Понятие времени со временем изменяется. Абсолютного времени нет. Реальное, относительное время однонаправлено, оно идет только вперед. Как стрела. В науке анализируют три базовых «стрелы времени». Общеизвестна стрела термодинамическая. Она указывает направление времени, в котором возрастает энтропия, или мера беспорядка. Вторая стрела - психологическая. Мы, как наблюдатели, воспринимаем ход времени в направлении, в котором мы помним прошлое и не в состоянии помнить будущее, хотя и можем как-то его спрогнозировать. Третья стрела - космологическая. Это - то время, в котором Вселенная расширяется, а не сжимается. Три стрелы - это не более чем прием научного анализа, когда требуется рассмотреть одну из граней сущности. Стивен Хокинг доказал, что направления этих стрел совпадают, иначе не могли бы реализоваться условия для зарождения и развития разумных существ.

Стрелы излучения и вещества

Ясно, что эти стрелы должны идти параллельно основной стреле. Фактически излучение и вещество - это два вида материи, той самой «плоти Вселенной». Иногда к излучению относят и другие физические поля, но мы ограничимся электромагнитной сущностью излучения. Вещество в основе своей построено из электронов, протонов и нейтронов. Масса вещественных частиц всегда отлична от нуля. Можно сказать, что любая материальная сущность состоит из «веполей» - взаимодействующих доз вещества и поля.

Биологическая стрела

Наша биосфера уже стала фактором планетарного масштаба - состояние Земли как планеты все сильнее зависит от процессов в биосфере. В основе научных представлений о происхождении живой материи лежит мысль о том, что живое на планете возникло как результат длительной эволюции углеродных соединений. Период чисто химической эволюции состоял из последовательности трех основных процессов:

Синтез низкомолекулярной органики из газов протоатмосферы. В ней практически не было свободного кислорода. Были метан, аммиак, пары воды. Экспериментально доказано, что при электрических искровых разрядах в газовых смесях восстановительного характера синтезируются низкомолекулярные органические соединения.

Полимеризация мономеров с образованием цепей нуклеиновых кислот и белков. Первыми здесь были, скорее всего, молекулы рибонуклеиновой кислоты - РНК. Древние РНК были и катализаторами в синтезе белков, и информационно-генетическими носителями. Затем появились ДНК как более «специализированные» молекулы.

Экологическая стрела

Как порождение и спутник биологической стрелы на определенном этапе возникла стрела экологическая. В современном естествознании экология трактуется как наука о взаимоотношениях внутри живого сообщества и живого со своей средой обитания. Сам термин ввел в обращение Э.Геккель в 1866г, но экологические процессы протекают с эпохи появления живого. Это те процессы, которые составляют суть и относительной устойчивости («гомеостаз») видового состава живых организмов, и эволюционных процессов в биосфере Земли. Экологические явления стали переходить в ранг «экологических проблем» только с появлением человека.

Антропологическая стрела

Возникновение человека - весьма значимый для нас миг в эволюции планеты и, будем надеяться, в эволюции Вселенной. Человек есть не только объект эволюции, (то есть он сам развивается), но и субъект эволюции, её движущая сила. Он создал общество, культуру, техносферу. Пока что наше влияние ощущается в масштабах планеты Земля, но мы же не ограничимся только околоземными искусственными спутниками, поскольку потребность и способность человека к познанию и творчеству предела не имеют. Быть может, подобный сверхоптимистический антропоцентризм и неоправдан, но уж очень хочется верить в то, что мы со временем сами будем управлять собственным совершенствованием.

Датировка и ход процесса в общих чертах прослеживаются довольно определенно. Примерно 20млн. лет назад появились предки гоминидов - самого высокоорганизованного семейства человекообразных существ. Это семейство включает ныне и человека, и многих его предшественников. Собственно гоминиды сформировались 6-10 млн. лет назад. Эволюция шла неравномерно, как это и положено по законам развития природных систем. Для эволюции человека характерно, что каждый новый этап в ней был «ответом» на общепланетные изменения; ужесточение условий существования неизменно вызывали усложнение человеческой сущности. Аналогичное явление свойственно эволюции многих систем. На некоторых этапах изменение формы отставало от биохимической эволюции и т.п. Процесс шел путем перехода к прямохождению, увеличения объема мозга, его структурирования со специализацией отдельных участков, развития рук и адаптации к труду. Первым человеком был «человек умелый», которого около 1.5 млн. лет назад сменил «человек прямоходящий» Именно прямоходящие оказались наиболее адаптированными к изменениям среды обитания. Анатомически и физиологически современный человек - «человек мыслящий», «Homo sapiens» появился всего около 40 тысяч лет назад. Первые сапиенсы ещё не подразделялись на расы, это пришло позднее. На первых стадиях интенсивно развивалась анатомо-физиологическая структура, здесь «работали» как внутренние факторы, так и влияние среды обитания. Где-то около 10 тысяч лет назад «человек мыслящий» перешел от собирательства к созидательной деятельности, это стимулировало ускорение развития социальной организации. Сохранялось сильное влияние биологических изменений человека, но становление человечества как природной системы все более ограничивало действие естественного отбора. Физиологически человек стал относительно стабилен около 20 тысяч лет назад, лишь периодически испытывая «приступы акселерации». Но культурная среда формировалась и развивалась очень энергично; можно считать, что культура - это вторая природа современного человека. Биологически же все современные люди принадлежат к одному виду; расовые различия относятся к внутривидовым.

