Итак, энергетически выгодно было родить вещество и излучение, а при расширении они стали остывать. И в начале электрон не имел массы покоя. Это тоже говорит в пользу световых образов, о которых мы упоминали, начиная с теории относительности. Это, конечно, некоторая интуиция, но эти световые образы работают уже потому, что собственное значение квантового оператора скорости – в точности плюс-минус скорость света, и никакое другое. Для того чтобы получить досветовые скорости, берут только четную компоненту оператора скорости, что как бы включает встречную световую волну и создает состояние покоя. То есть световые образы даже с точки зрения квантовой механики лежат в фундаменте нашего мира.

Вакуум распался на частицы света, а весомые частицы – это как бы сцепленный свет. Это, конечно, чисто эвристические, гипотетические рассуждения. Может быть, это не подтвердится, но ясно, что прежние понятия не выживут. Дальше вещество описывается уже так называемой фридмановской эволюцией, оно гравитирует, оно немножечко тормозит расширение. Но оно разрежается, и все в большей степени начинает определять эволюцию вселенной, плотность энергии-импульса, плотность массы-энергии вакуума, которая представлена так называемой космологической постоянной. И при этом характеристикой вакуума является постоянное отрицательное давление. И Вселенная, оказывается, не замедленно расширяется, а даже ускоренно. Современная физика не знает, чем же кончится это расширение, очевидно только, что будет какой-то новый фазовый переход. И мы видим, более-менее правильно описываем, только современное состояние, которое является временным состоянием между двумя фазовыми переходами вакуума.

Теперь, что же может сказать наука о необратимости времени? Здесь нужно сказать о том, что такое энтропия. Покажите новую картинку, пожалуйста.

Итак, что такое энтропия? Энтропия – это логарифм объема области фазового пространства, который содержит все точки, представляющие данное состояние физической системы. Одно и то же состояние может быть представлено множеством точек фазового пространства. Точка фазового пространства – это состояние физической системы. И одному и тому же состоянию, например, термодинамического равновесия соответствует очень много таких возможных состояний. И очень упорядоченные состояния физической системы занимают меньшие области фазового пространства. Что такое термодинамическое равновесие? Допустим, что мы бросили кусочек сахара в чай. Когда он растворился, то чай перешел в более равновесное, высокоэнтропийное состояние. И уже если состояние перешло в состояние равновесия, оно практически всегда будет там находиться. Юрий Васильевич может уточнить на конкретном примере соотношение энтропии для различных физических систем.

Ю.Ш. Да, действительно, можно рассмотреть такой пример, когда мы имеем два объема. Скажем, один кубический метр газа и тот же газ, сжатый до одного кубического сантиметра. Энтропию газа можно посчитать, и оказывается, что отличие энтропии здесь составляет 10 в 26-ой степени. То есть такое огромное отличие энтропии.

А.Г. То есть разряженный газ обладает более высокой энтропией.

Ю.Ш. Да, конечно. Так вот, если мы возьмем маленький кубик, один кубический сантиметр, и запустим этот газ в объем, равный одному кубическому метру, то газ начнет расширяться, займет всю область пространства, достигнет теплового равновесия и останется в таком состоянии практически навсегда.

Конечно, есть так называемая теорема Пуанкаре о возвращении. Можно посчитать время, за которое газ из этого большого объема сожмется снова в маленький прежний объём. Но оказывается, что время такого возвращения газа из большого объема в маленький в нашем примере составляет 10 в степени 10 в 26-й степени лет. А Вселенная имеет возраст всего 10 в 10-ой лет.

А.Г. Это на 26 порядков больше?

Ю.Ш. Нет, больше даже на 10 в степени 25 порядков.

Р.П. Никогда не дождаться…

А.Г. То есть увеличение энтропии необратимо так же, как и ход времени.

Р.П. Если представить, что Вселенная сначала расширяется, а потом сжимается, то все повторяется. Если энтропия для газа растет, когда он распределяется равномерно, то поскольку энергия статического гравитационного поля отрицательна, гравитация, наоборот, конденсирует материю и этим увеличивает её энтропию. В конце концов, большая звезда с массой, скажем, в три массы Солнца кончает свою эволюцию черной дырой, где еще больше энтропии. Таким образом, энтропия растет именно в сгустках. Это один из механизмов необратимости времени.

