Обратимость времени и энтропия

Идея о том, что в любом физическом процессе состояние системы изменяется от более упорядоченного к менее упорядоченному, дает нам направление времени, которое ранее отсутствовало. Уравнения движения ньютоновской механики обратимы. Для планеты, движущейся по своей орбите, одно направление движения ничуть не лучше противоположного. С помощью уравнений движения мы можем предсказать точный срок затмения, скажем в двадцать седьмом веке, или узнать, что затмение происходило, когда Александр Македонский отправился на Восток. Однако ясно, что среди более сложных событий выделенное направление существует. Проще выехать со стоянки машин, чем поставить автомобиль на стоянку, проще разбить стекло, чем вставить его, проще рассыпать кубики, чем сложить их в картинку, проще убить человека, чем вернуть его к жизни.

Если система упорядочена, ее энтропия очень мала (распределение почти невероятно); существует много способов внести беспорядок в такую систему. Если же система полностью не упорядочена (энтропия велика), то трудно найти хотя бы один способ возвращения ее в исходное упорядоченное состояние. Не представляет труда разбить вазу на мелкие осколки, и любая из тысячи комбинаций осколков на ковре будет представлять разбитую вазу, (конечно, практически невероятно при этом добиться того, чтобы осколки рассеялись заранее заданным образом). Но, для того чтобы удалось сложить вазу из кусочков, требуется найти Точное положение каждого осколка, и вряд ли при случайном движении тысячи осколков каждый из них окажется в нужном положении.

Выделенное направление времени связано с тем, что в физических системах трудно найти способ перевода их в заданное единственно возможное состояние. В принципе это возможно. Но выглядеть это будет крайне странным, как при просмотре фильма в обратном направлении.

Таким образом, утверждение о тепловой смерти, утверждения, что все тела в конце концов охладятся, что энтропия растет, что невозможно отбирать энергию у океана за счет его охлаждения, — все они являются существенно вероятностными. Возможно, что частицы газа когда-нибудь так упорядочат свое движение, что начнут двигаться в одном направлении, произведут работу над поршнем и остановятся, в результате чего вся их энергия хаотического движения перейдет в работу над поршнем, а температура газа достигнет абсолютного нуля. Подобные события возможны, но чрезвычайно маловероятны, настолько маловероятны, что мы не удивимся, если никогда не увидим их.