Гносеологическая стрела

Свое название эта стрела получила от «гносеологии» - науки о познании. Человек начал познавать мир почти одновременно со своим появлением и познает его довольно интенсивно. Сложность методик и полученных результатов растут очень быстро.

Социологическая стрела

Становление и развитие человеческого общества - это предмет наук социологического направления. Социология - наука о закономерностях развития и функционирования социальных систем. Наука эта пока ещё не естественная, и в учебных планах она представлена отдельно. Человеческое общество создано людьми и аналогов в остальной природе не имеет. Но становление и развитие социальных структур идут в соответствии с естественнонаучными закономерностями, на основе все тех же процессов самоорганизации и гомеостаза (обеспечения устойчивости). В развитии самого социума и его форм четко видно чередование спокойных и быстрых этапов.

Культурологическая стрела

В эволюции культуры четко просматриваются два направления - это развитие искусства и науки. Системообразующий фактор в эволюции культуры - естествознание, познание человеком окружающего мира и самого себя, как природных феноменов. Искусство и наука - две дополняющих друг друга грани в осознании человеком своего места в мире и своей роли в развитии человечества.

Техносферная стрела

Техносфера - это совокупность технических устройств и технологий. Люди уже довольно интенсивно используют технологии производства материальных благ, на очереди - технологии интеллектуальной и творческой деятельности. Это вполне логично, так как вся техносфера есть порождение естествознания.

Артуром Эддингтоном было введено некое понятие "стрел времени". Это понятие - весьма иллюзорно, однако оно как нельзя лучше определяет ту разницу между временем, как физической величиной и нашим её восприятием.

Прежде, чем говорить об этом, следует понимать, что время - это универсальная величина, которой подчинено всё в нашей галактике. Мы даже измеряем время используя приборы или явления, которые основаны на этом же самом эффекте, будь то обычные механические часы или какой-нибудь хитроумный атомный хронометр, использующий квантовый дискриминатор и цезний-133.

Время, это состояние материи, некая невидимая капсула, в которую заключена вся наша вселенная. Находясь внутри этой капсулы сложно судить о её природе, однако можно строить разные теории или, по крайней мере, предположения о возможной природе этого явления.

Мы привыкли воспринимать время, как некую психологическую стрелу , то есть, как нашу собственную память о том, что происходило в нашем прошлом. Это именно стрела, по скольку она имеет ясно обозначенное направление: мы помним только прошлое, но не способны его изменить, и не помним своё будущее, хотя способны на него повлиять.

Эта стрела, по-видимому, является уникальной для каждого из нас, так как она основывается на нашем и только нашем восприятии информации. Однако, вместе с тем, допустимо говорить о некой общей психологической стреле времени, так как мы живём в общей вселенной и наше прошлое так же является общим.

По мимо этой стрелы, имеется и более определённая термодинамическая стрела времени, которая указывает направления возрастания энтропии во вселенной. Энтропия, как известно, возрастает всегда, по этому в настоящий момент направление психологической и термодинамической стрел совпадают.

Различают так же космологическую стрелу времени, то есть направление расширения вселенной. Она так же совпадает с психологической и термодинамической стрелами, однако, если теория о Большом Сжатии Вселенной окажется верна, эта стрела, в будущем, может изменить направление. Что, в этом случае произойдёт с термодинамической стрелой времени и, уж тем более, психологической, это большой вопрос.

Всё дело в том, что направление термодинамической стрелы охраняет некий дракон, называемый "второй закон термодинамики", который утверждает, что энтропия , то мера беспорядка системы, не может уменьшаться со временем. В данном случае имеется в виду именно термодинамическая стрела времени. Не мало попыток было предпринято в истории человечества сломать этот закон, но все они окончились неудачей. В частности, этот закон гарантирует невозможность построения машины, именуемой вечным двигателем.

