Жертва познания. Естественная история превращения

3.2. Второй закон

Если сумма не меняется никогда, откуда тогда нужда? Первый закон, взятый в одиночку, рисует мир, в котором можно устроиться навсегда: энергия не исчезает — значит, однажды полученного должно хватить на вечность, крути его по кругу и живи. Но кофе в чашке остывает и никогда не нагревается сам. Завод не работает на вчерашнем угле. Тело, накормленное вчера, к утру снова голодно. Что-то расходуется в мире, где ничто не может исчезнуть, — и это «что-то» есть предмет второго закона.

Расходуется не количество — качество. Энергия, совершив работу, не пропадает, но опускается: из сосредоточенной становится рассеянной, из способной толкать — неспособной ни на что. Тепло, ушедшее из чашки в воздух комнаты, никуда не делось, каждая его доля на месте — но собрать его обратно и вскипятить им чашку нельзя. Оно разменяно — окончательно и для всех. Так купюра, разменянная на медяки и рассыпанная по площади, формально цела: сумма та же, монеты существуют. Но купюры больше нет, и никто не соберёт её из этой пыли. Первый закон следит за суммой и находит её неизменной; второй смотрит на достоинство монет — и видит, что оно убывает всегда, при каждом обмене, без исключений. У этой убыли есть имя: энтропия. Слово звучит холодно и научно, но означает простую вещь — меру разменянности мира, долю энергии, которая ещё есть, но уже ни на что не годна.

И вот главное: этой убылью оплачен всякий порядок. Самый крупный пример висит над головой. Земля отдаёт в космос почти ровно столько энергии, сколько получает от Солнца, — по количеству её счёт с небом сходится в ноль, и первый закон, глядя на этот баланс, не нашёл бы, на что жить планете. Но получает она энергию собранной — плотным горячим светом, — а возвращает разменянной: тусклым тепловым излучением, разошедшимся во все стороны. Вся жизнь на планете, все леса, ветры и города существуют на этой разнице курса: не на притоке энергии, которого нет, а на притоке порядка, который есть. Земля — меняльная лавка, живущая с размена; и Солнце оплачивает этот размен собственным сгорающим веществом — самой буквальной валютой из всех возможных.

Второй закон разрешает собирать структуру — кристалл, дом, библиотеку, город — но только за счёт того, что где-то рядом рассеется больше, чем здесь соберётся. Холодильник наводит холодный порядок в своём ящике — и греет кухню сильнее, чем остужает ящик: приложите ладонь к его задней стенке, там всегда тепло, и этого тепла больше, чем отнятого у молока холода. Комната убрана — человек вспотел, и его обед, вчерашний солнечный свет, ушёл в это тепло. Город стоит стройными кварталами — где-то сожжены пласты угля, и дым этот не вернётся в пласт. Куда ни посмотри, порядок локален, а плата за него глобальна: остров собранного посреди растущего моря рассеянного, и море поднимается ровно потому, что остров насыпан. Вселенная не запрещает строить. Она выставляет счёт — теплом, — и счёт всегда больше стройки.

Соблазнительно увидеть в этом лазейку: а нельзя ли сортировать даром? В девятнадцатом веке физик Максвелл придумал существо, которое с тех пор носит его имя, — крошечного демона у заслонки между двумя половинами сосуда. Демон пропускает быстрые молекулы направо, медленные налево — и, не совершая работы, разделяет тёплое и холодное, наводит порядок из ничего, посрамляя второй закон. Демона разгадывали почти столетие, и разгадка стоит всей задачи: чтобы сортировать, надо видеть, помнить и решать, а видеть, помнить и решать — это тоже работа, и её цена, если сосчитать честно, всегда превышает выигрыш от сортировки. Демон не опровергает счёт — он просто не заметил, что сам в него включён. Наблюдение стоит. Знание стоит. Даже выбор — быструю пропустить, медленную задержать — имеет термодинамическую цену, и она не прощается никому, включая демонов.

С этим счётом приходит и направление. Первый закон обратим: он одинаково доволен фильмом, пущенным вперёд и назад, — суммы сходятся в обе стороны. Пустите назад плёнку с маятником или летящим мячом — и подделки никто не заметит: механика без трения не различает направлений. Но пустите назад костёр — дым стекается из неба в трубу, пепел срастается в поленья, тепло комнаты собирается обратно в огонь, — и подделка очевидна ребёнку. Всё, что ребёнок здесь опознал, — это второй закон: единственный из физических законов, который отличает вперёд от назад. Чашка падает и разбивается; осколки не собираются в чашку. Сливки расходятся в кофе; кофе не расслаивается обратно. Капля чернил расходится в стакане; вода не соберёт её обратно в каплю. Всё это — один и тот же запрет, увиденный в разных декорациях: разменянное не собирается само. Стрела времени, которую мы чувствуем кожей — вот это уже случилось, этого уже не вернуть, — не человеческое переживание, наложенное на безразличный мир; она вбита в само вещество. Необратимость — не то, что мы думаем о мире. Это то, что мир делает.

Важно не спутать два закона, потому что их путают постоянно, и путаница льстит. Первый говорит: не получишь сверх внесённого. Второй говорит больше и хуже: даже внесённое ты не получишь обратно целиком. Всякий обмен идёт с убылью; всякое действие оставляет мир чуть более разменянным, чем застало: самой операции размена сопутствует безвозвратная усушка, и её не покрывает никто. В бытовом «за всё надо платить» слышен только первый закон. Второй звучал бы так: за всё надо платить, и часть платы сгорает при передаче — не достаётся никому. Первый оставляет надежду хотя бы на честный обмен без потерь; второй отбирает и её: обмен без потерь — такая же несуществующая строка в книге мира, как выдача без вклада.

