Направление времени. Обратимость фундаментальных законов физики, описывающих фундаментальные уровни мира посредством уравнений, инвариантных относительно инверсии времени, вступает в противоречие с необратимостью явлений реального мира. Это противоречие было осознано как 'проблема необратимости', как парадокс времени во второй половине XIX века.

Различие между 'до' и 'после' (т.е. направленность времени, или стрела времени) на фундаментальном уровне описания для физика не существует. Вместе с тем, когда мы имеем дело с физическими явлениями в экспериментальной деятельности, на практике, или с явлениями из области биологии, геологии, истории, антропологии и других, мы видим, что 'до' и 'после', и даже прошлое и будущее, играют различную роль, что существует направленность времени. В такой ситуации естественно встает вопрос: каким образом из фундаментальной концептуальной схемы физики, из симметричного во времени мира, может возникнуть направленность времени.

Разделим физическое теоретическое знание на уровни: фундаментальный и локальный. Фундаментальный - это законы, которые действуют в соответствующих локальных областях (три закона механики, например). Локальные - это теории, которые, опираясь на фундаментальную теорию, говорят об узкой конкретной области физических явлений (например, аэродинамика, молекулярная физика:). Конструкции времени различны на этих уровнях в некоторых отношениях. Это различие касается, прежде всего, направленности времени. Все фундаментальные уравнения инвариантны относительно знака времени, т.е. время не направлено. В то же время много уравнений, которые необратимы во времени. Они, как правило, касаются более частных, локальных явлений. При этом происходит понижение уровня абстракций. Это уравнения процессов с трением, уравнения теплопроводности, и др. В литературе сформулировано несколько, так называемых, стрел времени, т.е. выявлено несколько видов необратимых процессов, которые могли бы коррелировать с направленностью времени: энтропийная, волновая, космологическая стрелы и другие, например, связанные с необратимостью процесса измерения в квантовой физике.

Последнее время помимо проблемы направленности времени возникает неясность относительно упорядочения времени. Кажется, возможен положительный ответ на вопрос: не нарушается ли где-то на фундаментальном или локальном уровне отношение порядка, с которым наряду с течением, связана, прежде всего, наша интуиция времени?

Если обратиться к экспериментальным результатам, то сегодня все они свидетельствуют о наличие у времени порядка. Вместе с тем, теории допускают отсутствие этого свойства при определенных условиях. Так, отношение порядка не нарушается в специальной теории относительности внутри светового конуса. За его пределами он является неопределенным.

Конструкция времени как последовательности точечных моментов, кажется, не реализуется в определенных видах физических процессов. Так, обратимся к началу вселенной, к Большому взрыву. В соответствии с классической физикой время началось в тот момент, когда пространство было бесконечно плотным и занимало одну точку. До этого моментов времени не было. В соответствии с квантовой физикой свойство времени как последовательности, порядка начинается не при Большом взрыве, а несколько позднее, где-то через время Планка, через десять в минус сорок третьей степени секунд, после Большого Взрыва. Сам Большой Взрыв не содержит какого-либо определенного временного порядка.

Другим примером отсутствия порядка, последовательности времени сможет служить, видимо, то, что произойдет внутри черных дыр и при конечном повторном разрушении вселенной, при Большом Сжатии. В том и другом случае в соответствии с классической физикой, как и при Большом Взрыве, физический мир сожмется до бесконечной плотности, и результирующие гравитационные силы разорвут пространство-время, нарушат пространственно-временной порядок.

Третий пример. Считается, что в субмикроскопических масштабах квантовые эффекты тоже деформируют и разрывают структуру пространства-времени.

Эти вопросы, касающиеся названных трех примеров, остаются еще открытыми, поскольку такие эффекты экспериментально еще не обнаружены. Но теории об этом уже говорят. И в частности, одна из интерпретаций квантовой механики - квантовая механика с параллельными вселенными и квантовой концепцией времени, - говорит о том, что классическая концепция времени как порядка, последовательности моментов не может быть истинной, хотя и обеспечивает хорошее приближение во многих областях вселенной.

Что касается потока времени (течения времени), то эти слова не имеют смысла в теоретической физике. Другими словами, теоретическая физика ничего не может о них сказать.

В.П.Казарян