Необратимость еще идет и от квантовой механики, поскольку все физические уравнения, включая уравнение Шредингера, описывающее квантовую эволюцию системы, симметричны по времени, не говоря уже об уравнениях Дирака, Эйнштейна, Янга-Миллса. А моменты измерения не симметричны во времени. Есть сочетание симметрии возможностей, которые могут реализоваться, с асимметрией реализации только одной из возможностей. И есть запомненный выбор. Когда выбран один вариант, энтропия должна как бы уменьшиться – происходит некий скачок. Дело здесь в том, что при описании хаотизации квантовой системы следует переходить от хаотически и фрактально деформирующегося, но сохраняющегося её лиувиллевского объёма в фазовом пространстве, к выпуклой оболочке этого объёма, который растёт при хаотизации. Так вот, уравнение Шредингера не описывает этот скачок роста фазового объёма, который связывается с редукцией волновой функции при возмущении, вызванном измерением.

Возьмем новую иллюстрацию. Здесь энтропия растет. И вдруг происходит процесс измерения. И она снова скачком меняется, она снова (по Р. Пенроузу, у которого мы взяли эту картинку) уменьшается. Если мы повернем все назад во времени, то получается, наоборот, что сначала энтропия убывает, а потом скачком увеличивается. Но это процесс неестественный, потому что естественным является (когда нет ограничений на систему) постоянный рост энтропии. И наоборот, если мы повернем время назад, она опять-таки должна расти. Так вот проблема здесь в источниках низкой энтропии. Каковы могут быть источники низкой энтропии?

Источником энергии на Земле является Солнце. Юрий Васильевич, вы как астроном можете конкретнее описать эту ситуацию.

Ю.Ш. Хорошо. На этой картинке мы видим Солнце, Землю с растительностью и даже с людьми. От Солнца Земля получает фотоны видимого спектра и переизлучает множество фотонов низкой энергии в инфракрасном диапазоне. Часть фотонов от Солнца поглощается, а часть отражается. При этом, поскольку энергия фотонов зависит от частоты, то фотоны оптического диапазона более энергичны, чем фотоны инфракрасного излучения. Фотонов инфракрасного излучения больше. Кроме того, они рассеиваются по разным направлениям. Кроме того, низкоэнтропийная энергия Солнца путем фотосинтеза растений преобразуется в более высокоэнтропийную форму, давая начало земной жизни, увеличивающей энтропию дальше.

Р.П. И при этом растение становится для нас источником низкой энтропии, поскольку запускает пищевые цепи.

А.Г. Всякая живая система понижает энтропию, за счет этого мы и живы.

Р.П. Да, да. Так, что жизнь есть поток негэнтропии, обеспечиваемый самокоррекцией наследственного кода при условии притока свободной энергии. Это такое рабочее и работающее определение, физическое определение жизни.

Энтропию нельзя уничтожить, ее можно вытеснить. И нужен непрерывный приток энергии, чтобы поддерживать низкую энтропию. Так вот, Солнце является источником этой низкоэнтропийной энергии, которую Земля переизлучает в высокоэнтропийной форме. Благодаря Солнцу на Земле накопилась углеводородное топливо, которое в машинах тоже перерабатывается в высокоэнтропийную тепловую форму. И уран – это тоже низкоэнотропийное вещество, который на атомных станциях перерабатывается в свою высокоэнтропийную форму.

Сама жизнь, казалось бы, является опровержением второго начала термодинамики, потому что живые организмы – сложные, а биосфера очень многообразна. А ведь внутри биосферы еще возникает человеческое общество, разум – это тоже начало упорядочения, уничтожения энтропии. И социальные мифы даже абсолютизируют это начало в духе теократии или марксизма, государства Платона или учения коммунизма, где считают, что социальную энтропию можно полностью уничтожить. На самом деле, ее уничтожить нельзя, можно только вытеснять.

