Техника - молодёжи 1968-12, страница 21

выводу — второе начало термодинамики ошибочно. _v

Действительно, «текущее» время, воздействуя на материальную систему, может помешать ей перейти в равновесное состояние. Другими словами, события происходят не только во времени, как в некоторой среде, но и с помощью времени. Именно время устраняет возможность тепловой смерти вселенной.

Но как перенести в механику принцип причинности из естествознания, если сам принцип еще совершенно не сформу-лирбван? Известно только, что причинность тесно связана со свойствами времени, в частности с различием будущего р прошедшего. Ну что ж, начнем хот^ бы с такого постулата:

1. ВРЕМЯ ОБЛАДАЕТ СВОЙСТВОМ, СОЗДАЮЩИМ РАЗЛИЧИЕ ПРИЧИН И СЛЕДСТВИЙ, ПРОШЕДШЕГО И БУДУЩЕГО. ЭТО СВОЙСТВО МОЖЕТ БЫТЬ НАЗВАНО НАПРАВЛЕННОСТЬЮ, ИЛИ ХОДОМ.

Причинность лишь указывает, что время направлено, но она отнюдь не свойство: »той направленности, а только его результат. Причина всегда находится вне тела, в котором проявляется следствие, и следствие наступает после причины. Согласившись с этим, можно ввести еще две аксиомы:

2. ПРИЧИНЫ И СЛЕДСТВИЯ ВСЕГДА РАЗДЕЛЯЮТСЯ ПРОСТРАНСТВОМ. МЕЖДУ НИМИ СУЩЕСТВУЕТ СКОЛЬ УГОДНО МАЛОЕ, НО НЕ РАВНОЕ НУЛЮ ПРОСТРАНСТВЕННОЕ РАЗЛИЧИЕ 6х.

I

3. ПРИЧИНЫ И СЛЕДСТВИЯ РАЗДЕЛЯЮТСЯ ВРЕМЕНЕМ. МЕЖДУ ИХ ПРОЯВЛЕНИЯМИ СУЩЕСТВУЕТ СКОЛЬ УГОДНО МАЛОЕ, НО НЕ РАВНОЕ НУЛЮ ВРЕМЕННОЕ РАЗЛИЧИЕ 6t ОПРЕДЕЛЕННОГО ЗНАКА.

Аксиома (2) — основа классической механики Ньютона. Она содержится в третьем законе, согласно которому под действием внутренних сил не может произойти изменение количества движения. Иными словами, в теле не возникает внешняя сила без участия другого тела^ Отсюда в силу непроницаемости материи йх^О. А из-за полной обратимости времени Ь t 0 (аксиома (3) в механике Ньютона отсутствует).

В квантовой механике наоборот. Принцип непроницаемости материи утрачивает свое значение, поэтому можно считать^ что 5x^0. Однако здесь есть необратимость во времени, которой нет в механике Ньютона. Воздействие на систему макроскопического тела (прибора) вводит различие между будущим и прошедшим. Можно предсказать поведение системы после такого воздействии, но совершенно нельзя предвы-числ^ть ее поведение до «вмешательства» прибрра. Поэтому Ь t t 0 » хотя и можкт быть сколь угодно малым.

Ьх

Если ввфсти обозначение С_у ~ —• , I St

в классической механике при ^хфО и ot =10 С₃ — оо, В квантовой механике &х|=0иМ-}г0, потому С₂=-0. Итак, оба раздела механики входят в нашу аксиоматику как две крайние схемы. А это значат, что нам удалось нащупать связь между двумя столь непохожими областями науки.

С одной стороны, мир атома, в котором нет течения времени, а причинно-следственные связи не имеют никакой прочности (фактически их нет). Это мир неопределенности, индетерминизма, где существуют только статистические закономерности. С другой стороны, мир макротел, причинные связи здесь бесконечно прочны, взаимодействие мгновенно, и время кажется неотвратимым роком. К счастью, обе эти крайности всего лишь схемы, нужные нам для познания мира: реальные микро- и макромиры отличаются от тех, что описываются в уравнениях механики.

