Дмитрий Радищев (dibr) wrote,
Дмитрий Радищев
dibr

два начала, ни одного конца, но не термодинамика - что это?

      У физиков есть традиция. Каждые 16 миллиардов лет они собираются вместе и запускают большой адронный коллайдер.
      (с) BOR


     Почитал тут Хоукинга ("Краткая История Времени от Большого Взрыва до Черных Дыр" - та самая книжка, где "за несколько часов после большого взрыва образовался гелий и другие элементы, после чего следующий миллион лет не происходило ничего интересного" (сокращенная цитата). И задумался про направление времени.

     Что такое время, и почему оно (пока) движется только в одну сторону, никто не знает. С одной стороны время есть психологический феномен (мы помним что было вчера, но не помним что будет завтра - кстати, если бы мы помнили про завтра но не помнили про вчера, мы просто назвали бы "завтра" словом "вчера" и не парились, и ещё кстати - не надо напоминать мне про некоторых дискретных контрамотов из широко известных в узких кругах книжек, я и сам помню). С другой стороны - есть термодинамика, говорящая о неубывании энтропии, что в принципе тоже может служить "указателем направления" стрелы времени. Замечу, кстати, что хотя термодинамику обычно излагают как некую статистическую науку "про очень много мелких шариков", её постулаты и следствия, похоже, весьма фундаментальны: если даже чёрные дыры, в силу своего устройства не выпускающие наружу ни кванта света, пасуют перед термодинамикой и таки излучают наружу излучение с тепловым спектром (и это подтверждается независимыми от термодинамики расчетами) - это что-нибудь да значит.
     С третьей стороны - психологическую стрелу времени можно привязать к термодинамической, если вспомнить что мозг - сложное устройство, потребляющее энергию для переупорядочения внутренних связей, и сам факт запоминания увеличивает энтропию вселенной, пусть даже снижая энтропию внутри мозга. То есть, психологическая стрела времени (которая нам по большому счету наиболее интересна) - это по сути и есть термодинамическая стрела времени, только в применении к нам лично.
     С четвертой стороны (да, я многосторонен и очень длинен!), кроме термодинамики есть и другие законы физики, в том числе и напрямую описывающие эволюцию физических систем. Когда-то считали, что мир и антимир (т.е. мир, сделанный целиком из антивещества), равно как и мир и его "зеркальная копия" - идентичны друг другу с точностью до знака в соответствующих формулах. Сейчас вроде бы выяснили, что ни C (частица/античастица) ни P (лево/право) симметрии неверны по отдельности, но существует CPT симметрия: если мир одновременно переделать в антимир, отразить в зеркале, и развернуть назад во времени(!), то законы физики не изменятся. Кстати, именно поэтому антиматерия, предположительно образовавшаяся в значительных количествах в момент большого взрыва (но об этом чуть позже), куда-то рассосалась, уступив место материи.
     С пятой стороны (не уходите, я ещё не закончил!) - поскольку совершено неясно, кто и зачем заложил ту взрывчатку, которая шарахнула 16 миллиардов лет назад, есть мнение что вся наша вселенная - одна огромная флюктуация вакуума того, что было когда не было даже вакуума. Действительно - сейчас считается, что в вакууме, в силу соотношения неопределенностей (энергия и время не могут быть определены одновременно точно), непрерывно рождаются и исчезают виртуальные частицы, точнее пары частица/античастица. Энергия для этого "берется взаймы" у вакуума, с обещанием вернуть где-то в пределах времени, определяемого соотношением неопределенностей: чем больше взяли взаймы энергии (и чем тяжелее родилась пара), тем быстрее надо аннигилировать пару частиц и вернуть энергию взад. Но процесс это вероятностный, можно вернуть чуть позже (с малой вероятностью), можно ещё позже (с ещё меньшей вероятностью")... так может быть большой взрыв - это просто ну очень большая и затянувшаяся флюктуация? Тот факт, что вероятность такой флюктуации настолько мала, что во всей вселенной не хватит бумаги чтобы распечатать такое количество нулей - легко отбрасывается Большим Антропным принципом: нам пофиг какая там вероятность, у вселенной до Начала Времён было бесконечно много времени, а как только такая флюктуация произошла - так сразу (ну, через 16 миллиардов лет) появились мы и начали парить про вероятности :-) То, что виртуальная пара (хотя в нашем случае это совсем не "пара") - это симметричное количество частиц и античастиц, а вокруг нас сплошные частицы и исчезающе мало античастиц - отлично объясняется CPT-симметрией: время шло вперёд (как минимум до сих пор), а материя и антиматерия ведут себя по разному: в частности антиматерия быстрее чем материя "распадается" на другие виды элементарных частиц, оставляя избыток материи. Вот если бы развернулось назад время...

