Лет тридцать назад в сборнике трудов Московского университета был опубликован доклад профессора Пулковской обсерватории Н. А. Козырева, поразивший воображение парадоксальностью своих выводов не только людей несведущих, но и специалистов.
Поскольку по своей основной специальности Николай Александрович Козырев был астрономом, то речь он вел поначалу о вещах чисто астрономических. Луна издавна считалась мертвым небесным телом, уже закончившим свою эволюцию. И вдруг нашелся ученый, который во всеуслышание заявил: на естественном спутнике Земли вполне возможна вулканическая деятельность!
Ох и досталось же ему от коллег за такое "антинаучное" заявление! Однако ученый мир удивленно затих, когда в 1958 году Н. А. Козырев все-таки высмотрел в свой телескоп вулканическое извержение в кратере Альфонс и даже сумел получить его спектрограмму.
Понадобился еще добрый десяток лет, прежде чем наблюдения Козырева были признаны вполне достоверными. Только в декабре 1969 года Госкомитет по делам открытий и изобретений СССР выдал ученому диплом об открытии лунного вулканизма, а в следующем же году Международная астрономическая академия наградила его именной Золотой медалью с бриллиантовым изображением созвездия Большой Медведицы.
Итак, факт остается фактом - вулканизм на Луне есть, тут уж ничего не попишешь. Однако многие скептики никак не могли успокоиться: уж больно необычным путем Н. А. Козырев пришел к своему открытию. Дело в том, что Николай Александрович полагал: основу лунного вулканизма нужно искать в... потоке времени.
Аргументы, факты и выводы
Профессор Пулковской обсерватории Н. А. Козырев занимался проблемой времени свыше четверти века. Тем, кто не верил в реальность его рассуждений, Козырев демонстрировал простой, но весьма убедительный опыт. Вот как его описывал в свое время известный журналист и писатель Альберт Валентинов:
"Лучше один раз увидеть, чем сто раз услышать", - сказал Николай Александрович и продемонстрировал мне поразительный по простоте и остроумию эксперимент. Он взял обычные рычажные весы и подвесил к одному концу коромысла вращающийся по часовой стрелке гироскоп. На другом конце - чашка с гирьками. Дождавшись, когда стрелка весов замерла на нуле, ученый включил электровибратор, прикрепленный к их основанию. Все было рассчитано так, чтобы вибрация полностью поглощалась массивным ротором волчка.
Как должна отреагировать на это уравновешенная система? Весы могли не шелохнуться, и физики дали бы этому вполне рациональное объяснение. Весы могли выйти из равновесия, и тогда физики нашли бы этому явлению другое объяснение, ничуть не менее рациональное. А что же произошло?
Стрелка не дрогнула, и я с разочарованием взглянул на ученого. Слегка улыбнувшись, он снял гироскоп, раскрутил его в обратную сторону против часовой стрелки, снова подвесил к коромыслу, и стрелка пошла вправо: гироскоп стал легче.
- Ни одним из известных физических явлений объяснить этот феномен невозможно, - сказал Николай Александрович.
- А как вы объясняете?
- Гироскоп на весах с электровибратором - это система с причинно-следственной связью. Во втором случае направление вращения волчка противоречит ходу времени. Время оказало на него давление, возникли дополнительные силы. Их можно измерить...
А раз можно измерить - значит, эти силы реально существуют. Но если так, то время - это не просто длительность от одного события до другого, измеряемая часами. Это физический фактор, обладающий свойствами, которые позволяют ему активно участвовать во всех природных процессах, обеспечивая причинно-следственную связь явлений. Козырев экспериментально установил, что ход времени определяется линейной скоростью поворота причины относительно следствия, которая равна 700 километров в секунду со знаком плюс в левой системе координат.
Все это очень сложно для восприятия. И не только потому, что здесь невозможно подобрать аналогии из обыденной действительности, которые хоть и приближенно, но прояснили бы суть явления. Главное "препятствие" на пути к познанию - инерция нашего мышления. Вот почему все умозрительные попытки от древности до наших дней понять сущность времени оказались безрезультатными. Надо напрочь отрешиться от представления о времени, как о чем-то если и существующем, то независимо от нас или, во всяком случае, рядом с нами.
Козырев утверждает: время является необходимой составной частью всех процессов во Вселенной, а следовательно, и на нашей планете. Причем активной составной частью. Главной "движущей силой" всего происходящего, так как все процессы в природе идут либо с выделением, либо с поглощением времени.
