Джон Зіман · Незворотність · LRB 18 березня 1982 року
Джон Зіман
"Ніхто не сприйме мене серйозно", - скаржиться науковий піонер, досліджуючи далеко вперед. Ми повністю співчуваємо: але нелегко «сприймати серйозно» припущення, яке, здається, дико розходиться з нашими комфортними уявленнями про реальність. ‘Земля обходить Сонце? Скрипці. '' Чоловіки походили від мавп? Pshaw! ’‘ Дрейфуючі континенти? Що б далі не було? ’Як прикро висміювати, і все ж наскільки важко виділити одну таку ідею з тисячі, яка, зрештою, не така кривдна, як здається спочатку.
Певною мірою на нас повинна впливати репутація прихильника. Галілей втратив багато доброзичливих вух, здаючись занадто розумним наполовину, тоді як скромного і тверезого вченого, як Дарвін, треба було уважно слухати. Актуальність цієї репутації для розглянутої теми також є важливим фактором: багато відомих науковців спокушалися затрубити в трубу своїх ідіосинкратичних забобонів, що перевищують їхні експертні знання. Але Ілля Пригожин виграв Нобелівську премію з хімії 1977 року саме за такий теоретичний твір, на якому базується ця книга. Він є не тільки професором як у Вільному університеті Брюсселя, так і в Техаському університеті: він також людина із широкими культурними інтересами, дуже енергійний та ефективний у державних справах, пов'язаних з наукою та освітою. Його нові ідеї щодо фактора часу у фундаментальній фізичній теорії слід сприймати дуже серйозно.
Манера виступу також впливає на нашу реакцію, і професор Пригожин бездоганно подає свої аргументи. Я вважав, що деякі його схеми були трохи схематичними, але я не думаю, що він міг би зробити свою справу в більш приємному або переконливому стилі.
На щастя, життя не таке. Наш найглибший досвід стосується реальності незворотності: «Троянда, яка колись вицвіла назавжди, вмирає». Показ фільму назад створює фарсову фантазію, а не прийнятну альтернативну історію. Як ми можемо прийняти математичну теорію, яка, здається, суперечить цьому суттєвому факту як людського існування, так і Всесвіту, в межах якого вона еволюціонувала?
Звичайну відповідь на цей виклик класичній механіці дав близько ста років тому Людвіг Больцман, який звернув увагу на практичну незворотність будь-якого процесу, що породжує розлад. Наприклад, коли відкривається новий пакет, картки мають стандартну послідовність, номер за номером та масть за маскою: перетасуйте її кілька разів, і цей порядок буде втрачено. Як би довго ви не перетасовували зграю до мільйонів разів, одна і та ж послідовність ніколи не повернеться: перехід від порядку до розладу ніколи не можна змінити. Проте кожен конкретний крок перетасовки, як і кожна взаємодія між частинками газу або рідини, цілком може бути повернутий назад, не виглядаючи абсурдним. Іншими словами, очевидна асиметрія між минулим і майбутнім у звичайному макроскопічному світі годинників, хризантем, двоюрідних братів та хронологій є ілюзією, і не обов'язково застосовується серед атомів, електронів та подібних "мікроскопічних" сутностей.
Майже для всіх практичних цілей ця відповідь слугувала цілком адекватно. Зокрема, Больцман продемонстрував формальний зв’язок між цим розмитим філософським поняттям зростаючого безладу та точним термодинамічним принципом постійно зростаючої ентропії, який вже був розроблений для пояснення нескінченного різноманіття природних та штучних процесів - погоди, парових машин, електричних батарей, хімічні реакції тощо. Одним з найбільш втішних моментів у вивченні теоретичної фізики є вивчення доказу "теореми Н-Больцмана", який показує, як статистичний підхід до механіки, де усереднюються властивості, скажімо, величезної кількості атомів у крихітній міхур газу, призводить саме до знайомих рівнянь між такими повсякденними величинами, як тиск і температура, енергія та об'єм, тепло, що стікає, і робота, яка може бути виконана.
Донедавна теоретичні дослідження Іллі Прогожина лежали в рамках цієї усталеної парадигми. Зокрема, він надзвичайно розширив наше уявлення про роль незворотних термодинамічних процесів у природному світі. Традиційна асоціація таких процесів пов’язана з нудною одноманітністю, розпадом і смертю. Нас попередили про неминуче зниження температури Сонця, про тенденцію у всьому до все більшої кількості безладу і випадковості, що завершиться "тепловою смертю" Всесвіту, порожнього, холодного і нудного, як їдальня надлишковий завод у неділю ввечері взимку.