В кино вышел новый фильм Кристофера Нолана «Довод». Его запутанный сюжет основан на фантастическом допущении: «Что если наука сможет обращать объекты во времени?» Журнал «За науку» посмотрел «Довод» вместе с ученым, который занимается исследованиями именно на эту тему, — с Андреем Лебедевым, сотрудником лаборатории физики квантовых информационных технологий МФТИ, разбираемся в доводах фильма.
яипортнэ и ямерВ
В фильме
Главный герой посещает научный центр, где ему рассказывают про необычную технологию: инвертирование предметов во времени. Ученая из центра говорит, что энтропия этих предметов меняется в обратном направлении. Вещи с инвертированной энтропией движутся в противоположную от наблюдателя сторону, но не в пространстве, а во времени. Например, когда герой стреляет так называемой инвертированной пулей, она вылетает из мишени и залетает в пистолет.
В жизни
Энтропию можно определить как степень хаотичности. У воды энтропия больше, чем у льда: у льда молекулы сложены в кристаллическую решетку, а значит, лучше упорядочены. Если на некоторую систему никак не воздействовать, то она может двигаться только от порядка к хаосу: бросьте кубик льда в стакан с водой — кубик растает и превратится в воду. То есть система перейдет от состояния с меньшей энтропией к состоянию с большей энтропией. Согласно второму закону термодинамики, обратного перехода наблюдаться не может. Не может, если время движется вперед. Но уравнения, которые описывают природные процессы, — например, уравнение Шрёдингера — симметричны относительно времени. Законы физики не запрещают движение в прошлое.
Теоретически можно придумать инвертирующий алгоритм, который, например, найдет такое решение уравнения Шрёдингера, что запустится обратный процесс. Тогда мы будем наблюдать, как внутри стакана материализуется кубик льда — система перейдет из хаоса к порядку. Как будто видео с тающим кубиком включили задом наперед. Так это выглядит и в фильме. Однако это задача огромной вычислительной сложности: для создания такого алгоритма потребуется мощный квантовый компьютер и большое количество времени. Впрочем, в фильме технологию придумали в будущем, так что в этом он не сильно расходится с реальностью.
ыцитсач и ытемдерП
В фильме
Герои стреляют инвертированными патронами, и это выглядит необычно. Повреждение от пули, например, дырка в стекле появляется на экране раньше, чем выстрел. Потом кто-то стреляет обращенной пулей, пуля вылетает из дырки и влетает в пистолет, а повреждение затягивается, и стекло становится целым.
В жизни
Полет временно-обращенной пули в вакууме выглядел бы именно так. Однако чтобы стекло затягивалось, оно тоже должно быть инвертированным. Кроме того, если инвертированный предмет много взаимодействует с неинвертированным окружением, то окружение постепенно превратит этот предмет в обычный. Поэтому, чтобы пуля вела себя, как в фильме, нужно обращать не только ее, но и пистолет, и стекло, и воздух, и желательно стреляющего человека. В фильме есть момент, где это обыгрывается, и окружение «перетягивает одеяло на себя» — предлагаем читателю найти его самостоятельно.
В фильме
В попытке то ли внести ясность, то ли еще больше сбить с толку зрителя напарник протагониста рассказывает, что позитрон — это электрон, движущийся обратно во времени. Позитрон — античастица электрона, то есть частица-двойник с противоположными свойствами (электрический заряд и не только). Получается, инвертированные частицы — это античастицы?
В жизни
Благодаря симметричности уравнений — в данном случае уравнения Дирака — позитрон действительно можно считать электроном, движущимся в обратном направлении во времени, если еще и заряд изменить на противоположный. Однако Андрей Лебедев считает, что специально инвертированный электрон — это не то же самое, что позитрон. Если обратить электрон и посмотреть на его поведение, то он будет вести себя именно как электрон, только «в обратной перемотке», но не как позитрон.
я и Я
В фильме
В «Доводе» есть специальные установки, которые позволяют инвертировать не только неодушевленные предметы, но и человека. Перед тем как главного героя пропустить через эту установку, его предупреждают, что ему нельзя соприкасаться с неинвертированным собой, потому что произойдет аннигиляция.
В жизни
Аннигиляция — то, что случается, когда частица встречается с античастицей. И даже если бы инвертированные частицы являлись античастицами, то главный герой аннигилировал бы не только сам с собой, потому что те же самые частицы есть везде. Но инвертированный человек, как и предмет, вступая в контакт с нормальной средой, должен стать обычным. Что касается взаимодействия с самим собой, существование одновременно обычного и инвертированного объекта невозможно: он останется один, в какую бы сторону во времени его ни запустили. Интересный вопрос — возможно ли инвертирование человека в принципе? Если считать человека набором атомов, то возможно. Но как тогда поведет себя сознание, и как обращенное сознание будет выглядеть для стороннего наблюдателя? Человек будет думать наоборот? А что станет с его волей? Ведь если инвертировать кого-то, мы будем знать, что в определенный момент времени он будет находиться в конкретном состоянии, — как мы знаем, что в инвертированном стакане появится кубик льда. Но человек — не кубик льда, его действия зависят от его решений. По крайней мере, если мы предполагаем существование свободы воли. К сожалению, на все эти вопросы фильм не отвечает. Возможно, мы сможем на них ответить в будущем, когда научимся инвертировать время.
