Читать «Возвращение времени. От античной космогонии к космологии будущего» онлайн - страница 185

156

Hamma, Alioscia, et al. Lieb – Robinson Bounds and the Speed of Light from Topological Order // arXiv:0808.2495v2 (2008).

157

Dawkins, Richard Climbing Mount Improbable. New York: W. W. Norton, 1996.

158

Флуктуация – небольшое случайное изменение в небольшой части системы. Флуктуация может дезорганизовать систему, как, например, краска, капнувшая с кисточки, может испортить портрет. Но флуктуация может самопроизвольно привести и к повышению степени организации, как, например, мутация в молекуле ДНК производит более совершенных существ.

159

Любопытно, что органические молекулы обнаружены не только на Земле, но и в метеоритах, кометах, облаках межзвездного газа и пыли.

160

Потому что логарифм единицы равен нулю. Мы, как правило, принимаем энтропию равной логарифму числа эквивалентных микросостояний.

161

Über die von der molekularkinetischen Theorie der Wärme geforderte Bewegung von in ruhenden Flüssigkeiten suspendierten Teilchen // Ann. der Phys. 17 (8): 549–560 (1905).

162

Klein, Martin J. Paul Ehrenfest: The Making of a Theoretical Physicist. New York: Elsevier, 1970.

163

См., например, “Стрелу времени” Мартина Эмиса или “Загадочную историю Бенджамина Баттона” – фильм, снятый по рассказу Фрэнсиса Скотта Фицджеральда.

164

Стивен Вайнштейн из Университета Ватерлоо убедил меня в важности электромагнитной стрелы времени. Его работа Electromagnetism and Time-Asymmetry (arXiv:1004.1346v2) оказала сильное влияние на содержание следующего раздела.

165

Penrose, Roger Singularities and Time-Asymmetry / In: Hawking, S. W., and W. Israel, eds. General Relativity: An Einstein Centenary Survey. Cambridge, UK: Cambridge University Press, 1979. Pp. 581–638.

166

Многие физики и философы задавались вопросом, действительно ли существует несколько стрел времени. Возможно, одна или несколько стрел времени могут быть объяснены другими? Космологическая стрела времени, вероятно, к ним не относится. Легко представить, что Вселенная расширяется настолько быстро, что никакие гравитационно-связанные структуры не успевают сформироваться. Такая Вселенная останется в равновесии, и в ней не будет термодинамической стрелы времени. Следовательно, тот факт, что Вселенная расширяется, сам по себе недостаточен для объяснения термодинамической стрелы времени. Можно также представить, что Вселенная расширяется до своего максимального размера, а затем сжимается. Насколько мы знаем, наша Вселенная сейчас не такая, но есть решения уравнений ОТО, которые ведут себя таким же образом. Это был бы мир, где космологическая стрела времени разворачивается вспять на полпути. Развернется ли вспять в таком случае термодинамическая стрела времени? Соберется ли в чашку разлитое молоко, восстановится ли разбитая чашка? Писатели-фантасты любят такие сюжеты, однако, это неправдоподобно. Биологическая стрела времени может быть следствием термодинамической. Мы стареем, потому что в клетках накапливается разупорядоченность. Предпринимаются также попытки объяснить по крайней мере некоторые из эмпирических стрел времени с помощью термодинамической стрелы времени. Мы помним прошлое, но не будущее, потому что память – это форма организации, а организация со временем уменьшается. В конце концов, может, термодинамическая стрела времени сводится к выбору начальных условий? Это предположил Пенроуз. Он утверждал, что его гипотеза кривизны Вейля могла бы объяснить существование термодинамической стрелы времени, потому что ранняя Вселенная без черных или белых дыр обладала значительно меньшей энтропией, чем могла бы, если бы случайным образом была заполнена черными и белыми дырами. Пенроуз опирается на идею о том, что черные дыры обладают энтропией. Это удивительный факт, обнаруженный Джекобом Бекенстейном в 1972 году и подробно изученный Стивеном Хокингом. Черные дыры обладают огромной энтропией, поскольку в высшей степени необратимое действие, которое вы можете совершить – это отправить что-то в черную дыру. Учитывая огромное количество энтропии, которое может существовать во всех черных дырах в ранней Вселенной, реальная Вселенная без каких-либо начальных черных дыр образовалась в состоянии почти минимальной энтропии. Гипотеза Пенроуза будет успешно работать в случае, если Вселенная расширяется достаточно медленно и равномерно, что необходимо для формирования гравитационно-связанных структур. С этой точки зрения, высокоорганизованная Вселенная весьма маловероятна, поскольку большинство начальных условий приведет к Вселенной, которая образуется и остается в состоянии равновесия. Она с самого начала была бы наполнена светом и гравитационными волнами, переносящими образы прошлого или будущего. Черные и белые дыры будут доминировать с самого начала. В мире, управляемом время-симметричными законами, объяснение, почему мы живем в сложной Вселенной, основано на крайне маловероятном выборе время-асимметричных начальных условий.