Остановимся на смысле символов Ьх и Ъ t. В длинной цепи причинно-следственных превращений мы рассматриваем только то элементарное звено, где причина порождает следствие. Согласно обычным физическим воззрениям, такое звено — пространственно-временная точка, не подлежащая дальнейшему анализу. &х и St —как бы размеры «пустой» точки, где нет материальных тел, а есть только пространство и время. Так как они бесконечно малые одного порядка, то С₂ — конечная величина, представляющая собой скорость перехода причины в следствие.

Величина С₂ связана только со свойствами времени и пространства, а не со свойствами тел. Поэтому С₂ должна быть универсальной постоянной, характеризующей течение времени в нашем мире. И еще одно обстоятельство. Превращение причины в следствие требует преодоления «пустой» точки. «Прыжок через бездну» происходит только за счет хода времени. Отсюда прямо вытекает участие времени в процессах материальных систем.

Если у знака £ t есть определенный* смысл (будущее минус прошедшее), то знак о х совершенно произволен, поскольку пространство однородно и в нем нельзя выделить какого-либо преи

мущественного направления. Но раз так, сразу же напрашивается вопрос: какой знак у С₂? Ведь логически рассуждая, мы можем умозрительно представить мир с противоположным ходом времени. Возникает трудность, которая на первый взгляд кажется непреодолимой и разрушающей все построение. Однако именно благодаря этой трудности мы приходим к единственно возможному выводу: С₂ — не скаляр (согласно обычной механике), а псевдоскаляр (скаляр, меняющий знак при зеркальном отображении координатной системы). Поясним это простым рассуждением. Ход времени должен быть определен по отношению к некоему «эталону». Таким «эталоном», не зависящим от свойств тел, может быть только пространство. В пространстве, как мы уже видели, нет различий в направлениях, но есть абсолютное различие между правым и левым (хотя сами эти понятия условны). Поэтому ход времени, связанный с различием в свойствах «эталона», может определяться величиной, имеющей смысл линейной скорости поворота (которая меняет направление при отображении в зеркале). Разумеется, эта формальная аналогия совершенно не объясняет сущности «четвертого измерения». Зато она открывает замечательную перспективу — экспериментально исследовать время. Действительно, можно ожидать, что у вращающегося тела — например, гироскопа — ход времени изменится и станет равным C₂±U (где U — линейная скорость волчка). Это изменение проявится в виде дополнительных сил, действующих вдоль оси вращения и неизвестных в теоретической механике. Большие «волчки» — планеты — под действием этих сил принимают форму кардиоиды. Об этом рассказано в статье «Река времени» («Техника — молодежи» № 8 за 1959 год). Однако вернемся к тем недалеким годам, когда «причинная» механика только зарождалась.

Помню хмурый ленинградский день, осень, которая казалась мне по-весенне-му зеленой. Теперь я знал, что в этом обреченном, как думалось нам раньше, мире идут непредусмотренные механикой процессы и они препятствуют его смерти. Живут не только растения и животные, в широком смысле можно говорить о жизни космических объектов и других физических тел. Но если мир однороден (а в этом наука не сомневается), то в каждой случайной капле можно обнаружить все его свойства. Значит... жизненные процессы должны наблюдаться даже в самых простых механических опытах! Но почему же люди этого до сих пор не замечали?

С большим волнением я приступил к опытам со взвешиванием гироскопа. При вращении против часовой стрелки он становился несколько легче, при вращении в обратную сторону утяжелялся (отклонение от веса гироскопа в покое 90 г всего ±4 мг, но все же!). Простой эксперимент подтверждал, что, когда направление вращения волчка и ход времени совпадают, возникают дополнительные силы. Измерив их, можно не только вычислить величину С₂ (около 700 км/час), но и определить ее знак. Оказалось, что ход времени нашего мира положителен в левой системе координат. Отсюда возникает возможность объективного определения левого и правого: левой системой координат иа-

|

17