Энтропия возрастает, поскольку путей (микросостояний) к ее увеличению больше, нежели чем к уменьшению. Как можно заметить, такое утверждение предполагает, что изначально энтропия была низкой. Эта идея, которая известна как гипотеза о прошлом, вместе с предложенной Больцманом связью микро- и макромира дает нам возможность понять, что скрыто за вторым законом термодинамики.

Некоторую ясность можно внести, снова сравнив время с пространством. Мы четко видим, что существует стрела времени, но не существует «стрелы пространства». Можно отличить «верх» от «низа», но лишь потому, что живем мы рядом с Землей, и она влияет на нас силой тяжести. Для космонавта, парящего в невесомости, все стороны одинаковы.

Давайте подумаем. Здесь, на Земле, некая стрела пространства имеется, позволяя нам отличить верх от низа. Но это не работа законов физики, а следствие особой конфигурации материи рядом с нами, наличия большой, влияющей на нас планеты. Это случайность. Но может быть, то же самое происходит и со временем?

Такое возможно, а на самом деле именно так и есть. Допустим, мы знаем, что в данный момент энтропия Вселенной низка. Тогда мы можем предсказать, что в будущем она повысится, а в силу обратимости законов физики — сделать вывод, что в прошлом она также была выше. То есть выходит, что мы живем в какой-то особый момент истории, в который энтропия аномально низка.

Никто не верит, что это правда. Фундаментальная симметрия между прошлым и будущим нарушается граничным условием, которое распространяется на историю Вселенной или, по крайней мере, на ее видимую часть и предполагает очень низкую начальную энтропию.

Наша Вселенная расширяется. Примерно 14 миллиардов лет назад все, что мы видим сейчас, было сжато в очень горячее, очень плотное, быстро расширяющееся тело. Лучшая теория современной науки (общая теория относительности Эйнштейна) позволяет, экстраполируя развитие Вселенной в прошлое, говорить о наличии «сингулярности» бесконечной плотности, с маркировкой «Большой взрыв». Это утверждение верно не потому, что такая сингулярность действительно существовала, а потому, что сама теория перестает работать. Когда-нибудь мы лучше поймем гравитацию и расширяющуюся Вселенную, и это, надеюсь, позволит нам выяснить, что же произошло в тот момент, который мы называем Большим взрывом.

Пока же мы можем порадовать себя лишь тем, что можем сказать, что было сразу после него. Об этот нам многое говорят и теория, и наблюдения. Вселенная состояла из горячей, плотной плазмы, равномерно распределенной по всему пространству.

По аналогии с газом в баллоне можно сказать, что в таком состоянии материя имеет максимальную энтропию. Однако Вселенная в целом, огромная и массивная, ведет себя совсем не так, как газ. Решающее значение приобретает гравитация, которая нарушает равномерное распределение: собирает материю в одних областях и опустошает другие. Именно так и происходило миллиарды лет: из равномерного состояния формировались звезды, галактики и скопления. При этом энтропия возрастала. При наличии сильной гравитации частицам проще образовывать сгустки, чем равномерно распределяться. Поэтому в любом начальном состоянии, если каким-то случайным образом выбрать его из числа возможных, Вселенная имеет неимоверно меньшую энтропию, чем в будущих.

Мы не знаем, почему Вселенная начала существование с низкоэнтропийного состояния, в котором гораздо меньше микросостояний, чем при высокой энтропии. Такое состояние должно быть чем-то обусловлено. Этот вопрос изучает космология, которую мы пока что оставим в стороне.

Важно то, что Вселенная, за которой мы наблюдаем, действительно развивалась из состояния с низкой энтропией, которая с тех пор постоянно растет. Именно этим мы и обязаны существованию времени. Рядом с Землей для нас существует стрела пространства. Точно так же рядом (если так можно сказать) с Большим взрывом существует стрела времени.

Ученым еще многое предстоит объяснить. Стрела времени проявляется в памяти, старении, причинности и многом другом. Мы говорим о «термодинамической» стреле времени, предполагаем, что именно в ней первооснова всех этих аспектов, но мы не показали этого на практике. Такие вопросы все еще остаются загадкой для исследователей.

На нарисованной нами картине мира стрела времени не обусловлена фундаментальными законами физики. Она является эпифеноменом — побочным продуктом того, что Вселенная началась в состоянии с низкой энтропией и постоянно стремится ее повысить. Направленность или течение времени не является частью фундаментальной архитектуры реальности, которая не делает различий ни между движением в прошлое или будущее, ни между разными моментами времени.

Здесь уместно заметить: с этим согласны не все. Рассказанная нами история, вероятно, ближе всего к «стандартной» точке зрения ученых и философов, которые размышляли о таких вещах. Однако она не является общепринятой. Физика здесь довольно хорошо изучена, но есть альтернативные философские взгляды. Если они окажутся верными, это когда-нибудь улучшит понимание физики. Поэтому следует их рассмотреть.

Снова встает вопрос в том, что следует считать «реальным». Когда мы говорили о пространстве, мы сравнивали две идеи: о том, что пространство — это отдельная субстанция сама по себе, и о том, что оно — лишь способ организации отношений между объектами. В любом случае нет оснований считать, что какие-то части пространства реальны, а другие — нет. При разговоре о времени такие основания выходят на первый план. Традиционно принято считать реальным только текущий момент времени, «настоящее»: прошлое уже прошло, а будущее еще не наступило. По сравнению с настоящим они нереальны.

Мнение о том, что реально лишь настоящее, называется презентизмом [13] , что и понятно. Противоположный ему взгляд — этернализм [14] , сторонники которого говорят, что все моменты времени одинаково реальны, то есть рассматривают блочную вселенную, весь четырехмерный блок пространства-времени. Именно с этой точки зрения мы исходили в некоторых рассуждениях выше.

Презентизм и этернализм — не единственные варианты. Среди тех, кто склонен к презентизму, есть и такие, кто размышляет о разности между прошлым и будущим. Прошлое изменить нельзя, но есть уверенность в том, что наши поступки в настоящем могут повлиять на будущее. Отсюда возникает третья заманчивая точка зрения: поссибилизм [15] , или теория «растущего настоящего». Поссибилисты считают реальными и прошлое, и настоящее, но отказывают в этом будущему.