Тайны пространства и времени
Шрифт:
Однако и при обосновании космологической стрелы времени мы также сталкиваемся с серьезными трудностями. Дело в том, что нам неизвестен какой-либо общий закон или принцип, запрещающий «сбегание» космических объектов, то есть сжатие Вселенной.
С точки зрения общей теории относительности, возможность смены расширения сжатием зависит от средней плотности материи во Вселенной, а ее точное значение нам пока неизвестно.
Все же некоторые исследователи считают определяющей именно космологическую стрелу времени, поскольку существующее направление статистических и электродинамических процессов является следствием расширения Вселенной. Подобная точка зрения
Но все это только предположения. Ни взаимосвязь трех упомянутых стрел времени, ни определяющая роль космологических процессов пока не доказаны. Поэтому можно предположить, что и космологический фактор не является тем главным фактором, который определяет необратимость времени.
В пользу такой точки зрения говорят по меньшей мере два обстоятельства. Во-первых, представление о необратимости времени сформировалось задолго до обнаружения расширения Вселенной, а во-вторых, если бы расширение Вселенной сменилось сжатием, а направление статистических и электродинамических процессов оказалось прежним, наши представления о направлении времени остались бы неизменными.
Но если бы в сжимающейся Вселенной потекли вспять термодинамические и электродинамические процессы, то эти представления, видимо, изменились бы самым коренным образом.
Однако рассуждения рассуждениями, а поскольку существуют хотя бы и не строго обоснованные на уровне всеобщих принципов, но подтвержденные фактическими наблюдениями три различные стрелы времени – между ними должна существовать какая-то связь или хотя бы какая-то корреляция. В том, разумеется, случае, если эти стрелы действительно отражают реальное положение вещей.
В этом направлении идут интенсивные теоретические поиски. Не исключено, что в результате будет найдено единое фундаментальное обоснование однонаправленности времени, а три стрелы времени окажутся его частными проявлениями.
Но может случиться и так, что никакого единого закона подобного рода не существует, а необратимость времени связана со всей совокупностью природных процессов.
Следует упомянуть и о том, что в связи с открытием нарушения Т-инвариантности при распаде Кё-мезона были попытки построить так называемую каонную стрелу времени и установить зависимость между нею и тремя другими стрелами. Однако эти теоретические поиски пока что только начинаются.
Но вернемся к электродинамике и ее уравнениям с запаздывающими и опережающими потенциалами. Обычно в классической электродинамике уравнения с опережающими потенциалами отбрасываются на том основании, что они не имеют физического смысла. Если исходить из того, что причина любого явления не может располагаться в будущем, то эти уравнения описывают процессы, обращенные во времени. Примером такого процесса как раз и может служить сферическая электромагнитная волна, сходящаяся в точку. Но в реальном мире такие процессы не происходят.
В квантовой электродинамике дело обстоит значительно сложнее. Еще в 1945 году Дж. Уилер и Р. Фейнман показали, что если исходить из предположения о том, что действие заряженных частиц друг на друга распространяется со скоростью света, то приходится учитывать как запаздывающие, так и опережающие действия. В противном случае оказался бы нарушенный 3-й закон Ньютона – закон действия и противодействия.
Для примера представьте себе две частицы – два
Впрочем, Уилеру и Фейнману удалось показать, что если А взаимодействует не только с В, но и со всеми остальными частицами бесконечной Вселенной, и если принять, что эта Вселенная – статическая с однородным распределением заряда, то результирующий эффект опережающего действия содержать не будет.
Однако при этом Уилер и Фейнман исходили, как теперь ясно, из неправильной модели Вселенной. В дальнейшем эта проблема подвергалась многократному исследованию, в результате чего связь между фактором расширения Вселенной, то есть космологической стрелой времени и электромагнитной стрелой, сделалась более ощутимой. Но в полной мере этот вопрос не исследован и сегодня.
Еще раз о необратимости
Любопытно, что почти все законы современной физики теоретически не запрещают обращения тех процессов, которые практически являются необратимыми.
Исключение составляют уже упомянутые нами случаи аномального распада Кё-мезона, который интерпретируется как доказательство неинвариантности законов физики элементарных частиц относительно изменения знака направления времени. Но эта интерпретация остается дискуссионной.
Таким образом, следует признать, что нашим необратимым миром почему-то управляют законы, безразличные к направлению течения времени.
Естественно поэтому ожидать, что должен существовать некий более общий фундаментальный закон, определяющий это направление. Каков этот всеобщий закон, нам пока неизвестно. Тем более что и ни в одной ограниченной области физических явлений такие частные законы не сформулированы.
Можно лишь предполагать, что общий закон, о котором идет речь, должен не только разрешать течение тех или иных процессов в определенном направлении, но и запрещать их протекание в обратном направлении.
Впрочем, и это предположение является чисто интуитивным. В самом деле, почему нам недостаточно того, что все известные нам законы физики разрешают протекание процессов в том направлении, в котором они фактически протекают? Почему нам обязательно необходим еще и закон, запрещающий их протекание в обратном направлении? Разве недостаточно того, что подобных «обратных» процессов мы в природе нигде до сих пор не обнаружили?
И вообще возникает вопрос: можно ли связывать столь всеобщее фундаментальное свойство, как необратимость времени, с каким-либо одним, отдельным, конкретным физическим процессом или видом процессов? Но и этот вопрос пока остается без ответа!..