Возможно, что наша психологическая стрела времени совпадает с термодинамической именно по той же самой причине - мы весьма поднаторели в вопросах использования энтропии для извлечения некой локальной выгоды для себя. Мы поглощаем пищу и извлекаем из неё энергию в процессе переработки. Мы сжигаем древесину с целью извлечь из неё тепло, которое помогает нам приготовить ту пищу, которую мы поглощаем. Мы даже научились расщеплять атомы.

Иногда мы способны уменьшить энтропию в одном небольшом месте вселенной, выплавляя железо, строя дома, возделывая почву и сажая деревья. Но этот процесс всегда происходит за счёт того, что мы повысили энтропию где-то в другом месте, причём так, что полная энтропия системы всегда увеличится в результате наших действий.

Но что произойдёт с термодинамической и, как следствие, с психологической стрелой в результате Большого Сжатия? Не окажется ли так, что во время этого процесса энтропия начнёт... уменьшаться?

Какое место это оставляет нам, построившим свою цивилизацию на нашей способности управлять энтропией? Да, в условиях, когда атомы стремятся занять более упорядоченную, и, как следствие, более высокоэнергетическую структуру, нам откроется доступ к бесконечной и бесплатной энергии. Но что насчёт нашего тела, которое само извлекает энергию для себя за счёт энтропии? Сможем ли мы переварить пищу? Сможем ли мы расщепить атом?

Можно, конечно, сделать допущение, что, во время Большого Сжатия, то есть процесса уменьшения энтропии Вселенной и возврата её в первоначальное состояние до Большого Взрыва, будут существовать локальные участки вселенной, где энтропия всё так же будет увеличиваться. Может быть мы, даже, будем способны создавать подобные места. В этом случае локальное направление термодинамической, и, вместе с ней, нашей локальной психологической стрелы времени останется неизменным.

Однако, в целом, из того, что мы знаем о вселенной, Большое Сжатие кажется мне весьма маловероятным. Даже если допустить возможность такого процесса, для того, что бы Вселенная существовала вечно, в точку начальной сингулярности должно вернуться всё. Каждая единица информации, каждый квант испущенной и рассеянной энергии должны вернуться туда, от куда они вышли. В противном случае вселенная на каждой итерации теряла бы некую часть своей энергии. А это означает, во-первых, что история вселенной не начиналось бы с Большого Взрыва, Большой Взрыв и Больше Сжатие были бы просто этапами жизни вселенной. И, хотя такая вселенная не нарушала бы второго начала термодинамики, то есть её энтропия бы увеличивалась постоянно, одновременно с этим, это бы означало то, что такая вселенная не могла бы существовать вечно. Рано или поздно рассеянным оказалось бы всё!

Однако, если не Большое Сжатие то что? Возможен ли другой ответ на вопрос о том, как заканчивается вселенная. Как ни странно - возможен и далее я постараюсь об этом рассказать.

«Чудо противоречит не законам природы, а лишь нашим представлениям о законах природы…»

Аврелий Августин

Впервые выражение «стрела времени» было введено в 1928 г. Эддингтоном в его книге «Природа физического мира». В своей книге Эддингтон прозорливо предсказал конец господства в физике «первичных» (детерминистических) законов и наступление эры «вторичных» (статистических) законов, описывающих необратимые процессы. В том виде, как оно входит в фундаментальные законы физики от классической динамики до теории относительности и квантовой физики, время не содержит в себе различия между прошлым и будущим!

Стрела времени или временная ось -- концепция, описывающая время как прямую (то есть математически одномерный объект), протянутую из прошлого в будущее (или из будущего в прошлое, в контексте философии). Из любых двух отличных точек оси времени одна всегда является будущим относительно другой.

Классическая физика представляет пространство-время как прямое произведение одномерного времени на трёхмерное пространство. Преобразования Галилея всегда сохраняют временную координату. Таким образом, ось времени является прямой, а точки её параметризуются одной временной координатой.

В теории относительности существует лишь частичное упорядочение точек пространства-времени по времени. Относительно двух событий мы не всегда можем сказать, которое лежит в прошлом, а которое в будущем, так что оси времени в привычном смысле нет. События относительно данного делятся на будущие -- на которые можно повлиять, прошлые -- которые на него влияют, и неопределённые -- ни то, ни другое.

