– Но почему магический ковёр никогда не развёртывается обратно? – вопрошала Элла Штольц, одновременно потягивая коктейль, приготовленный Джимом Ли, – Каков физический базис этой странной непреодолимой асимметрии времени?
– Хм! – Павлов задумался надолго над вопросом биолога, заставив слушателей окунуться в мягкую тишину, нарушаемую лишь еле слышным ворчанием пилота Колли Блу, единственную, пожалуй, не увлечённую дискуссией, – По этому поводу среди физиков имеется так же мало согласия, как и среди философов. В результате недавних экспериментов, замешательство стало ещё больше, чем прежде. Все фундаментальные теории физики, в том числе квантовая механика и теория относительности, допускают в формулах подстановку времени как со знаком плюс так и со знаком минус. Результаты от такой перестановки не меняются, законы описывают то, что может происходить в природе. Может, но не происходит. В нашем макромире стрела времени упрямо летит только в одну сторону.
– Но почему, Сергей Геннадьевич, так происходит? – не унималась Элла Штольц, наседая на почтенного профессора.
– Надо сказать, что в физике действуют два рода законов. Одни – динамические, чётко подчиняющиеся формулам. В них отношения между причиной и следствием вполне определены, однозначны. Другие – статистические, их формулы описывают единство и борьбу двух начал: необходимости и случайности. Иными словами, статистические законы описывают события, исход которых можно предвидеть лишь с некоторой долей вероятности, события, которые есть результат, взаимодействия большого числа независимых атомов, молекул, животных или людей.
– Понятно теперь, почему у Вас у физиков больше вопросов, чем ответов, – скептически заявил Прауд на слова профессора.
– А теперь вернемся к стреле времени, – не обращал внимания Павлов на слова психолога, – можно вообразить такую картину. Снаряд взорвался, а потом все молекулы его разлетевшегося вдребезги корпуса вдруг меняют своё движение на обратное и собираются снова в точке взрыва, до мелочей воссоздав первоначальный облик снаряда.
– Так не бывает и никогда не будет! – сухо и небрежно бросил полковник Грейс нелепое замечание.
– Верно. Но почему? Разве при этом будут нарушены законы механики? Нет. Ничто не запрещает молекулам собраться вместе. Ничто, кроме статистических законов. Вероятность того, что все молекулы, независимые в своём движении, вдруг станут возвращаться по пройденным путям, столь ничтожна, что мы заранее принимаем её равной нулю и оказываемся правы. Стрела времени направлена в сторону возможно большего беспорядка. Это единственное различие между прошлым и будущим, известное физике. Живые организмы, тем и отличаются от неживой природы, что противятся беспорядку. Рост и изменение организма – пример всё более развивающейся во времени, всё более высокой упорядоченности. Но неизбежно наступает момент, когда человек умирает, машина отправляется в переплавку, а стела, повествующая о деяниях фараонов, трескается. Есть и еще одно, по-видимому, более важное свойство нашего мира, определяющее прямой полёт времени: различие между атомами и антиатомами.
– Что это такое, если не секрет, антиатомы? – вторя полковнику, спросил Сержио Монтана.
– Антиатомы? – удивился вопросу Павлов, – Как бы Вам понятнее объяснить? Это точно такие же атомы, но их заряды изменены на противоположные. Атом водорода похож на маленькую планетную систему из положительного солнца-протона и отрицательной планеты-электрона. Это очень неточное, приблизительное сравнение, но для нашего разговора вполне достаточное. У антиводорода центр системы займёт отрицательный антипротон, а вращаться вокруг него станет положительный электрон – позитрон. Физические и химические свойства таких зеркальных атомов остаются теми же. Единственное, чего нельзя делать, так это допускать их соприкосновения. Произойдёт то, что физики называют аннигиляцией, взрыв, в котором сгорят оба атома, породив поток излучения. Физики установили, что измениться на противоположный может не только заряд, но и чётность.
– А это что за чётность такая? И зачем она нужна для понятия «чёрных дыр»? – закидывал сержант вопросами профессора.
– Грубо говоря, это значит, что позитрон станет вращаться вокруг антипротона не по часовой стрелке, как электрон вокруг протона, а против, т.е. станет ещё и зеркальным отображением атома. Таким образом, можно представить себе галактику из антиматерии, да к тому же ещё и являющуюся зеркальным отображением другой галактики. И наконец, были открыты такие взаимодействия между элементарными частицами, которые заставили предположить, что изменяется при этом знак не только заряда и чётности, но и времени. Вполне может случиться, что во Вселенной нет галактик из антиматерии. Но физики любят уравновешивать всё на свете, и если во Вселенной имеется столько же антиматерии, сколько материи, то могут существовать и такие области космоса, в которых все три симметрии меняют знак.
