Время и современная физика - Зайцева Г.А.
Скачать (прямая ссылка):
10
тем; чтобы близнецы встретились, ракета должна вернуться обратно, то есть рано или поздно изменить направление движения, испытав тем самым ускорение. Система отсчета, связанная с ракетой, теперь не инерциальна, и переход к ней требует обращения не к специальной, а к общей теории относительности. Согласно общей теории относительности, переход к ускоренно движущейся системе отсчета эквивалентен появлению поля тяготения (гравитации), а это поле в свою очередь изменяет ход времени. Расчет показывает, что эффект скорости в одной системе отсчета в точности совпадает с эффектом тяготения в другой, так что парадокс снимается. Можно, впрочем, заметить, что общая теория относительности появилась лишь через пять лет после того, как Ланжевен сделал свое замечание. В течение этого времени парадокс был неразрешим, и Бергсон (хотя он и был философом-идеалистом) по тогдашнему состоянию науки не делал никакой ошибки, находя противоречие в рассуждениях Ланжевена.
Мы хотим обратить внимание читателя на прекрасное изложение во второй части книги вопроса о световом конусе. Он связан с важнейшей проблемой однонаправленности времени, для которой Эддингтон ввел наглядный и изящный термин «стрела времени», получивший широкое распространение как в физической, так и в философской литературе. Следует отметить, что в отличие от всех предыдущих вопросов, достаточно ясных, вопрос о стреле .времени и тесно связанной с ней необратимости еще ждет своего окончательного решения.
Третья часть книги посвящена одному из подходов к этой проблеме — его можно назвать статистическим. .Математическим орудием здесь служит понятие вероятности, основные физические идеи берутся из.статистической термодинамики или из теории информации. Необратимость времени трактуется с термодинамических позиций. Основная идея проста, ее можно пояснить таким шуточным примером. Жена вашего знакомого уехала на дачу; после этого вы дважды его посетили, но не можете вспомнить, какой из визитов был раньше и какой позже. Однако вы соображаете, что один раз в квартире еще был порядок, другой раз— хаос. Вывод ясен — цорядок был раньше, а хаос воцарился позже. Физики придумали количественную меру беспорядка— энтропию. Большая систе-
11
Ма при отсутствии внешних организующих сил (в нашем примере — женской руки) развивается во времени так, что энтропия возрастает. Сторонники статистического подхода считают, что только возрастанием беспорядка и задается направление времени...Элементарные "процессы полагаются полностью обратимыми; необратимость возникает от сочетания большого числа элементарных взаимодействий. Подобные воззрения представляют несомненный интерес, но правильность их отнюдь не доказана современной наукой. Это область трудных, далеко еще не решенных вопросов, лежащих на переднем крае научного исследования.
Прежде всего возникает очень общий вопрос: сводится однонаправленность времени только к необратимости физических процессов или однозначное, направление (стрела) времени имеет более широкий смысл? Следующий, более конкретный вопрос: проявляется необратимость только в макроскопическом масштабе или она свойственна и элементарным процессам? Эти вопросы в настоящей книге по существу даже не поставлены. В мир микроявлений вводит читателя последняя, четвертая часть книги — но только вводит. Под «новой» физикой здесь имеется в виду квантовая механика — физика микромира в ее первоначальных основах. Вероятностный характер физических законов приобретает в этой области более глубокий смысл, чем в макроскопической статистике, о которой шла речь в третьей части. В обоих случаях эти непривычные для нашего мышления представления дают повод для субъективистских ошибок. В макрофизике такие ошибки связаны с понятием информации, в микрофизике — со значением процесса измерения и его влиянием на состояние системы.
Начнем с более общего вопроса — понятия условной вероятности и теоремы Байеса. Мы позволим себе пояснить эту теорему на примере, как нам кажется, более наглядном, чем приводимый в тексте. Вероятность того, что человек закончит свою жизнь тем или иным образом, зависит от его основной профессии. Пусть мы имеем медицинские карточки большого числа людей, на которых указано, как произошла их смерть. Отберем карточки людей, которые погибли при автомобильной катастрофе. Разделив их число на общее число карточек, мы получим вероятность смерти при автомобильной аварии В(Са).
12
Если на карточках указана еще и основная профессия, то мы можем отобрать карточки автоводителей. Пусть и этих карточек достаточно много. Тогда внутри последней выборки мы можем сделать ту же операцию, что и вначале: разделить число водителей, умерших при аварии, на общее число водителей. Мы получим вероятность смерти человека в автомобильной аварии при условии, что его основная профессия—водитель. Это и есть условная вероятность. Она обозначается как В(Са|Пв). Естественно ожидать, что для автоводителей вероятность смерти при автомобильной аварии окажется больше, чем для людей вообще: В(Са|Пв)>В(Са). Но сейчас нас интересует другое: если человек погиб при автомобильной аварии, то какова вероятность, что он водитель. По принятой системе она должна обозначаться как В(Пв|Са). Чтобы найти эту условную вероятность, мы должны сделать следующую выборку. Сначала отберем карточки людей, погибших при автомобильной катастрофе, а потом уже только среди них — карточки автоводителей. При этой выборке попутно мы узнаем и полную вероятность того, что любой человек по основной профессии водитель В(Пв).
