# Брайан Грин о загадке стрелы времени: «Почему порядок превращается в хаос»

Источник: https://www.youtube.com/watch?v=x4iU76Qj2mU
Канал: World Science Festival
Опубликовано: 03.06.2020

---

## Загадка стрелы времени: энтропия, порядок и начало Вселенной ⏳
[[JUMP:00:00]]

Почему мы видим, как разбивается бокал вина, но никогда не видим, как осколки сами собираются в целую чашу? Профессор Брайан Грин в очередном выпуске проекта *Your Daily Equation* от *World Science Festival* исследует фундаментальную тайну физики: почему время имеет направление и как это связано со вторым законом термодинамики. Несмотря на то что законы физики симметричны, наш повседневный опыт демонстрирует четкую асимметрию, которую ученые называют «стрелой времени».

### Симметрия законов природы ⚾
[[JUMP:05:37]]

Существует распространенное заблуждение, что законы физики запрещают событиям происходить в обратном порядке. На примере бейсбольного мяча, летящего на трибуны, Грин доказывает обратное:

*   Траектория любого объекта, движущегося под действием сил (будь то гравитация или квантовые взаимодействия), математически обратима.
*   Если уравнение движения описывает путь мяча вперед, то точно такое же уравнение описывает его путь назад во времени.
*   На квантовом уровне, с учетом комплексного сопряжения в уравнении Шрёдингера, ситуация идентична: законы физики «не знают», в какую сторону течет время.

Следовательно, физика не запрещает «обратимые» процессы (например, сборку разбитого стекла). Но почему же они никогда не происходят в реальности? Ответ кроется в теории вероятностей.

### Энтропия как мера порядка и хаоса 📉
[[JUMP:15:27]]

Для объяснения асимметрии Грин привлекает понятие энтропии, опираясь на классическую работу Людвига Больцмана и его знаменитое уравнение на надгробии: $S = k \log W$.

*   **Количество конфигураций:** Энтропия — это способ подсчета числа способов, которыми можно переставить частицы системы, не меняя её макроскопические свойства (вид системы).
*   **Логика вероятностей:** Упорядоченное состояние (например, все монеты «орлом» вверх) — крайне редкое, так как существует всего одна такая конфигурация. Хаотичное состояние (смесь «орлов» и «решек» 50/50) — невероятно вероятное, так как существует колоссальное количество способов получить такой результат.
*   **Стрела времени:** Согласно второму закону термодинамики, системы естественным образом эволюционируют от порядка к беспорядку, так как статистически гораздо вероятнее перейти в состояние с большей энтропией.

Грин подчеркивает, что второй закон термодинамики — это не абсолютный закон, как второй закон Ньютона, а скорее «подавляющая статистическая тенденция». Случайные флуктуации в сторону порядка возможны, но при увеличении числа частиц (как в случае с молекулами стекла) вероятность «самопроизвольного порядка» становится астрономически малой.

### «Гипотеза прошлого»: почему Вселенная упорядочена? 🌌
[[JUMP:37:22]]

Даже понимая стремление энтропии к росту, физики сталкиваются с глубоким вопросом: если высокоэнтропийные (хаотичные) состояния более вероятны, почему мы вообще наблюдаем порядок в современной Вселенной?

*   **Гипотеза прошлого:** Эта концепция (названная Дэвидом Альбертом) предполагает, что Вселенная в момент Большого взрыва находилась в состоянии чрезвычайно низкой энтропии.
*   **Наследие начала:** Все сложные структуры — от звезд до бокалов вина — существуют лишь потому, что Вселенная «начиналась» с высокого уровня упорядоченности. Мы живем на пути от этого упорядоченного начала к состоянию максимального хаоса, и «остаточный» порядок позволяет нам наблюдать структуру материи.

В завершение Грин отмечает, что законы физики остаются агностичными в вопросе прошлого и будущего, но именно сочетание «гипотезы прошлого» и второго закона термодинамики создает для нас привычное ощущение направленности времени. Вопрос о том, почему Большой взрыв был именно таким — максимально упорядоченным — остается одной из главных нерешенных проблем фундаментальной науки, открывающей простор для теорий о симметричных процессах по обе стороны от начала времен.