Перейти в начало сайта Перейти в начало сайта
Электронная библиотека «Наука и техника»
n-t.ru: Наука и техника
Начало сайта / Препринт / Научные гипотезы
Начало сайта / Препринт / Научные гипотезы

Научные статьи

Физика звёзд

Физика микромира

Журналы

Природа

Наука и жизнь

Природа и люди

Техника – молодёжи

Нобелевские лауреаты

Премия по физике

Премия по химии

Премия по литературе

Премия по медицине

Премия по экономике

Премия мира

Книги

Безумные идеи

Время, хранимое как драгоценность

Люди и биты. Информационный взрыв: что он несет

Пионеры атомного века

Смотри в корень!

Часы. От гномона до атомных часов

Издания НиТ

Батарейки и аккумуляторы

Охранные системы

Источники энергии

Свет и тепло

Научно-популярные статьи

Наука сегодня

Научные гипотезы

Теория относительности

История науки

Научные развлечения

Техника сегодня

История техники

Измерения в технике

Источники энергии

Наука и религия

Мир, в котором мы живём

Лит. творчество ученых

Человек и общество

Образование

Разное

Время и законы природы

Алексей МАЗУР

Возможно, то, что написано в моей статье, уже стало общим местом, так как в последние несколько лет я не следил за развитием физики...
Еще в то время, когда я был студентом физфака НГУ, у меня возникло ощущение, что физики оставили в глубоком тылу своей науки незакрытую брешь, точнее, закрытую натянутыми философскими рассуждениями.
Наш реальный мир настолько несимметричен по времени, что это видно невооруженным взглядом. Мне показалась алогичной попытка вывести закон не убывания энтропии из кинетической модели. При развороте времени мы получаем закон не возрастания энтропии.
В квантовой механике объяснения того, как наблюдатель путем своего наблюдения «реализует» одну из континуума возможностей также не вызывают восторга.

Давайте абстрагируемся от нашей конкретной вселенной с ее законами и порассуждаем на тему, какие вообще могут быть законы развития вселенных. Под вселенными я понимаю любой, даже умозрительный мир, который может иметь различные состояния и имеет законы перехода от одного состояния к другому в ходе «времени». Причем эти законы могут быть вероятностными (они определяют вероятности перехода от одного состояния к другому).

Поделим их на классы по отношению ко времени.

Первые (самые, между прочим, распространенные в нашем мире) – двусторонне детерминированные. Двусторонне – это значит, что они однозначно определяют то, из какого состояния получено данное, и то, какое состояние получится из него. (Для простоты дальнейших рассуждения предлагаю считать время дискретным).

Второй тип возможных законов – двусторонне недетерминированный (вероятностный). То есть, исходя из настоящего состояния, мы с некоторой вероятностью получаем одно состояние, а с некоторой – другое. Точно также, как и настоящее состояние могло с какими-то вероятностями получиться из разных состояний. (Полный хаос, между прочим, относится к этому же типу).

И третий тип, на котором мы наиболее подробно и остановимся – это односторонне детерминированные. Это означает, что задан однозначный закон, по которому из данного состояния получается следующее. Но само данное состояние могло получиться из разных.

Казалось бы, есть еще и четвертый тип – это когда состояние может перейти в разные, а получиться только из одного. Но этот тип совпадает с третьим, потому что направление оси времени определяется субъективно, на чем мы подробнее остановимся ниже.

Пример вселенной устроенной по третьему типу – известная игра «Жизнь». Вкратце опишу ее. На клеточном поле задаются правила развития «колонии» фишек. Если фишка соседствует с двумя или тремя фишками, она живет и дальше. Если с одной или нулем, «умирает» от одиночества. Если более, чем с тремя – от перенаселенности. Новые фишки появляются в тех пустых клетках, которые граничат ровно с тремя фишками. Законы этого мира более чем простые, развитие «колоний» бывает очень интересным, следующее состояние однозначно определяется предыдущим.

Но, как легко увидеть, «вычислить» предыдущее состояние по имеющемуся совсем не просто. Тем более, что скорее всего их окажется много. Представим теперь исследователя, который имеет последовательность состояний в этой игре, но расположенных в обратном хронологическом порядке, и пытается определить законы, по которым они «развиваются». В лучшем случае, он сможет дать вероятностное распределение, с которым из одного состояния будет получаться следующее. Вам это ничего не напоминает?

Теперь я перехожу к главному утверждению.

Законы нашего мира имеют односторонне детерминированный характер, если за «правильное» направление оси времени избрать «из будущего в прошлое».

Очевидно, что сочетание односторонне детерминированных законов и двусторонне дает односторонне детерминированный мир, поэтому большинство известных законов не отражается на общей природе нашей вселенной. Мало того, известно, что большинство законов имеют c-p четность, то есть относятся либо к первому, либо ко второму типу. (Впрочем, я глубоко убежден, что законов второго типа в нашей вселенной нет. Иначе как бы мы помнили наше прошлое, если бы было много его вариантов?). Единственным известным мне (прошу прощения за возможную безграмотность) исключением является слабое взаимодействие. По видимому оно то и имеет односторонне детерминированную природу, и, благодаря отсутствию других «конкурентов», определяет аналогичную природу нашей вселенной.

