Больцмана было предположение о молекулярном хаосе — Stosszahlansatz по-

немецки, что можно буквально перевести как «гипотеза о числе столкновений» .

Суть его в том, что мы считаем движение молекул произвольным, то есть они

не строят коварных заговоров с целью подчинить свое движение определенной

схеме . Но для того, чтобы энтропия уменьшалась, именно это и требуется —

коварный заговор! Таким образом, Больцман, в сущности, доказал, что энтро-

пия может увеличиваться только в том случае, если с самого начала отмести

любые альтернативные варианты . В частности, он предполагал, что импульсы

любой пары частиц до того, как они столкнутся, независимы или не скоррели-

рованы между собой . Однако это «до» как раз и иллюстрирует то самое пред-

положение об асимметричности времени; если частицы никак не скоррелиро-

ваны до столкновения, то после между ними установится взаимосвязь или

корреляция . Вот так предположение о необратимости прокралось в доказа-

тельство .

Если взять систему в состоянии с низкой энтропией и позволить ей раз-

виваться по направлению к увеличению энтропии (например, подождать, пока

растает кубик льда), то после того, как все закончится, между молекулами

можно будет найти огромное количество корреляций . В частности, среди них

будут корреляции, гарантирующие, что если мы инвертируем все импульсы, то

система вернется в низкоэнтропийное начальное состояние . В рассуждениях

Больцмана такая возможность учтена не была . Он доказал, что энтропия ни-

когда не будет уменьшаться, если отбросить обстоятельства, при которых эн-

тропия могла бы уменьшиться .

 

Когда законов физики недостаточно

В конечном счете совершенно ясно, каким будет итог всех этих споров — по

крайней мере, в нашей наблюдаемой Вселенной . Лошмидт прав; действитель-

но, в наборе всех возможных процессов уменьшение энтропии встречается

так же часто, как и увеличение . Однако прав и Больцман, поскольку статисти-

ческая механика убедительно объясняет, почему с подавляющей вероятностью

мы будем встречать низкоэнтропийные условия, переходящие в высокоэн-

тропийные, а не наоборот . Вывод очевиден: помимо того что динамикой

управляют физические законы, необходимо также предполагать, что Вселен-

ная начала свое существование в состоянии с низкой энтропией . Это допол-

нительное предположение, граничное условие, которое не является частью

 

Глава 8 . Энтропия и беспорядок

 

237

 

законов физики (во всяком случае, пока мы не переходим к обсуждению того,

что происходило до Большого взрыва, а такую дискуссию вряд ли можно было

услышать в 1870-х годах) . К сожалению, такого вывода было недостаточно

для ученых того времени, и в последующие годы дискуссии о статусе H-тео-

ремы заполонили ученый мир .

В 1876 году Больцман опубликовал ответ на возражение Лошмидта об об-

ратимости, который, впрочем, ничуть не прояснил ситуацию . Определенно,

Больцман согласился с тем, что в словах Лошмидта есть смысл, и признал, что

второе начало термодинамики, несомненно, обладает вероятностными свой-

ствами — ведь если кинетическая теория верна, то оно попросту не может

быть абсолютным . В начале статьи Больцман явно говорит об этом: