Главная Обратная связь Поможем написать вашу работу!

Дисциплины:

Архитектура (936)
Биология (6393)
География (744)
История (25)
Компьютеры (1497)
Кулинария (2184)
Культура (3938)
Литература (5778)
Математика (5918)
Медицина (9278)
Механика (2776)
Образование (13883)
Политика (26404)
Правоведение (321)
Психология (56518)
Религия (1833)
Социология (23400)
Спорт (2350)
Строительство (17942)
Технология (5741)
Транспорт (14634)
Физика (1043)
Философия (440)
Финансы (17336)
Химия (4931)
Экология (6055)
Экономика (9200)
Электроника (7621)






Глава 9. НЕОБРАТИМОСТЬ — ЭНТРОПИЙНЫЙ БАРЬЕР



Энтропия и стрела времени

В предыдущей главе мы описали некоторые трудности микроскопической теории необратимых процессов. Ее связь с динамикой, классической или квантовой, не может быть простой в том смысле, что необратимость и сопутствующее ей возрастание энтропии не может быть общим следствием динамики. Микроскопическая теория необратимых процессов требует наложения дополни­тельных, более специфических условий. Мы вынуждены принять плюралистический мир, в котором обратимые и необратимые процессы сосуществуют. Но такой плю­ралистический мир принять нелегко.

В своем «Философском словаре» Вольтер утверж­дал по поводу предопределения следующее: «...все управляется незыблемыми законами ... все заранее предустановлено ... все необходимо обусловле­но... Есть люди, которые, испуганные этой истиной, до­пускают лишь половину ее, подобно должникам, вруча­ющим кредиторам половину своего долга с просьбой от­срочить выплату остального. Одни события, говорят та­кие люди, необходимы, другие — нет. Было бы странно, если бы часть того, что происходит, была бы должна происходить, а другая часть не должна была бы проис­ходить... Я непременно должен ощущать неодолимую потребность написать эти строки, вы — столь же не­одолимую потребность осудить меня за них. Мы оба одинаково глупы, оба — не более чем игрушки в руках предопределения. Ваша природа состоит в том, чтобы творить дурное, моя — в том, чтобы любить истину и опубликовать ее вопреки вам»1.


Сколь ни убедительно звучат такого рода априорные аргументы, они тем не менее могут вводить в за­блуждение. Рассуждение Вольтера выдержано в ньютоновском духе: природа всегда подобна самой себе. В этой связи небезынтересно отметить, что ныне мы находимся в том самом странном мире, о котором с та­кой иронией писал Вольтер. К своему изумлению, мы открыли качественное многообразие природы.

Неудивительно поэтому, что люди в нерешительности колебались между двумя крайностями: исключени­ем необратимости из физики (сторонником этого направления был, как мы уже отмечали, Эйнштейн2) и признанием необратимости как важной особенности природных явлений (выражителем этого направления стал Уайтхед со своей концепцией процесса). В настоя­щее время ни у кого не вызывает сомнений (см. гл. 5 и 6), что необратимость существует на макроскопичес­ком уровне и играет важную конструктивную роль. Следовательно, в микроскопическом мире должно быть нечто проявляющееся на макроскопическом уровне, по­добное необратимости.



Микроскопическая теория должна учитывать два тесно связанных между собой элемента. Прежде всего в своих попытках построить микроскопическую модель энтропии (H-функции Больцмана), монотонно изменя­ющейся со временем, мы должны следовать Больцману. Именно такое изменение должно задавать стрелу времени. Возрастание энтропии изолированной системы должно выражать старение системы.

Стрелу времени нам часто не удается связать с энт­ропией рассматриваемого процесса. Поппер приводит простой пример системы, в которой развивается одно­сторонне направляемый процесс и, следовательно, воз­никает стрела времени.

«Предположим, что мы отсняли на кинопленку об­ширную водную поверхность. Первоначально она по­коилась, а затем в воду бросили камень. Просматривая отснятый при этом фильм от конца к началу, мы уви­дим сходящиеся круговые волны нарастающей ампли­туды. Сразу же после того, как гребень волны достиг­нет наибольшей высоты, круглая область невозмущенной воды сомкнется в центре. Такую картину нельзя рассматривать как возможный классический процесс Для создания ее потребовалось огромное число коге-




рентных генераторов волн, расположенных далеко от центра, действие которых для того, чтобы быть объяс­нимым, должно выглядеть (как в фильме) так, словно всеми генераторами мы управляем из центра. Но если мы захотим просмотреть от конца к началу исправлен­ный вариант фильма, то столкнемся с теми же трудно­стями»3.

Действительно, какими бы техническими средствами мы ни располагали, всегда будет существовать опре­деленное расстояние от центра, за пределами которого мы не сможем генерировать сходящуюся волну. Одно­направленные процессы существуют. Нетрудно пред­ставить себе и многие другие процессы того же типа, что и процесс, рассмотренный Поппером —мы никогда не увидим, как энергия собирается со всех сторон к звезде, — или обратные ядерные реакции, протекающие с поглощением энергии.

Кроме того, существуют и другие стрелы времени, например космологическая стрела (о которой превос­ходно написал в своей книге «Этот правый, левый мир» Мартин Гарднер4). Предполагая, что Вселенная нача­лась с большого взрыва, мы тем самым подразумеваем существование временного порядка на космологическое уровне. Размеры Вселенной продолжают возрастать, но мы не можем отождествить радиус Вселенной с энтро­пией: внутри Вселенной, как мы уже упоминали, проис­ходят и обратимые, и необратимые процессы. Аналогич­ным образом в физике элементарных частиц существу­ют процессы, приводящие к нарушению T-симметрии. Последнее означает, что уравнения, описывающие эво­люцию системы при+t, отличны от уравнений, описы­вающих эволюцию системы при —t. Однако нарушение Т-симметрии не мешает нам включать ее в обычную (гамильтонову) формулировку динамики. Определить энтропию с помощью нарушения Т-симметрии невоз­можно.



В этой связи нельзя не вспомнить знаменитую дис­куссию между Эйнштейном и Ритцем, опубликованную в 1909 г.5. Совместная публикация Эйнштейна и Ритца крайне необычна. Она весьма коротка — занимает ме­нее печатной страницы. По существу, в ней лишь кон­статируется расхождение во взглядах. Эйнштейн счи­тал, что необратимость является следствием введенных Больцманом вероятностных понятий. Ритц же отводил


решающую роль различию между запаздывающими и опережающими волнами. Это различие напоминает нам аргументацию Поппера. Волны, которые мы наблюда­ем в пруду, — запаздывающие. Они появляются после того, как мы бросили камень.

И Эйнштейн и Ритц существенно обогатили дискус­сию о необратимости, но каждый из них акцентировал внимание лишь на каком-то одном аспекте проблемы. В гл. 8 мы упоминали о том, что вероятность уже предполагает направленность времени и, следователь­но, не может служить основанием при выводе стрелы времени. Мы упоминали и о том, что исключение та­ких процессов, как опережающие волны, не обязатель­но приводит к формулировке второго начала. Необхо­димы аргументы как одного, так и другого типа.


Просмотров 516

Эта страница нарушает авторские права




allrefrs.ru - 2021 год. Все права принадлежат их авторам!