Это объясняет то колоссальное различие между прошлым и будущим, которое каждый из нас видит воочию. Мы помним наше прошлое, потому что оно однозначно определено настоящим. Мы знаем, что миллионы лет назад на Земле жили динозавры, но кто на ней будет жить через миллионы лет – не имеем даже малейшего представления.

Мы можем «помнить» и накапливать информацию потому, что прошлое определено однозначно. Почти вся (почему «почти» – позже) информация о прошлом содержится в настоящем. Но не о будущем. Если бы законы природы были двусторонне детерминированы – какое либо развитие (в нашем понимании этого слова) было бы невозможно. Время было бы просто еще одним измерением пространства, просто с другими свойствами.

Теперь несколько голословных рассуждений на тему, «почему» наша вселенная так устроена и какие выводы следуют из моих умозаключений.

1. Конечно, рассуждать на тему почему наш мир так устроен, несколько наивно, но я предлагаю исходить из того, что он устроен так, чтобы в нем могли существовать наблюдатели. В других мирах, если они есть, таким вопросом некому задаваться. Итак, исходя из сохранения с-р-t четности, можно делать вывод, что в мире из антивещества время течет в обратном направлении. То есть, для них однозначно определено будущее, но возможны варианты в прошлом. Известная задача, о том, как определить по радиосигналу, с кем ты связался – с существом из вещества или антивещества, отпадает сама собой. Контакт попросту невозможен – один и тот же радиосигнал обе стороны будут считать или излученным (с одной стороны – от антенны, с другой стороны – синхронно различными атомами в сторону антенны). Обмен информацией попросту невозможен. Но это ладно. Проблемы связи с существами из антивещества в нашем мире, похоже, нет, в виду практически полного отсутствия самого антивещества. Но раз антивещество имеет «обратную по времени» природу, значит оно вносит неопределенность в наше прошлое. Очевидно, что соотношение неопределенности в прошлом и в будущем определяется соотношением вещества и антивещества в нашей вселенной. То есть эти две диспропорции – между соотношением вещества и антивещества и между определенностью в прошлом и будущем не просто связанны, но и одна из них определяет другую.

2. Нужно искать сравнительно простые законы, определяющие слабое взаимодействие в «обратном» времени. Гамильтониан такого взаимодействия должен быть вырожден (опять же прошу прощения за возможно неправильные формулировки).

3. В случае наличия конечного числа возможных состояний вселенной неизбежно наличие «садов Эдема» – состояний, которые имеют (в «обратном» времени) последователей, но не имеют предшественников (если одни состояния имеют более одного предшественника, то для других состояний предшественников попросту не хватит). Для привычного направления времени это попросту означает, что не существует ни одного состояния, которое может получиться из данного. То есть для нас «Сад Эдема» – это конец света в прямом смысле этого слова. В игре «Жизнь» «сады Эдема» были найдены. Однако, в случае существования бесконечного числа состояний, эта проблема снимается. (Пример – вселенная, в которой состояния – это числа от 0 до 1. Закон развития – берем бесконечную десятичную дробь, задающую это число, и зачеркиваем первую цифру. Полученное число и есть следующее состояние. Как легко увидеть, любое состояние имеет десять предшественников).

4. Модель односторонне детерминированной вселенной снимает противоречие между «Бог не играет в кости» и очевидным наличием у нас свободы воли. Желающие могут считать, что Бог создал конечное (конечное для нас) состояние Вселенной, и законы ее развития в «обратном» времени. А теперь с удивлением наблюдает за тем, как кое-кто считает, что все развивается в обратном направлении. Я, впрочем, считаю, что только наше устройство вселенной, с нашим направлением времени, представляет интерес для всевышнего наблюдателя, тем более, что дает ему возможность вмешиваться в ход событий не нарушая им же установленных законов.

5. Субъективность выбора направления времени.
Если расположить состояния вселенной вдоль еще одной оси и начать беспристрастно изучать их со стороны, то мы обнаружим следующее. В каждый момент t существа, населяющие Вселенную убеждены в том, что момент t – 1 был предшествующим. На чем основано это убеждение? Исключительно на том, что они имеют гораздо больше информации об этом моменте, нежели о моменте t + 1. Причем в момент t + 1 они «помнят», что в момент t они только-только его, момент t, «узнали». Это и создает иллюзию направления времени из прошлого в будущее. Но, думаю, что с точки зрения изучаемых законов, правильнее принять обратный ход времени.

 

Дата публикации:

31 августа 1999 года

Электронная версия:

© НиТ. Препринт, 1997

В начало сайта | Книги | Статьи | Журналы | Нобелевские лауреаты | Издания НиТ | Подписка
Карта сайта | Cовместные проекты | Журнал «Сумбур» | Игумен Валериан | Техническая библиотека
© МОО «Наука и техника», 1997...2017
Об организацииАудиторияСвязаться с намиРазместить рекламуПравовая информация
Яндекс цитирования
Яндекс.Метрика