Текст книги "Предчувствия и свершения. Книга 3. Единство"

Автор книги: Ирина Радунская

сообщить о нарушении

Текущая страница: 11 (всего у книги 24 страниц)

Тихая революция

Коперник усомнился в истинности системы Птолемея, потому что она слишком сложна и громоздка. Он, ученый каноник и прилежный наблюдатель неба, усомнился в том, что бог избрал такой странный способ утвердить порядок, который он мог создать гораздо проще. Многие годы в глубокой тайне Коперник искал путь, который, его мнению, был бы достоин премудрости небесного отца. Втайне потому, что он, служитель божий, знал разницу между мудростью всевышнего и догматами церкви. Это был странный бунтовщик, он бунтовал во имя бога, веря в то, что порядок, созданный богом, должен быть простым вопреки догматам церкви.

Лишь многократно проверив себя и убедившись в том что сконструированная им простая система дает все, что можно получить из громоздкой системы Птолемея, он решается посвятить в свою тайну одного из своих учеников Невозможно узнать, не сыграло ли роль в его выборе то, что этот ученик не католик, а протестант. Общение с протестантом само по себе прегрешение против католической церкви, служителем которой был Коперник. Но еще больший грех сомнение в догматах. Сообщить об этом протестанту казалось более безопасным. Ведь он не донесет инквизиции.

Сила науки, ее могущество зиждется на том, что ученый, настоящий ученый, испытывает непреодолимую потребность поделиться своими результатами, своим вновь обретенным знанием с ученым, способным понять и передать свет нового знания другим.

Этот ученик понял, и восхитился, и страстно убеждал Коперника оповестить ученый мир об истинном устройстве мироздания, открывшемся учителю во всем своем простом порядке.

Но Коперник не мог решиться. Лишь после долгих уговоров он согласился ознакомить узкий круг ученых мужей с кратким изложением полученных результатов. Робкий, осторожный шаг. Затем он решился. Что же толкнуло его на подвиг? И огромная настойчивость ученика, и то, что первая попытка прошла благополучно, и то, что здоровье ухудшалось и жизнь подходила к концу, и, может быть, надежда, что бог не оставит того, кто открыл миру истину. Так или иначе, он решился. И послал свою рукопись издателю. И был вознагражден. На смертном одре он увидел труд своей жизни напечатанным.

Д в это же время другой подвижник, его звали Тихо Браге, избравший своим божеством точность, искал порядок в движениях планет, заказывая все более совершенные приборы, отыскивая, устраняя и учитывая погрешности этих приборов.

Узнав о системе Коперника, но, не обладая скромным мужеством Коперника, Тихо Браге сделал, в угоду церкви, шаг назад – придумал систему, частично воспроизводившую систему Коперника, но сохранявшую неподвижность Земли. Эта система выглядела так: вокруг неподвижной Земли совершает суточное вращение сфера. Она несет на себе звезды, неподвижно укрепленные на ней; между Землей и сферой неподвижных звезд движется Солнце, затрачивая на каждый оборот вокруг Земли ровно год. Вокруг Солнца, следуя Копернику, вращаются пять планет.

Тихо Браге не дал себе труда придумать многочисленные сферы, способные, по примеру птолемеевых, обеспечить все согласованные движения этого механизма. Он, вероятно, сам не верил в то, что это хитросплетение сможет заменить кристальную ясность системы Коперника.

Лишь после смерти Тихо Браге его сотрудник Кеплер обнаружил, что простота системы Коперника маскирует какой-то скрытый в ней порок. Система Коперника позволяла вычислять моменты затмений и моменты сближения небесных тел гораздо проще, чем система Птолемея. Проще, но менее точно. Модель, мысленно построенная Птолемеем и пущенная им в ход много веков до явлений, зафиксированных Тихо Браге в точнейших таблицах, работала точнее, чем модель, придуманная Коперником.

В самом начале семнадцатого века, семнадцатилетней Тихо Браге наблюдал редкое событие – сближение планет Юпитера и Сатурна. Вычисление момента этого события по системе Коперника дало втрое большую ошибку чем вычисление по системе Птолемея! Было над чем задуматься.

Сухие цифры грозили разрушить новый порядок, усмотренный Коперником, заставить скромных вычислителей, каким считал себя Кеплер, вновь обречь себя изнурительным вычислениям, основанным на системе Птолемея.