А вытеснение это происходит с помощью этих пищевых цепей. Причем, в биологии известно, что биосфера не может существовать без хищников, иначе травоядные, являясь хищниками по отношению к растениям, уничтожат все растения и сами умрут с голода. На ресурс хищников замкнут ресурс их жертв: если они уничтожат все жертвы, то сами погибнут. То есть здесь присутствует обратная связь.

А в социуме обновление социокультурного наследственного кода происходит через поляризацию мировоззренческих установок, но потом эти установки обязательно должны снова встретиться, чтобы обновиться. Страны Юго-Восточной Азии дают нам пример взаимооплодотворения западного техноцентризма и восточного культуроцентризма. За техническую революцию Запад заплатил высокую цену – это бездуховность, голый прагматизм. Культуроцентризм Востока – это застойность. Но оказывается, что именно восточная мировоззренческая установка более всего годится для наиболее высоких технологий, которые являются продуктом западного техноцентризма. Информационные технологии, телевидение в том числе, следствие того, что сначала происходит отталкивание резкое этих начал, а потом встреча.

В биологии – это половой диморфизм, половое различие, начиная с растений. Клонирование не имеет большой перспективы, потому что оно копирует оригинал вместе с генетическими опечатками и мутациями. Поэтому здесь пригодно только естественное обновление. А в культуре – это смена отцов и детей, это отталкивание предыдущего, а потом его возвращение. В общем, это сложная динамика.

Таким образом, физика и здесь питает нас новыми интуициями и предотвращает догматизацию, возникновение утопий, которые сами собой возникают в тех мифах, которые господствуют в обществе. В этих условиях одни люди нуждаются как бы в социальном успокоении, чтобы выдержать тот уровень жизни, на котором они находятся. А другие должны как раз сбрасывать иллюзии и отказываться от них, трезво подходить даже к анализу социальной системы – если физика способна математически моделировать поведение сложных динамических систем типа человечества. Но, конечно, только в общих (типа термодинамических или гидродинамических) параметрах, без акцента на индивидуальности, чем занимаются психология, экзистенциализм и т.д. Но физика уже позволяет не абсолютизировать те начала, которые нам рисуют социальные мифы, и показывает, что, может быть, если сейчас происходит отталкивание различных мировоззрений, например, конфессий, то когда-нибудь, возможно, они встретятся в какой-то новой форме, чтобы удержаться в обществе. Они тоже должны все время напрягаться и обновляться, тоже должны искать какие-то новые интуиции.

А.Г. Здесь механизм вытеснения энтропии более-менее понятен. А в неживой природе какие могут быть механизмы вытеснения энтропии? Она же растет непрерывно, с течением времени. И скорее всего, в соединении, и никакого схлопывания не произойдет.

Р.П. Как это происходит в неживой природе, например, во Вселенной? Если у нас имеется большой взрыв, то после остается более-менее однородное вещество. И энтропия непрерывно растет. Все не кончается большим коллапсом, а кончается множеством черных дыр. Не может энтропия уменьшаться, потому что вытеснение энтропии в системе происходит за счет увеличения энтропии в окружающей системе. Она только выталкивается вовне, чтобы здесь она могла уменьшиться.

Поэтому новое состояние науки может быть только пересмотром и уточнением таких понятий, как время и его необратимость (согласно второму началу термодинамики), поскольку оно будет иметь дело с той новой физической субстанцией, которая будет понята на новом уровне как сложнейшая теория вакуума. И тогда уже понятия энтропии и времени будут наполнены новым содержанием.

