Волчек в реке времени

В середине прошлого века в сборнике трудов Московского университета был опубликован доклад профессора Пулковской обсерватории
Н. А. Козырева, поразивший воображение парадоксальностью своих выводов не только людей несведущих, но и специалистов. Поскольку по своей основной специальности Николай Александрович Козырев был астрономом, то речь он вел поначалу о вещах чисто астрономических. Луна издавна считалась мертвым небесным телом, уже закончившим свою эволюцию. И вдруг нашелся ученый, который во всеуслышание заявил: на естественном спутнике Земли вполне возможна вулканическая деятельность!
Ох, и досталось же ему от коллег за такое «антинаучное» заявление! Однако ученый мир удивленно затих, когда в 1958году Н. А. Козырев все-таки высмотрел в свой телескоп вулканическое извержение в кратере Альфонс и даже сумел получить его спектрограмму.
Понадобился еще добрый десяток лет, прежде чем наблюдения Козырева были признаны вполне достоверными. Только в декабре 1969 года Госкомитет по делам открытий и изобретений СССР выдал ученому диплом об открытии лунного вулканизма, а в следующем же году Международная астрономическая академия наградила его именной Золотой медалью с бриллиантовым изображением созвездия Большая Медведица. Итак, факт остается
фактом – вулканизм на Луне есть, тут уж ничего не попишешь. Однако многие скептики никак не могли успокоиться: уж больно необычным путем Н. А. Козырев пришёл к своему открытию.
Дело в том, что Николай Александрович полагал: основу лунного вулканизма нужно искать в… потоке времени. С вою уверенность Козырев черпал в нескольких простых экспериментах. Вот один из них.
Учёный брал обычные рычажные весы и подвешивал к одному концу коромысла вращающийся по часовой стрелке гироскоп. На другом конце – чашка с гирьками. Дождавшись, когда стрелка весов замерла на нуле, ученый включал электровибратор, прикрепленный к основанию. Причем сила вибрации рассчитывалась таким образом, чтобы вибрация полностью поглощалась массивным ротором волчка.
Как должна отреагировать на это уравновешенная система? Весы могли не шелохнуться, а физики всегда найдут этому вполне правдоподобное объяснение

После смерти Н. А. Козырева накал страстей вообще снизился. О «парадоксах Козырева» не то чтобы стали забывать, нет о них, помнят, но воспоминания эти носят некий налет иронии: «Вот, дескать, был такой чудак, который считал…» Но время – то самое, о котором столько споров! – работает, по всей вероятности, именно на гипотезу Козырева. Судите сами.
Почему светятся звёзды
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 в последствии 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 всё более холодным, но никто не видел, чтобы он вдруг стал нагреваться, забирая тепло из окружающего пространства. И всё-таки против постулата Клаузиса в своё время выступали многие известные ученые – Тимирязев, Столетов, Вернадский. Даже Циолковский назвал такое суждение антинаучным, поскольку из постулата Клаузиса вытекала неизбежность тепловой смерти Вселенной.
Если все тела самопроизвольно охлаждаются, гласила она, то, в конце концов, со временем все звёзды 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 сначала стали считать сначала ядерными, а потом и термоядерными реакторами. Но и здесь не всё гладко: эксперименты и расчеты показывают, что температура внутри Солнца гораздо меньше той, что требуется для поддержания термоядерной реакции. Таким образом, получается, что недостающую энергию звёзды 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 говорили о пространстве – 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 берёт?.. Вот сколько вопросов, и все они требуют обстоятельных ответов. Закон сохранения энергии был выведен в XVII 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 Клаузиса, о котором мы говорили, гласит, что тепло (энергия) из системы куда-то всё 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. Возьмём 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 берётся и куда уходит, это вовсе не значит, что мы можем говорить о нарушении основных законов природы. Так считал Козырев, так считают сегодня многие ученные. И надо сказать, жизнь с каждым годом позволяет им всё более утвердиться на этой точке зрения.
В своё 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 передаёт ему нечто, изменяющее его облик. Но, что именно? Межзвездные расстояния достаточно велики, что бы 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 и пришёл к гипотезе о лунном вулканизме, в последствии, получившем подтверждение на практике.
Потом его внимание привлекли черные дыры. Ведь их тоже можно считать в некотором роде сверхплотными звёздами – 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, позволят считать, что её 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 обладает обратимостью, человек может только стареть, разбитая чашка никогда уже не станет целой, молоко, разлившееся из опрокинутой бутылки, никогда не соберётся в неё вновь…
Однако многие явления обладают обратимостью: автомобиль может проехать сначала 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 всё-таки не нашёл 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 по тому, 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, обратимое поведение всего их сообщества. Категорического запрета на это нет. А то, что мы не наблюдаем в повседневной жизни, говорит лишь о том, что обратные явления по сравнению 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 ещё 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 связанно с направлением большей части процессов во Вселенной? Именно такую догадку выдвинул в своё время английский физик Артур Эддингтон. Он высказал предположение, что направление течения времени связно с расширением Вселенной, и назвал это явление «стрела времени». В тот момент, когда расширение смениться сжатием, может повернуться в другую сторону и «стрела времени». Так это или не так, предстоит разобраться нашим потомкам. А для этого нужно понять, из чего же именно состоит поток времени.