Тем, для кого вышеприведенного опыта оказывалось недостаточно, Козырев предлагал еще один. Брал самый обыкновенный термос с горячей водой. Только в пробке было проделано отверстие, куда Козырев вставлял тонкую хлорвиниловую трубку. А затем ставил термос около весов с гироскопом. Стрелка весов показывала, что волчок, вращающийся против хода времени, при весе в 90 граммов стал легче на 4 миллиграмма - крохотная, но вполне осязаемая величина.
Потом Козырев по трубке начинал добавлять в термос воду, имеющую комнатную температуру.
Казалось бы, как может влиять термос на расстоянии, тем более что какой-либо теплообмен с окружающим пространством практически исключается? Но стрелка весов на глазах изумленного скептика продвигалась еще на одно-два деления: значит, какое-то влияние все-таки имело место...
После этого хитроумный Козырев будничным голосом предлагал попить чайку. Наливал в стакан кипятку, бросал сахар, размешивал его... А потом убирал термос и на его место ставил стакан с чаем. Стрелка весов, качнувшаяся было к середине, снова показывала уменьшение веса.
И чтобы окончательно добить маловеров, Козырев ставил на другую чашку весов точно такой же стакан с чаем, но сахар в котором еще не был размешан. И этот стакан почему-то оказывался тяжелее. Немного, чуть-чуть, но равновесие весов все же нарушалось... Почему?
Сам Козырев объяснял подобный феномен так. Во втором стакане, где сахар еще не размешивали, не происходит никаких особых процессов, кроме естественного тепловыделения в окружающее пространство.
И в термосе ничего не происходило. Но стоило подлить в термос холодную воду, а в стакан с чаем опустить сахар, как равновесие системы нарушилось. И покуда система снова не придет в равновесие, скажем, пока в термосе не установится одинаковая по всему объему температура или пока полностью не растворится сахар в чае, система выделяет или, лучше сказать, уплотняет время, которое и оказывает "дополнительное" воздействие на гироскоп.
Такое объяснение многим казалось (да и сегодня кажется) парадоксальным, но ничего другого никто пока не придумал. А вот факты, подтверждающие правоту Козырева, продолжают накапливаться.
Факты эти таковы. Если время воздействует на систему с причинно-следственной связью, то должны меняться и другие физические свойства вещества, а не только вес. Так оно и оказалось. Тончайшие эксперименты подтвердили: вблизи термоса, где смешивается холодная и горячая вода, или колбы, где идет растворение, изменяется частота колебаний кварцевых пластинок, уменьшается электропроводность и объем ряда веществ.
И ученый сделал вывод: выделение времени происходит только при "необратимых" процессах, то есть там, где есть причинно-следственные переходы. Иными словами, где система не пришла еще в равновесие.
Космические доказательства
Свои лабораторные опыты Козырев соотносил и с процессами, происходящими во Вселенной. Весьма бурные и могучие тепловые процессы идут как в недрах, так и на поверхности многих звезд. А если это так, рассуждал далее Козырев, то получается, что звезды обязательно должны выделять колоссальное количество времени, то есть, по существу, служить генераторами этой непонятной пока еще нам субстанции.
Но тогда время, как физический фактор, должно подчиняться и основным физическим законам, в частности законам отражения и поглощения. Чтобы убедиться в этом, Козырев провел еще один необычный эксперимент. Он направлял телескоп с помещенным в его фокусе некоторым веществом, на какую-либо яркую звезду, но... прикрывал его объектив черной бумагой или тонкой жестью, чтобы исключить влияние световых лучей. Электропроводность вещества, находящегося в фокусе, менялась. Тонкая жесть сменялась более толстой, затем очень толстой металлической крышкой. Соответственно уменьшалось и отклонение стрелки гальванометра, что вполне поддается объяснению. Если время - физический фактор, то его вполне можно экранировать...
Конечно, всякий раз находились скептики, которые объясняли поведение стрелки гальванометра и многими другими причинами - инфракрасной частью излучения, которое хоть ненамного, но все же нагревает металлическую крышку, просто погрешностями эксперимента и т. д. И тогда Козырев провел решающий эксперимент.
При его подготовке он руководствовался следующими соображениями. Известно, что обычно мы видим звезду не там, где она в данный момент действительно находится, а там, где она находилась в момент испускания светового излучения. А свет хотя и является, согласно теории относительности, самым скоростным излучением во Вселенной, все-таки имеет конечную скорость распространения. А вот со временем, как и с гравитацией, дело обстоит иначе - оно не распространяется постепенно по Вселенной, а сразу проявляется во многих ее точках.