И снова, как и у сохранения, у этого счёта нет счетовода. Энтропия — не наказание за дерзость строить и не налог, придуманный завистливым мирозданием. Рассеяние растёт не потому, что кто-то взимает, а потому, что рассеянных состояний неизмеримо больше, чем собранных, и мир, перебирая свои состояния, просто чаще оказывается в тех, которых больше. Осколков у чашки — мириады вариантов, целая чашка — один; вот и вся мистика необратимости. Закон не карает порядок — он лишь делает его дорогим и временным. Каждая структура в мире, от кристалла до библиотеки, — это взятый у рассеяния островок, за который непрерывно вносится тепловая плата; перестань вносить — и остров уйдёт под воду не от чьего-то гнева, а от простой статистики.

Отсюда следует вещь, которую стоит проговорить отдельно: порядок нельзя купить — его можно только арендовать. Разового платежа не существует. Дом, построенный и оставленный, начинает возвращаться в землю с первого дня; сад без прополки зарастает за сезон; язык без говорящих мертвеет; даже надпись на камне, самая упрямая из человеческих структур, — это лишь очень медленная сдача позиций, а не победа. Всё, что выглядит как обладание порядком, при ближайшем рассмотрении оказывается непрерывным потоком платежей, который просто ещё не прервался. Второй закон превращает всякое «иметь» в «поддерживать» — и в этом смысле у вселенной нет собственников, одни арендаторы с бессрочным счётом.

Так вторая опора встаёт рядом с первой, и вместе они очерчивают положение всякого, кто хочет что-то построить в этом мире. Первый закон отвечает за количество: из ничего — ничего. Второй — за направление и убыль: всё собранное оплачено рассеянным, и платёж не возвращается. Но есть и третий предел, не похожий на эти два: он говорит не о том, сколько стоит получить, и не о том, что сгорает при передаче, а о том, что некоторые вещи нельзя иметь одновременно — ни за какую плату.

3.3. Неопределённость

Первые две опоры говорили о плате в привычном смысле: чтобы получить, внеси; при передаче — потеряй. Третья устроена иначе. Она говорит не о том, сколько стоит вещь, а о том, что некоторые пары вещей нельзя иметь вместе — ни за какую цену, ни при каком старании, ни с каким инструментом. Это не дороговизна, которую можно осилить, накопив побольше. Это несовместимость, у которой нет цены, потому что предложение снято с торгов.

В глубине вещества этот предел выглядит так: у частицы нельзя одновременно знать точное положение и точную скорость. Чем резче ты видишь, где она, тем меньше можешь сказать, куда и как быстро она движется; чем точнее схвачено движение, тем сильнее размыто место. Это соотношение носит имя Гейзенберга, и с ним связано самое устойчивое недоразумение во всей физике. Долго казалось — и до сих пор часто пересказывается, — что дело в грубости измерения: чтобы увидеть электрон, надо осветить его, свет толкает его, и потому, узнав место, мы сами испортили скорость. Объяснение утешительное: выходит, предел — в неуклюжести наших рук, и руки поумнее когда-нибудь обойдут его. Но объяснение неверно. Предел стоит не между нами и частицей — он стоит внутри самих величин. Положение и скорость у частицы устроены так, что определённость одной существует за счёт неопределённости другой; у них общий бюджет резкости, и бюджет этот нельзя увеличить, его можно только делить. Никакой прибор, сколь угодно деликатный, не обойдёт это — как никакая точность черчения не построит треугольник с двумя прямыми углами. Мы не мешаем частице иметь обе определённости. Их обеих попросту не существует вместе.

Чтобы почувствовать, что здесь нет квантового колдовства, не нужен ускоритель — достаточно звука. У ноты есть высота и есть момент, когда она прозвучала, и эти две определённости враждуют точно так же. Чистый, долгий тон имеет безупречную высоту — но размазан во времени: спросите, «когда» звучало это ля, и ответ будет — всю минуту. Короткий щелчок безупречно расположен во времени — но спросите его высоту, и ответа нет: щелчок не имеет ноты, в нём смешаны все частоты сразу. Хотите точнее момент — жертвуете высотой; хотите чище тон — жертвуете моментом. Между щелчком и вечным тоном лежит вся музыка: каждая реальная нота — компромисс, ровно настолько определённая по высоте, насколько согласилась расплыться во времени. Всякий звукорежиссёр и всякий радиоинженер живёт внутри этого компромисса ежедневно и не видит в нём мистики: таково устройство любой волны. Квантовая механика добавила к этому лишь одно, но сокрушительное: вещество тоже волна. И потому теснота, знакомая музыканту, оказалась вшита в сам фундамент материи — не как помеха знанию, а как форма существования.

Конец ознакомительного фрагмента.

Текст предоставлен ООО «Литрес».

Прочитайте эту книгу целиком, купив полную легальную версию на Литрес.

Безопасно оплатить книгу можно банковской картой Visa, MasterCard, Maestro, со счета мобильного телефона, с платежного терминала, в салоне МТС или Связной, через PayPal, WebMoney, Яндекс.Деньги, QIWI Кошелек, бонусными картами или другим удобным Вам способом.