     Если вселенная образовалась как гигантская флюктуация (замечу, я не написал "с шестой стороны", потому что стороны кончились, начались нормальные рассуждения), то во-первых, её суммарная масса (=энергия) равна нулю (это ничему не противоречит - масса, связанная с гравитационной энергией, отрицательна, а связанная с материей - положительна), а во-вторых - логичной выглядит концепция парного "большому взрыву" "большого хлопка": что вселенная, на данный момент довольно резво расширяющаяся, рано или поздно остановится, развернётся назад, и начнёт сжиматься - чтобы закончить свою жизнь, как и положено виртуальной паре кучке частиц, лёгким хлопком в конце: вселенная отдала вакууму взятую взаймы энергию, и вселенной не стало.
     "Хлопок" при этом будет примерно симметричен "взрыву", но наоборот. Крупномасштабные нюансы (масштабов галактик, и вниз до атомов тяжелее лития) учитывать пока не будем, но когда процесс сжатия приведет к разрушению протонов-нейтронов-электронов до каши из кварков - симметрия "большого хлопка" с "большим взрывом", думаю, будет довольно точной. При этом из гравитационной энергии будет нарабатываться антиматерия - возвращать-то надо то что брали, а брали пары частица/античастица (или, что примерно то же самое, один охрененный виртуальный фотон).
     А что означает то, что перед "хлопком" будет нарабатываться антиматерия, а вселенная будет повторять эволюцию своих первых сотен тысяч лет, но в обратном порядке? А это значит, что энтропия на этапе сжатия в какой-то момент пойдёт назад: ведь если всё началось из ниоткуда, закочится ничем (т.е. тем же самым с чего началось и естественно с той же энтропией), а в начале энтропия росла - значит, где-то в конце она должна падать, иначе ей не удастся вернуться в ту же точку! А раз будет падать энтропия - значит и "стрела времени" там будет направлена наоборот, от "большого хлопка" к нам, что кстати хорошо согласуется с необходимостью наработки антиматерии - ведь пока время идёт вперед, антиматерия разрушается, значит для её наработки нужно обратное течение времени. И что ничуть не противоречит физике - не забываем про CPT-симметрию, которая вообще говоря не то чтобы допускает "минус тэ", но даже указывает, в каких случаях так оно и будет.
     Точнее, это для нас стрела времени будет направлена наоборот. Для тех же существ, что могут находиться там, в сжимающейся вселенной, это наша стрела времени будет направлена наоборот, наш "большой хлопок" будет для них "большим взрывом", а наш "большой взрыв" - соответственно "большим хлопком". А что это значит?

     А это значит, что история вселенной в проекции будет выглядеть как остроконечное веретено (несимметричное, в силу отсутствия самостоятельной T-симметрии), с двумя кончиками-"началами" - ведь если "большой взрыв" есть начало времени для нас, то "большой хлопок", в силу обратного течения времени, будет началом времен для тех существ, что могут существовать в период сжатия - и с двумя направленными навстречу "стрелами времени". В каждом из направлений времени могут жить какие-то существа (собственно, мы уже есть, осталось выяснить есть ли кто-нибудь там, "в обратном времени")... и самый непонятный вопрос во всем этом - что происходит в той точке дуги, где противоположные стрелы времени смыкаются? Встретимся ли мы там с "контрамотами" и пойдём дальше, будем ли мы после прохождения этой точки "помнить о завтрашнем", или наоборот - сможем лишь бесконечно приближаться к точке смыкания времён, но никогда не достигнем её? Или - перевалив за эту точку мы сами станем "контрамотами", не заметив этого?...

     Disclaimer: Автор не несёт ответственности ни за что из изложенного. Точка зрения автора может не совпадать с его мнением. Хоукинг не виноват. Смысла жизни нет, мы все умрём. Солнце погаснет задолго до того, как поставленные вопросы станут актуальными. И вообще, главное - не воспринимать это всерьез :-)
     P.S: на самом деле сомневаюсь что я прав. Впрочем, явных дыр в рассуждении не нашёл, поэтому - никто не хочет номинировать меня на нобелевку? Вдруг дадут - хоть какая польза в кризис... ;-))
Subscribe
  • Post a new comment

    Error

    default userpic

    Your IP address will be recorded 

    When you submit the form an invisible reCAPTCHA check will be performed.
    You must follow the Privacy Policy and Google Terms of use.
  • 6 comments