Кеплер был настоящим ученым, не менее самоотверженным и более бесстрашным, чем Коперник. Ведь Коперник сравнивал свои вычисления со своими наблюдениями. И все сходилось. И это давало ему уверенность в том, что его система правильно отображает порядок, существующий в извечном движении планет, одной из которых он объявил Землю.

Кеплер понимал, почему у Коперника все сходилось. Он знал, что гений мысли измерял неточно. Так началась новая драма. Драма одинокого актера, драма, в которой декорациями служило звездное небо, а зрителей не было. Но больной, одинокий ученый знал, что трудится не для себя, а для истины, для человечества.

Он шел тернистым путем проб и ошибок. Догадка, затем невообразимо трудные и долгие вычисления… Результаты не сходятся с таблицами Тихо Браге. А этим таблицам следовало верить больше, чем библии, ибо божеством Тихо была точность. Еще одна попытка, еще дни и ночи, отданные вычислениям, еще одно разочарование.

И наконец озарение. Кеплер понял, что Коперник, отвергнув Птолемея, не порвал с Платоном. Великий греческий философ считал идеальной фигурой круг и учил, что небесные тела совершают идеальные движения, двигаясь по кругам. Кеплер нашел в себе силы отбросить не только догматы церкви, но и вековой догмат Платона. Он решил проверить, не движутся ли планеты по иными орбитам, например по эллипсам? И начал новые, еще более громоздкие вычисления. И был вознагражден. Все сошлось!

Система Коперника, идея Коперника была спасена. Ведь главное у Коперника не окружности. Главное – ответ на кардинальные вопросы: что неподвижно, что движется? Теперь все ясно. Земля и планеты движутся по эллипсам. Солнце неподвижно. Там, где находится центр Солнца, располагаются фокусы всех эллипсов, по которым движутся планеты и в их числе Земля. Пусть вычисления стали сложнее, но порядок восстановлен. Природа, воплощенная наблюдениями Тихо Браге, подтверждает: вычисления стали более громоздкими, но теперь они правильны.

Более того, впервые за многовековую историю астрономии в результате безбрежных вычислений Кеплеру удалось воплотить порядок, царствующий в природе, в удивительно простые математические формулы – в три закона, из которых теперь, когда они открыты, как бы вытекает во всем своем величии система Коперника. Теперь, когда открыты эти чудесные законы, вычисления вновь поразительно упростились!

Простота. Не является ли она признаком правильности?

В это время другой гений, за хребтами Альп, в солнечной Италии, совершил еще одну революцию в астрономии. Он изготовил зрительную трубу – впрочем, зрительные трубы до него делали и другие. Но он направил ее не на земные предметы, а в небо, И увидел множество звезд, ранее незримых, и горы на Луне, отбрасывающие тени, и четыре слабеньких звездочки, перемещающиеся вблизи планеты Юпитер. Перемещающиеся с поразительным постоянством, каждая по-своему. Галилео Галилей – таково его имя – показывал эти звездочки всем желающим и объяснял, что это луны Юпитера, его спутники. Что это видимая воочию система Коперника, ее миниатюрный вариант. И не только показывал и объяснял друзьям и знакомым, но осмелился написать об этом, издать книгу, в которой на основе наблюдений, доступных каждому обосновывал систему Коперника, уже проклятую к тому времени церковью и запрещенную под страхом страшных кар.

И кары не заставили себя ждать. Церковь безжалостно обрушила свою десницу на ученого, успевшего к тому времени не только вывести на свет детище Коперника, но проложить новый путь Науке, порвав с догмами Аристотеля, канонизированными церковью и поддержанными ее авторитетом.

Но дело было сделано. Путь проложен. Толчок дан. Движение началось, и остановить его уже оказалось невозможным.

В туманной Англии другой гений принял эстафету, выскользнувшую из руки Галилея. В юности он поставил перед собой цель и шел к ней до глубокой старости. Его цель – сделать физику такой же ясной и безупречной, как геометрия Евклида. Он понимал это так: обнаруживать в природе порядок и формулировать его в форме принципов; облекать эти принципы в математические формулы – законы; извлекать из этих законов новые, еще не известные следствия и подтверждать их истинность специально поставленными опытами. Только те, сформулированные человеком, законы являются законами природы, считал он, которые способны выявлять в природе явления, не известные ранее.

Выполняя поставленную перед собой программу, Исаак Ньютон создал на основе опытов Галилея и своих наблюдений три закона движения, а на основе трех законов Кеплера сформулировал четвертый закон – закон тяготения, связавший небесные движения с земными.

Для того чтобы извлекать следствия из этих четырех законов Ньютону пришлось создать новую математику, исчисление бесконечно малых величин, то, что мы теперь называем дифференциальным и интегральным исчислением.

Этим Ньютон провел черту между наукой, существовавшей до него, и тем, что началось его работами. Создал то, что впоследствии стало классической физикой.

Научная программа Ньютона содержала требование не выходить за пределы принципов, основанных на наблюдении природы и на специально поставленных опытах. Он сформулировал это требование коротко, афористично: «Гипотез не измышляю». Вся механика Ньютона удовлетворяет этому требованию. Оно может быть сформулировано и так: нужно понять, как происходят явления природы, нужно описать их при помощи математики, но не следует ставить вопросов о том, почему они происходят так, а не иначе.

Ньютон установил порядок, управляющий взаимным притяжением тел: сила тяготения, действующая между двумя телами, убывает в той мере, в которой увеличивается квадрат расстояния между ними, точнее – между их центрами тяжести. Ньютон не знал, почему так происходит. Это беспокоило его. В конце жизни он писал о своих сомнениях. Но, считал он, основная задача науки выводить законы и вычислять следствия. А это возможно и без знания глубоких причин.

Ньютон, как никто другой, понимал, сколь глубоко прячет природа свои тайны. И он считал, что не следует останавливаться в бессилии перед вопросом «почему», если можно ответить на вопрос «как». Ответить и идти дальше в надежде на то, что позже можно будет ответить и на вопрос «почему». Ответить по существу, а не измышлять гипотезы. Ибо, измыслив одну гипотезу, неизбежно придется измышлять и вторую, и третью, уходя от порядка, существующего в природе, так далеко, что уже нельзя будет находить верные ответы на вопрос «как». Нельзя будет формулировать законы и вычислять следствия.

Ньютон дал науке больше, чем кто-либо иной до него и после него, вплоть до наших дней. К нему не относятся слова Стефана Цвейга, смысл которых сводится к тому что боги не дарят смертному более одного великого деяния. Ньютону было дано совершить два. Он создал основы механики вместе с необходимой для этого математикой Он заложил основы оптики.

Но уже здесь боги сделали все, чтобы он не нарушил их запрета. Они заставили Ньютона изменить гордому девизу. Создавая оптику, он не смог обойтись без гипотез. И боги, толкнув его на этот путь, не преминули наказать за это. Его основная гипотеза – предположение о том, что свет состоит из частиц, – оказалась сметенной развитием волновой теории света.

Если требуется сформулировать в одной фразе итог всему, сделанному Ньютоном, то ее можно изложить так: он установил, что в природе существует порядок и что человек может познать этот порядок.

Порядок в случайности

Когда Ньютон создал новую математику, приспособленную для того, чтобы описывать физические процессы, развивающиеся во времени, возникло ощущение, будто математике суждено быть служанкой физики. Но математика немедленно восстановила свое истинное положение – положение царицы наук. Она поразительно быстро росла и развивалась, черпая стимулы развития в себе самой. Она ставила и решала вопросы, недоступные физике и другим конкретным наукам. Она искала и находила задачи в себе и вокруг себя. Находила их и решала, хотя некоторые из этих задач выглядели неразрешимыми.

Такие задачи обнаруживались не только в науке, не в жизненно важных областях человеческого существования, но и вне их, например в играх. В том числе азартных. В карточных играх, игре в кости, в лотереях тотализаторах, в рулетке и подбрасывании простой монетки.

Поколения игроков мечтали создать систему, способную обеспечить верный выигрыш. Лишь желание создать вечный двигатель может сравниться по силе страсти со стремлением к системе, открывающей путь к богатству без затраты труда.

Мало кто из великих писателей не касался этой темы. Бальзак писал в «Шагреневой коже»: «Поймете ли вы, до какой степени одержим азартом человек, нетерпеливо ожидающий открытия на пороге игорного зала?» И всегда, как и в жизни, синяя птица мечты ускользала, а в выигрыше оставался только банкомет, только владелец рулетки, только рыночный игрок в три листика…

Математики не могли пройти мимо этой увлекательной темы. Кто, как не они, властители цифр, имели надежду на успех! Все знают, что невозможно предсказать, какой стороной вверх упадет подброшенная монета. Все знают, что шансы обеих сторон одинаковы. Но каждый надеется, что в игре с равными шансами ему повезет, его счастье перетянет. Почему же каждый, кто позволит себя увлечь, кто не сможет остановиться, неизбежно проигрывает? Почему в выигрыше остается тот, кто бросает монетку?

Почему неизменно наживаются владельцы игорных домов, владельцы новомодных игральных автоматов, устроители лотерей и собственники страховых компаний?

Как ни старайся физик изучить тайну полета монеты или игральной кости, устройство рулетки и лотерейного колеса, он не надет ничего иного, кроме того, что в дом опыте любой исход имеет равный шанс с другими. Математик скажет: в единичном опыте любой исход равновероятен. И будет прав, потому что математики, в надежде дойти до сути дела создали новую науку – теорию вероятностей, а равенство шансов при игре в монетку является и основой и следствием этой теории.

Теория вероятностей, после того как была создана, говорит: если какой-либо процесс может иметь два исхода и оба имеют равный шанс, равную вероятность оказаться реализованными, то после многих попыток, например после тысячи попыток, почти наверняка каждый из них реализуется по 500 раз. Реже один из них состоится 501 раз, а другой 499 раз. Причем предсказать, какой исход перевесит, невозможно. А вероятность сильных отклонений от равенства убывает с ошеломляющей быстротой.

Но теория вероятностей говорит и о большем. Например, подбросив монетку один раз, можно с равной вероятностью ожидать любого исхода. Но как часто можно ожидать одинакового исхода, бросив монетку два раза подряд? Это важно знать азартному игроку, надеющемуся на свое счастье. Пусть вероятность угадать в единичном испытании по-прежнему равна 1/2. Как узнать вероятность того, что удастся угадать дважды подряд? Для этого нужно умножить между собой две единичные вероятности. Итак, вероятность угадать два раза подряд равна всего 1/4.

Не трудно сосчитать, как велика вероятность выиграть в кости десятирублевую бумажку, которую владелец костей кладет перед игроком, протягивая ему стаканчик с двумя игральными костями и предлагая за один рубль угадать сумму очков, выбросив одновременно обе кости. Мало кто из искателей счастья понимает, что его грабят, предлагая уплатить рубль за один шанс из восемнадцати. Но владелец костей знает из опыта, без всяких расчетов, что в среднем он получает по восемнадцать рублей за каждую из своих десяток.

Теория игр составляет лишь малую область, охватываемую теорией вероятностей, которая в силу саморазвития науки послужила фундаментом мощного здания математической статистики. Медики грустно шутят: медицина превратилась из искусства в науку, когда появилась возможность изучать статистику смертности. И действительно: бесстрастная статистика дала возможность беспристрастно оценивать эффективность лекарств и методов лечения на основе хаотического множества не связанных между собой случаев выздоровления и смерти.

Математическая статистика оказалась хорошо развитой, а ее методы достаточно надежными задолго до того, как физики поняли, что она необходима и им.

В начале последующей истории стоит имя французского инженера Сади Карно. Озабоченный прожорливостью паровых машин, он задумался над тем, как добиться их большей производительности. Чтобы они производили по возможности больше механической работы при затрате определенного количества топлива. И, исходя из ошибочной, но наглядной теории теплорода, нашел правильное решение. Единственно правильное решение: пар на входе машины должен быть как можно горячее, а на выходе – возможно холоднее. Эта разность температур и определяет эффективность работы паровой машины. Превзойти предел эффективности машины, определяемый максимальной разностью температур, невозможно. Можно лишь ухудшить ее работу, если допустить утечку пара или потерю тепла, не суметь уменьшить до предела трение, поглощающее часть работы, совершаемой машиной.

Перед своей ранней смертью, вызванной соединенными усилиями скарлатины и холеры, Карно успел перенести свои выводы с зыбкой почвы теплорода на основу новорожденной кинетической теории теплоты.

Кинетическую теорию теплоты, связавшую энергию с незримыми движениями молекул, создавали и совершенствовали многие выдающиеся ученые. Самым замечательным из них был англичанин Джеймс Максвелл тот, кому – после Ньютона – боги разрешили совершить два великих деяния. Вторым из них было создание электродинамики, ставшей, наравне с механикой Ньютона, одним из двух фундаментов современной науки.

В нашей истории нас интересует первое великое деяние Максвелла – создание статистической физики. Это область физики, основанная на систематическом применении математической статистики и механики Ньютона к изучению явлений природы. Она утверждает: движения индивидуальной молекулы можно изучать, сравнив ее с бильярдным шаром. Такая модель полностью подчиняется законам механики Ньютона. При помощи математической статистики можно, таким образом, вычислять свойства и поведение газов, образованных множеством молекул.

К удивлению маститых физиков, при этом, как чертики из коробочки, из невообразимого хаоса беспорядочно кишащих молекул возникали законы поведения газов, хорошо известные экспериментаторам.

Оказалось возможным при помощи математической статистики получить величины давления и вязкости газов, связать их между собой и с температурой газа. Таким путем, несмотря на хаотические движения молекул, можно с большой точностью предвидеть поведение газов, вычислить изменение давления при изменении объема и температуры, словом, произвести все расчеты, связанные с явлениями, в которых участвуют газы. Это лишь один из немногих примеров, в которых после математической обработки хаос оборачивается порядком.

Ученые пришли к мысли: не следует пытаться описывать движение каждой отдельной молекулы при помощи всемогущих законов Ньютона, а потом пытаться совместно решать миллиарды миллиардов уравнений, возникающих на этом пути.

Дело не в том, что это привело бы к ошибкам, – просто такой путь непреодолимо труден и долог. Необходимость применения методов статистики возникает не потому, что в газе царствует хаос, – увы, жизнь человеческая слишком коротка для того, чтобы выявить крытый за этим хаосом безупречный порядок, воплощенный в законах Ньютона и уравнениях механики.

Так возникло убеждение: в природе все подчиняется точным закономерностям, природе чужд истинный хаос. Это убеждение проникло в основы науки, в механику, а затем и в электродинамику. Это случилось после того, как великий голландец Хендрик Лоренц развил максвелловскую электродинамику, связав электромагнитные поля с электрическими зарядами, и создал электронную теорию строения вещества.

От порядка к хаосу

Прежде чем двигаться дальше, нам придется отойти немного назад, чтобы проследить, как работа Карно дала толчок развитию новой науки. Первоначально эта наука возникла потому, что люди, жившие в окружении множества различных сил, стремились выяснить связи, существующие между этими силами. Одни старались создать вечный двигатель, другие хотели узнать, почему все, ставшие на этот путь, терпели неудачу. Постепенно прояснились процессы, сопровождающие превращение одних сил в другие. И к середине прошлого века коллективными усилиями было выработано обобщающее понятие «энергия». Словно солнце выглянуло из-за туч! Как же раньше ученые не замечали, что все многочисленные силы – лишь различные воплощения энергии! Как не понимали, что все виды энергии могут превращаться одна в другую! Наконец наступил замечательный день – был найден закон управляющий такими превращениями. Закон сохранения энергии.

Этот закон предвидел еще Ломоносов. Окончательно сформулировал его немецкий физик Р. Майер и подтвердил справедливость многочисленными опытами. Существенный вклад в осознание закона сохранения энергии сделал Дж. Джоуль. Мы пишем «подтвердил», «осознание», потому что невозможно доказать закон сохранения энергии, исходя из более простых принципов. Он сам принадлежит к немногим наиболее фундаментальным принципам, извлеченным из наблюдения природы и из специальных опытов в полном соответствии с научным методом Ньютона.

Закон сохранения энергии фиксирует, что энергия не может возникнуть из ничего и не может исчезнуть. Она может лишь превращаться из одной формы в другую, переходить от одного тела к другому и обратно. Для любых двух видов энергии ученые обнаружили правила взаимного превращения, установили эквиваленты. Один эквивалент связывает переход механической энергии в электрическую и обратно, другой связывает электрическую энергию с энергией света – и так для любых видов энергии. Любых, за исключением одного вида.

И тут-то ученых подстерегала великая тайна природы. Хаос приоткрыл свое истинное лицо. Казалось бы, непреложная истина – всякую энергию можно полностью превратить в тепловую энергию. Известен механический эквивалент тепла, электрический эквивалент тепла и многие другие. Но… И тут начинаются сюрпризы: все они справедливы только для перехода в одну сторону, из нетепловой энергии в тепловую. Для обратного перехода – другие правила игры, другие удивительные «эквиваленты».

Их странность состоит в том, что они не являются постоянными величинами. Все зависит от условий опыта, точнее, от разности температур в начале и в конце эксперимента.

Именно это открыл Карно своими мысленными опытами над паровыми машинами. Перед каждым эквивалентом, определяющим количественную связь затраченной тепловой энергии с количеством полученной энергии другого вида, стоит универсальный множитель. Он равен разности начальной температуры процесса и его конечной температуры, разделенной на величину начальной температуры (нужно добавить, что температура при этом должна быть измерена от абсолютного нуля, иначе говоря – по шкале Кельвина). Существенно, что этот множитель всегда меньше единицы.

Заслуга Карно состоит в том, что он нашел этот закон для частного случая паровой машины, для случая превращения тепловой энергии в механическую. Но он не осознал, что этот закон имеет всеобщее применение. Он дал толчок мыслям своих последователей, не подозревая, какую драму он им уготовил.

Первым, кто догадался о страшной судьбе, обещанной миру законом, открытым Карно, был Р. Клаузиус, придавший закону Карно строгую математическую форму и указавший на универсальность этого закона, столь важного, что за ним утвердилось название Второй закон термодинамики или Второе начало термодинамики. «Второй», «Второе», потому что закон (начало) сохранения энергии был уже ранее признан Первым законом или Первым началом термодинамики.

Клаузиус обратил внимание своих коллег на то, что тепловая энергия обладает уникальным свойством самостоятельно перетекать только от более горячих тел к менее горячим. Самопроизвольно переходить в обратном направлении она не способна. Он установил, что любой вид энергии может без всякого остатка превратиться в тепловую энергию. Обратный переход возможен только частично. Часть тепловой энергии при этом навек остается тепловой энергией и, переходя от нагреть тел ко все более холодным, рассеется в мировом пространстве.

Такова, в соответствии со Вторым началом термодинамики, судьба Вселенной: все имеющиеся в ней запасы энергии, энергии любого вида, со временем превратятся в тепловую энергию. Мир будет постепенно остывать. Он будет остывать до тех пор, пока все тела в нем не охладятся до абсолютного нуля. После этого все движения, все процессы прекратятся. И ничто никогда не начнется вновь.

«Оцепенение»– пожалуй, самое подходящее слово для передачи настроения, воцарившегося в среде ученых. Правда, нашлись такие, кто воспринял это спокойно. Ведь и раньше знали, что, для того чтобы создать из хаоса порядок, нужно затратить энергию. Порядок превращается в хаос без всякой затраты энергии. При этом даже высвобождается энергия, та самая, что была затрачена ранее на достижение порядка. Примеры долго искать не надо. Чтобы превратить кучу кирпича в здание, надо затратить энергию. Без этого не поднять кирпичи на соответствующую высоту, не уложить их в требуемом порядке. Но пройдет время, и здание само по себе превратится в кучу кирпича. Еще пример? Чтобы превратить железную руду в металл, требуется огромная затрата энергии. А потом? Металл окисляется, превращается в ржавчину, в чистую руду и при этом выделяет тепло. Капля точит камень, делает из него песок, но она никогда не превратит этот песок обратно в гранит, разве что в песчаник.

Хорошо, рассуждали философы, что термодинамика объяснила нам, почему так происходит. Любое упорядочение требует затрат энергии, любой шаг от порядка к хаосу приводит к превращению части энергии в тепло, к рассеянию этого тепла. Бороться со Вторым началом термодинамики невозможно. Нужно учитывать его и по возможности уменьшать неизбежные потери.

Многие ученые, узнав о тепловой смерти Вселенной, утешали себя тем, что это наступит очень и очень не скоро. Что наши далекие потомки погибнут много раньше – когда остынет Солнце.

Они говорили: Второе начало – величайший закон природы, наконец-то он объяснил, почему время течет только в одну сторону – от прошлого к будущему. Пусть в этом будущем тепловая смерть, но мы и без того знаем, что все живое развивается от рождения к смерти. Се ля ви, вздыхали они, – такова жизнь. Такова воля божья, констатировали третьи, он создал мир и уготовил ему гибель…

Но не все физики предавались отчаянию, не все довольствовались самоутешением (нефизики – те просто ни о чем не подозревали. Газеты и журналы тех времен не интересовались наукой).

Были и такие ученые, которые указывали на непримиримое противоречие между термодинамикой и механикой Ньютона. Термодинамика (что означает – наука о движении теплоты) утверждает, что тепловые процессы идут в одну сторону, в сторону охлаждения, от прошлого в будущее. Законы же Ньютона, уравнения, основанные на этих законах, таковы, что сохраняют свою силу при любом направлении течения времени. Они позволяют вычислять не только будущее, но и прошедшее. Зная, когда поезд пришел в пункт А и с какой скоростью он двигался на каждом участке пути, сколько времени он стоял на станциях, нетрудно вычислить, когда он выехал из пункта Б.

Почему механика разрешает углубляться в прошлое, а термодинамика запрещает это? – спрашивали они. И почему все же нельзя вернуться в прошлое? В этом следует разобраться. Что же более верно отображает природу термодинамика или механика?

То, что механика, вопреки опыту, допускает обращение времени, тревожило самого Ньютона. Но верный своему девизу, он не создавал гипотез для объяснения этой тайны. А опыт не давал даже намека на какую-либо скрытую причину. В конце жизни Ньютон сослался на бога. Бог подвигнул Ньютона на создание механики и ее уравнений. Весь мир подчиняется этим уравнениям. Но одних уравнений мало. Для того чтобы вычислять, необходимо еще знать начальные условия. Знать, с чего все началось. А начальные условия задал бог, и изменить их невозможно. Поэтому все движется от начала в будущее. До начала не было ничего. Так рассуждал в старости уставший Ньютон.

Не все соглашались с этим. Ученые, как и сам Ньютон в годы, когда был полон сил, крупные ученые – теоретики и экспериментаторы, в своих лабораториях и за своими письменными столами, – выступали и выступают как материалисты. Одни стихийно, неосознанно. Другие сознательно. Богу – божье, считают те из них, кто не порвал с религией, но науке – научное.

Ссылка на начальные условия ненаучна.

Ссылка на начальные условия может стать научной, считали некоторые, если подойти к ней с позиции науки.

Дальше всех по этому пути продвинулся Людвиг Больцман, крупнейший физик-материалист прошлого века. Сознательный и убежденный материалист.

Он доказывал: невозможно задать начальные условия абсолютно точно, а значит, невозможно и получить абсолютно точные решения уравнения. А исходя из неточных решений и изменив в уравнениях Ньютона течение времени, возможно прийти к исходным начальным условиям. Решения, полученные таким способом для нулевого момента времени, будут отличаться от тех начальных условий, которые были положены в основу решений. Так, повернув к прошлому, мы придем в будущее.

На деле, пояснял Больцман, ни один механический процесс нельзя описать совершенно точными уравнениями. Положите в лотерейное колесо слой белых шаров, а на него слой черных. Теперь вращайте колесо. Шары перемешаются. Бесполезно надеяться на то, что, повернув колесо обратно точно столько раз и точно с такой скоростью, с какой мы вращали его вперед, мы добьемся того, что из хаоса восстановится порядок, что шары снова улягутся слоями, как было вначале. Мельчайшие дефекты шаров и поверхности колеса не были учтены в уравнениях. Думая, что мы ведем опыт в обратном направлении, мы продолжаем идти вперед.

Значит ли это, что Больцман примирил термодинамику с механикой Ньютона, что их можно объединить или получить одну из другой? Отнюдь. Для термодинамики движение от прошлого к будущему имеет принципиальное значение. Запрет обратного движения от будущего к прошедшему является для термодинамики безусловным и нерушимым. Таково свойство природы. Это нужно принять как непреложный факт. Но объяснить, почему это так, оставаясь в границах термодинамики, невозможно.