Говоря проще, используя свойства времени, можно получать мгновенную информацию из любой точки пространства и столь же быстро передавать ее в любую точку. Только при таком условии мы не вступаем в противоречие со специальным принципом относительности. Так что, если вычислить, где в данный момент действительно находится данная звезда, и навести телескоп на этот "чистый" участок неба, то при изменении веса гироскопа гипотеза будет доказана.
Козырев так и поступил. Именно таким образом было зафиксировано положение Проциона. Впрочем, скептиков и это не убедило: они нашли, что да, действительно, в настоящее время подобные эксперименты нельзя объяснить известными законами механики, но, с другой стороны, это вовсе не значит, что таким образом себя действительно проявляет именно время.
После смерти Н. А. Козырева накал страстей вообще заметно снизился. О "парадоксах Козырева" не то чтобы стали забывать, нет, о них помнят, но воспоминания эти носят некий налет иронии: "Вот, дескать, был такой чудак, который считал..."
Но время - то самое, о котором столько споров! - работает, по всей вероятности, именно на гипотезу Козырева.
Фиаско второго закона термодинамики
Н. А. Козырев был астрономом. И естественно, что он стал подбирать ключи к мировым законам не на Земле, а во Вселенной. В 1953 году он пришел к парадоксальному выводу: в звездах вообще нет никакого хода энергии извне.
Надо сказать, что у Николая Александровича были для такого суждения свои резоны. Еще в 1850 году немецкий физик Р. Клазиус сформулировал постулат, который впоследствии был назван вторым законом термодинамики. Вот как он звучит: "Теплота не может сама собой переходить от более холодного тела к более теплому".
Утверждение, вроде бы, самоочевидное: всем доводилось наблюдать, как, скажем, выключенный утюг постепенно становится все более холодным, но никто не видел, чтобы он вдруг стал нагреваться, забирая тепло из окружающего пространства. И все-таки против постулата Клазиуса в свое время выступали многие известные ученые - Тимирязев, Столетов, Вернадский. Даже Циолковский назвал такое суждение антинаучным, поскольку из постулата Клазиуса вытекала неизбежность тепловой смерти Вселенной.
Если все тела самопроизвольно охлаждаются, гласила она, то в конце концов со временем все звезды во Вселенной погаснут. Значит, наступит, что называется, конец света?
Сто с лишним лет назад два великих ума того времени - Гельмгольц и Кельвин - казалось бы, решили загадку. Звезды - это огромные сгустки газа. Сжимаясь под действием гравитации, они нагреваются до миллионов градусов и обогревают Вселенную. Но... расчет показал, что при такой схеме работы наше Солнце должно было израсходовать всю свою энергию задолго до того, как на нашей планете проявились бы первые проблески жизни.
Затем наступила очередь другой точки зрения: звезды стали считать сначала ядерными, а потом и термоядерными реакторами. Но и здесь не все гладко: эксперименты и расчеты показывают, что температура внутри Солнца гораздо меньше той, что требуется для поддержания термоядерной реакции.
Таким образом, получается, что недостающую энергию звезды берут из окружающего пространства. Однако само по себе пространство не может быть источником энергии - оно для этого достаточно пассивно. Но, с другой стороны, пространство неотделимо от времени: помните мы с вами говорили о пространства-времени?..
Но тогда что же представляет собой само время? Не является ли оно своеобразным вечным двигателем Вселенной? Как говорил главный герой романа М. Анчарова "Самшитовый лес" изобретатель Сапожников, если в поток времени поставить вертушку, она закрутится.
Но что это за поток? Справедлив ли для него закон сохранения энергии? И откуда он эту самую энергию берет?.. Вот сколько вопросов, и все они требуют обстоятельных ответов.
Закон сохранения энергии был выведен в XXVII веке в результате многочисленных экспериментов с различными движущимися телами. К середине XIX века этот закон был распространен не только на чисто механические движения, но и на другие виды процессов, в частности тепловые. Не случайно в термодинамике этот закон называют первым началом, подчеркивая тем самым его важность.
Но второй закон термодинамики, тот самый постулат Клазиуса, о котором мы говорили, гласит, что тепло (энергия) из системы куда-то все время утекает. Куда? Во что оно переходит? Точного ответа на эти вопросы пока нет. Но это вовсе не значит, что закон сохранения энергии во Вселенной нарушается.
Возьмем хотя бы такую аналогию. Вы видите у человека на руке часы, которые не надо заводить. Что, в них работает вечный двигатель? Вовсе нет. Хитроумный механизм использует, либо механическую энергию движений самого человека, либо разность температур между его телом и окружающей средой, либо энергию естественного и искусственного света.
Так и с потоком времени. Если мы не знаем, откуда он берется и куда уходит, это вовсе не значит, что мы можем говорить о нарушении основных законов природы. Так считал Козырев, так считают сегодня многие ученые. И надо сказать, жизнь с каждым годом позволяет им все более утвердиться на этой точке зрения.
В свое время тот же Козырев обратил внимание на двойные звезды. Эти образования могут состоять из звезд разных классов, но объединившись в пару, они обретают удивительно схожие черты - одинаковую яркость, спектральный тип и т. д. Возникает впечатление, что главная звезда воздействует на свой спутник и постепенно передает ему нечто, изменяющее его облик. Но что именно? Межзвездные расстояния достаточно велики, чтобы исключить влияние обычных силовых полей. На таких расстояниях работают только силы гравитации и... время. Силы гравитации удерживают небесные тела в одной системе, а время, может статься, помогает им обмениваться энергией.
Свою догадку Козырев пробовал проверить на ближайшей к нам небесной паре: Земля - Луна. Так он пришел к гипотезе о лунном вулканизме, впоследствии получившем подтверждение на практике. Потом его внимание привлекли "черные дыры". Ведь их тоже можно считать в некотором роде сверхплотными звездами - коллапсарами с огромным полем тяготения. Туда, в эти "дыры", скорее всего, и утекает энергия из нашей Вселенной. Но безвозвратно ли она утекает?
Стрела времени
То, что на сегодняшний день нам известно о строении Вселенной, позволяет считать, что ее энергия утекает не безвозвратно. Рано или поздно процесс поглощения вещества "черными дырами" может прекратиться, и тогда начнется обратный процесс - выход энергии и вещества наружу. Быть может, начиная с этого момента, и время потечет вспять?
Правда, весь предыдущий опыт человечества пока говорит о том, что большинство событий и явлений, с которыми мы имеем дело в повседневной жизни, не обладают обратимостью, человек может только стареть, разбитая чашка никогда уже не станет целой, молоко, разлившееся из опрокинутой бутылки, никогда не соберется в нее вновь...
Однако многие явления обладают обратимостью: автомобиль может проехать сначала в одну сторону, а потом вернуться, день сменяется ночью, а потом снова приходит день, все молекулы участвуют в беспорядочном броуновском движении... Откуда возникает необратимость, если законы движения обратимы?
Вопрос непростой. О нем не случайно говорят как о парадоксе обратимости. Споров вокруг него было немало, пока Л. Больцман все-таки не нашел решение проблемы. Вот ход его рассуждений.
Капля сиропа, расплывшаяся в воде, может снова собраться. Тепло может перейти обратно к тому из брусков, который раньше был более горячим. Газы, выпущенные из двух баллонов в общий сосуд, могут когда-либо снова разделиться... Все эти процессы в принципе возможны хотя бы потому, что из свойств механического движения молекул следует, что возможны как перемешивание газов, так и обратный ему процесс. Ведь атомы и молекулы движутся хаотично, а раз имеется обратимость в движениях отдельных атомов, значит возможно и обратимое поведение всего их сообщества. Категорического запрета на это нет. А то, что мы не наблюдаем их в повседневной жизни, говорит лишь о том, что обратные явления по сравнению с прямыми происходят очень и очень редко. Может случиться так, что за всю историю Вселенной нам не доведется их наблюдать, но это вовсе не значит, что они не могут происходить вообще.
Эту идею впоследствии поддержал уже известный нам Н. А. Козырев. Он предположил, что все известные законы движения - лишь некоторая приближенная форма точных законов, которые еще предстоит открыть. И если в приближенных законах соблюдается обратимость, то точные законы будут обладать обратимостью, хотя вполне возможно, она и будет выражена достаточно слабо.
Косвенным подтверждением этих высказываний можно, пожалуй, считать открытие не столь давно одной не совсем обычной элементарной частицы. Речь идет о нейтральном К-мезоне. Эта нестабильная, распадающаяся частица "различает" прошлое и будущее; два направления времени для нее не симметричны.
Тогда получается, что направление времени связано с направлением большей части процессов во Вселенной? Именно такую догадку выдвинул в свое время английский физик Артур Эддингтон. Он высказал предположение, что направление течения времени связано с расширением Вселенной, и назвал это явление "стрела времени". В тот момент, когда расширение сменится сжатием, может повернуться в другую сторону и "стрела времени".
Так это или не так, еще предстоит разобраться нашим потомкам. А для этого нужно понять, из чего же именно состоит поток времени.