В последние десятилетия родилась новая наука -- физика неравновесных процессов, оперирующая такими понятиями, как самоорганизация и диссипативные структуры. До этого стрела времени вошла в физику через такие простые процессы, как диффузия или вязкость, которые, в свою очередь, можно понять, исходя из обратимой во времени динамики. Ныне ситуация иная. Мы знаем, что необратимость приводит ко множеству новых явлений, таких как образование вихрей, колебательные химические реакции или лазерное излучение. Необратимость играет существенную конструктивную роль. Невозможно представить себе жизнь в мире, лишенном взаимосвязей, создаваемых необратимыми процессами. Следовательно, утверждать, будто стрела времени -- «всего лишь феноменология» и обусловлена особенностями нашего описания природы, с научной точки зрения абсурдно. Мы дети стрелы времени, эволюции, но отнюдь не ее создатели.

Парадокс времени ставит перед нами проблему центральной роли «законов природы». Отождествление науки с поиском «законов природы», по-видимому, является самой оригинальной концепцией западной науки. Прототипом универсального закона природы служит закон Ньютона, который кратко можно сформулировать так: ускорение пропорционально силе. Этот закон имеет две фундаментальные особенности. Он детерминистичен, и он обратим во времени.

Понятие «закон природы» заслуживает более подробного анализа. Мы настолько привыкли к нему, что оно воспринимается как нечто само собой разумеющееся. А в отличных взглядах на мир такая концепция «закона природы» отсутствует. По Аристотелю, живые существа не подчиняются никаким законам. Их деятельность обусловлена их собственными автономными внутренними причинами. В Китае господствовало мнение о спонтанной гармонии космоса, своего рода статическом равновесии, связывающем воедино природу, общество и небеса. Немаловажное значение сыграли христианские представления о Боге как о всемогущем Вседержителе, устанавливающем законы для всего сущего.

Подобные теологические воззрения, казалось, полностью подкреплялись открытием динамических законов движения. Теология и наука достигли согласия. Таким образом, открытие неизменяющихся детерминистических законов сближало человеческое знание с божественной, вневременной точкой зрения.

Сложилось устойчивое мнение, что об однонаправленности времени свидетельствуют фундаментальные физические процессы, протекающие в одном направлении. Они якобы и определяют соответствующие стрелы времени. Наиболее часто выделяют три стрелы: термодинамическую, космологическую и волновую. На самом же деле никакой однонаправленный процесс не может определить ход, течение и направленность времени; необходимо четко отделять направленность времени от направленности процессов.

Термодинамическую стрелу связывают со вторым началом термодинамики, которое утверждает, что любая изолированная система всегда стремится к состоянию термодинамического равновесия, в ходе которого энтропия возрастает. Стремление к термодинамическому равновесию имеет универсальный характер и не знает исключений. Отсюда возникает идея, что время течет в том направлении, в котором происходят необратимые физические явления с возрастанием энтропии. Но само второе начало термодинамики является статистическим законом, т.е. требуемое им возрастание энтропии происходит только в среднем, только если не обращать внимания на флуктуации. При точном описании в данной локальной области и на данном отрезке времени энтропия может и уменьшаться, - это отражает конкретные процессы, происходящие в данной системе. Эти процессы (которые и проявляются как флуктуации), как правило, управляются фундаментальными динамическими законами физики, которые инвариантны относительно изменения знака времени, т.е. не могут указывать никакого направления времени. Явления жизни или ставшие ныне модными явления самоорганизации происходят в локальных областях пространства и на ограниченном отрезке времени также с уменьшением энтропии. Таким образом, глобальный второй закон термодинамики никак не определяет течения локальных процессов: мнимая термодинамическая стрела времени никак не ощущается ими.

Поучительно рассмотреть гипотезу Л. Больцмана о возможности таких эпох (“эонов”) в развитии Вселенной, когда энтропия на протяжении больших интервалов времени (космических масштабов) в среднем уменьшается, а не увеличивается, как в нашем теперешнем эоне. В таких эонах термодинамическая стрела времени должна быть направлена в противоположную сторону по сравнению с направлением стрелы в нашем эоне. Однако для того чтобы представление о двух разнонаправленных стрелах времени имело смысл, необходимо ввести некое “сверхвремя”, в котором протекают времена в разных эонах . Это и делает Рейхенбах. Он пишет: «Сверхвремя не имеет направления, но только порядок, однако оно содержит индивидуальные участки, которые обладают направлением, хотя эти направления и изменяются от участка к участку» . По нашему мнению, это “сверхвремя” и есть истинное время, время как универсальная форма движения. Оно действительно не имеет направления (см. ниже). Направление же “стрел времени” на индивидуальных участках отражает направление течения определенных процессов, а вовсе не направление времени.