– Как это так? – не понял сержант Монтана, хмуря лоб.
– События в нашем мире, однозначные относительно заряда, чётности и времени, будут все идти противоположным путем в обращенной галактике. Материя такой галактики должна быть зеркально отраженной, противоположной по заряду двигающейся назад во времени. Свой рассказ хочу дополнить фактами из области физики микромира, где, как ни странно, обратное время способно кое-что объяснить.
– Интересно будет послушать! – согласилась с Павловым Натали, заинтригованная интересным рассказом профессора.
– При определённых условиях гамма-квант, то есть частица, соответствующая гамма-лучам, может распасться на электрон и его античастицу – позитрон. Однако позитрон мгновенно сталкивается с другим электроном, аннигилирует, и снова восстанавливается гамма-квант. Учённые предположили, что позитрон – это просто электрон, летящий вспять во времени и, более того, физики сотворили на ускорителе элементарных частиц антиатомы гелия.
– Сергей Геннадиевич, я удивляюсь и горжусь достижениями наших учённых, – искренне признавалась лейтенант Нина Павленко, изумлённо моргая пушистыми бархатными ресничками больших очаровательных карих глаз, – для меня создание антивещества так же непостижимо, как и возможность представить бесконечность окружающего нас пространства.
– Ты права, Нина, – соглашался профессор физики, – бесконечность попортила немало крови многим учённым. Она получается при решении некоторых уравнений, относящихся к атому и элементарным частицам. Но опыты противоречили и возражали. Какая же бесконечность? Вполне измеримая, вполне конечная величина! С опытами нужно соглашаться. Поэтому уравнение стали искусственным образом преобразовывать так, чтобы бесконечность исчезала. Мы замели мусор под буфет, – уныло произнёс Сергей Геннадиевич, тяжело вздыхая, – в мире, где мы живём, предыдущие события являются причиной последующих. Время идёт только в одну сторону. Чтобы пуля попала в цель, необходимо, чтобы в одной и той же точке пространства и в одно и то же время оказались пуля и предмет. Переходя на язык математики, скажем, что необходимо приравнять нулю интервалы между положениями тела и пули в пространстве и во времени. Заметьте, оба эти интервала должны быть равны именно нулю, потому что в ином случае встречи не произойдёт. Интервал времени существует сам по себе, а интервал пространства сам по себе, если решение задачи происходит в мире Евклида. В мире Эйнштейна интервал между событиями не так прост. Кроме пространства в него входит время, умноженное на скорость света, причём со знаком минус. Тем самым отражаются два обстоятельства: во-первых, пространство и время взаимосвязаны, а во-вторых, и это делает знак минус, в этом мире предыдущие события определяют ход последующих. Самое же главное, что в мире Эйнштейна интервал может быть равен нулю, когда время нулю не равно.
– Но как же измерять промежутки времени в этом мире, если они, как Вы говорите, могут быть любыми? – как зачарованная смотрела на профессора Натали Сьюме.
– Хм, Натали, – на секунду задумался Павлов, – на помощь приходит скорость света. Нужно послать световой сигнал в интересующую нас точку пространства и дождаться его возвращения. Половина времени, которое свет путешествовал по нашим часам, и будет разницей во времени между событиями у нас и в той точке, куда попал луч светового локатора. Когда с такими представлениями о времени физик подходит к пространству внутри элементарных частиц, оказывается, что там скорость света не есть величина постоянная.
– Что, опять очередной парадокс? – возмутился Эндрю Прауд, – Это уже слишком сложно для моего понимания!
– Можно и парадоксом назвать этот факт, – согласился учённый, – внутри нуклонов, то есть протонов и нейтронов, действуют очень мощные поля, и не исключено, что там возникает среда с совершенно особыми свойствами. Расчёты показывают, что знак при времени в формуле интервала может измениться с минуса на плюс. Иными словами, скорость распространения светового сигнала может стать мнимой. При таком странном поведении свет уже не может служить эталоном, с помощью которого устанавливают промежуток времени между событиями. Стало быть, нельзя и сказать, что было раньше, а что позже.
