собой, и в конце концов выстроиться идеальным правильным треугольником. Но когда вы видите этот процесс на экране, то понимаете, что пленку пустили в обратную сторону. Второй закон термодинамики — вероятностный закон в том смысле, что, например, есть вероятность того, что алюминиевый порошок соберется и организуется в ложку, хотя, возможно, для этого вам придется подождать время, большее возраста Вселенной.