Но сегодняшняя картина нашей Вселенной такова, что гравитация – это кривизна пространства-времени, а у кривизны есть различные компоненты. Вещество, значит, – кривизна описывается тензором Римана, набором 20 компонент, который делится пополам. Тензор Риччи описывает вещество, определяющее деформацию трехмерных объёмов, их растяжение. Свободное поле, которое отрывается от источников, описывается тензором Вейля, который описывает приливные трансформации с неизменным объемом. Сначала рождается много вещества. Тензор Вейля почти равен нулю, а тензор Риччи очень большой, расходится. А в конце все схлопывается в чёрные дыры, вещество исчезает. И пространство, и время в них исчезают. Исчезает тензор Риччи, но возникает очень большая кривизна. Меняются эти компоненты в эволюции Вселенной – в начале и в конце. В начале – Большой взрыв. А если есть большой коллапс, то там очень много черных дыр. К этим сингулярным черным дырам, может быть, с какой-то другой стороны прикрепляются какие-то другие пространства-времена. Физика пока не может пройти этот барьер, рассказать, что там дальше находится.

А.Г. Простите, я все-таки задам вопрос на понимание. Количество черных дыр будет непрерывно увеличиваться, поскольку, раз появившись, черная дыра начинает поглощать материю, тем самым увеличивая свой гравитационный радиус, и еще больше поглощая материю. Но при этом Вселенная непрерывно расширяется, да еще и – как доказано – с ускорением. Хватит ли гравитации отдельно взятых черных дыр, поглотивших в себя всю видимую материю (подчеркиваю, видимую материю Вселенной) для того, чтобы схлопнуться потом в большом коллапсе? И какую роль здесь играет физический вакуум и темная материя?

Р.П. Та картина, которая здесь нарисована, отвечает тем представлениям, когда не было еще известно, что Вселенная расширяется с ускорением. Именно вакуум определяет ее дальнейшую динамику.

Черные дыры образуются коллапсированием вещества, но вещество разжижается и его роль становится все меньше. И именно вакуум, сколько бы он ни был слабым, определяет основной вклад в материю мира: семь десятых от так называемой критической плотности материи определяются массой-энергией вакуума, три десятых – неизвестной пока темной материей, и только три сотых доли критической плотности определяются видимой материей.

Каково будет следующее состояние Вселенной, мы пока сказать не можем. Просто наука настолько зрелая, что, как зрелый человек, она тоже задумывается о своих пределах, о смерти. Мы пока только видим, что старые понятия не работают, мы подходим к пределу их применимости, пересматриваем размерность пространства-времени, возможность сочетания его внешних и внутренних измерений. Мир можно представить на этом новом уровне, как иерархию мгновений, и при этом оказывается, что не только человек живет одно человеческое мгновение времени (два миллиарда секунд – длительность человеческой жизни), но и космос, даже космос живет одно космическое мгновение.

И человек внутри своего мгновения причастен к космосу. Я уже говорил, что человек – космическое существо. Он и во времени тоже занимает какое-то особое место, он – смысловой центр. Не географический – как было в предыдущей космогонии, в предыдущих системах мира, – а смысловой центр Вселенной. И он видит границы своей науки, видит, что старые понятия не выживают. Это бросает вызов человеку, и человек способен принять этот вызов. Для этого нужно шатать эти привычные понятия, в том числе понятия времени, его необратимости. Нет пока окончательного ответа на ваш вопрос. Но это показывает, что, говоря словами Гегеля, испанский сапог необходимости вынуждает науку пересматривать эти понятия, которые считались коренными, основными, фундаментальными в диалектическом материализме.

Можно еще поговорить о черных дырах. Всё кончается черными дырами. Если мы время повернем назад, тогда вместо черных дыр получаются белые дыры. И если пространство-время исчезает в этих черных дырах, то оно возникает из белых дыр. Но белые дыры квантово подавляются.

А о необратимости времени говорит ещё такой простой эксперимент. Вот лампочка роняет фотон на полупосеребренное зеркало. Фотон или пройдет насквозь, или отразится. Теперь повернем всю картину назад. Тогда то место, куда упал фотон, становится его источником. Но часть фотонов, которые идут отсюда, пройдут обратно, а часть отразится, но уже в другую сторону. Уже здесь из-за того, что возможности расщепляются, есть необратимость времени. Я говорил о симметрии возможностей и об асимметрии их реализаций. Значит, мир многообразен, потому что существует много возможностей и какие-то из них реализуются. Так простая сущность физического мира сочетается с необыкновенным многообразием их непростых проявлений.

Мы настолько обобщаем картину мира, что пересматриваем через теорию относительности и квантовую механику даже само понятие времени. И когда будет построена единая теория физических взаимодействий, тогда мы увидим более детально, как природа нащупывает размерность нашего пространства-времени, какова же природа времени и что за нею стоит.

Ясно только, что это картина будет удивительно необычной. Актуальной бесконечности и вечности нет, потому что они получаются в результате бесконечного повторения конечного правила. Это обедняет картину мира, потому что на самом деле нужно пересматривать сами правила. И поэтому мир все время обещает нам какие-то удивительно глубокие смысловые преображения всего мировидения, которые на самом деле есть детализация, пересмотр того, что было уже схвачено в мифе. Но как человека можно просветить рентгеновскими лучами, и мы увидим другие срезы, так и наука дает нам все более глубокие срезы реальности.

В фундаменте мира нет времени, даже пространство-время тоже возникает как временное состояние вакуума. Я не говорю о материи с ненулевой массой и полях Хиггса, но я думаю, что эти темы тоже затрагивались здесь – как безмассовая частица обретает массу. А масса – это физическая материя, так что понятие самой материи тоже причастно к понятиям пространства и времени.

Мы сейчас наблюдаем вакуум физических полей в форме пространства, времени и материи. Но наш умственный взор уже проникает за границу применимости этих понятий. И новая картина будет совершенно удивительна, но это будет четкая математическая картина, богатство которой соревнуется с теплыми, красивыми живописными произведениями. Юрий Васильевич, поскольку он, кроме всего прочего, и художник – прекрасно понимает эту эстетическую сторону. Наука имеет и эстетическую ценность, потому что ее строгие картины настолько обгоняют возможности обыденного воображения, что мы останавливаемся потрясенными перед тем миром, который нам открывается. И это неудержимо влечет и двигает науку вперед.

А.Г. Позвольте напоследок задать вам вопрос на засыпку. Мы здесь говорили о квантовой природе гравитации, о квантовой гравитации, о предпринимаемых сейчас попытках детектирования гравитационных волн, о возможности с помощью изучения этих волн заглянуть за горизонт событий реликтового излучения, увидеть тот самый момент зарождения Вселенной. Меня убеждали в том, что образование вселенной в результате флуктуации первичного вакуума, либо по другим причинам – это квантовое явление. Говоря «квантовая Вселенная», меня убеждали в том, что появление видимой нами Вселенной из вакуума – это результат барьерного перехода частицы. Тогда встает такой вопрос: кто наблюдатель? Если, конечно, верить в то, что наблюдатель необходим.

Р.П. Здесь у каждого физика своя точка зрения. Физики, когда пытаются об это говорить, часто пускаются в некоторые спекуляции, что мол «Творец посмотрел», «наблюдение создает мир». Мир, конечно, квантовый, и никакой другой. Классический мир – это просто макроскопическое видение квантового в своём фундаменте мира. Именно атомы определяют размеры звезд. Прочность атомов определяет то, что гора не может быть 10 км высотой, она расплывется.

А.Г. Но если мы исходим из гипотезы Творца, тогда что?

Р.П. Наблюдение на самом деле есть специфическое внутреннее взаимодействие в этой физической системе. Потому что наблюдатель сам квантовый, хоть он и макроскопический и немножко иначе, чем просто элементарные квантовые частицы, вступает в это физическое взаимодействие. Это специфическое взаимодействие, которое создает редукцию волновой функции. Но она сама происходит и без наблюдения. Эти реализации и сами происходят. Например, вакуум флуктуирует, возникают виртуальные пары частица-античастица, потом они снова схлопываются, и вакуум кипит. Но если этот процесс происходит на границе черной дыры, одна из частиц может туда упасть, а другая – излучиться. Это будет испарением черной дыры. Может произойти разное – пара может и схлопнуться, и вся упасть в дыру. Мир – это целый океан возможностей, где возникают какие-то реализации, исключая тем самым все другие возможные реализации. Так что феномен наблюдения можно перевести на объективный язык, где субъективный момент не требуется.

А.Г. Всё. Спасибо.