Принцип, згідно з яким загальна ентропія в системі (або у Всесвіті) повинна збільшуватися з часом, відомий як Другий закон термодинаміки.
Цей закон не говорить про те, що Ви не можете перетворити купу цеглин і дощок на будинок. Або що розбите яйце не можна зібрати назад, склеїти шкаралупу і пофарбувати його звісткою, що б стало все як було. Він просто говорить про те, що зменшення ентропії в одному місці веде до збільшення ентропії в іншому. Що це означає?
Приклад. Ви будуєте будинок з купи цеглин і дощок. Зменшуючи тим самим ступінь ентропії в якомусь локальному місці. В даному випадку нехай це будуть тещини 6 соток десь під Чебоксарами. Забиваючи цвяхи і складаючи в потрібному порядку цеглу, Ви витрачаєте енергію. Частина цієї енергії буде проявлятися у вигляді тепла, яке буде випромінюватися в навколишнє середовище. Що робить повітря навколо Вас, образно кажучи, «брудним». Частинки повітря нагріються від тепла, що виділяється Вами. А вищі температури означають вищу ентропію. Тому що частинки починають більш енергійно і хаотично рухатися випадковим чином після нагрівання.
Ваша робота неминуче створить достатньо ентропії, яке компенсує впорядковане розташування цеглин.
Отже, про що це ми? Ах, так. Яке відношення має вся ця історія до чорних дір?
Чорні діри: ми то тут при чому?
І кандидати в лікарі почали ставити один одному дивні питання. Наприклад: що буде, якщо взяти об'єкт, який має високу ентропію, і кинути з усього розмаху в чорну діру? Куди подінеться вся його ентропія? Ми що, щойно порушили Другий закон термодинаміки, зменшивши кількість ентропії у Всесвіті? Але це суперечить усім нашим знанням і теоріям!
Волохаті бороди і сиві голови приунили. Єдина гіпотеза, яку висунули фізики, щоб пояснити очевидний парадокс, говорила про те, що найімовірніше самі чорні діри повинні мати якусь ентропію.
Правила термодинаміки свідчать, що для того, щоб мати певну ентропію, чорна діра повинна мати певну температуру. І вона повинна виробляти якесь тепло, яке може бути сприйнято кимось за її межами. Це означає, що повинен існувати спосіб покинути чорну діру. Що знову ж суперечило офіційній науці.
Щоб розібратися у всіх цих чудових справах, Гокінг здійснив глибоке занурення в постулати загальної теорії відносності і квантової механіки.
Коли він виринув звідти, вигляд у нього був втомлений, але задоволений. Були зроблені необхідні розрахунки. І виявилося, що чорні діри повинні випромінювати тепло, яке отримало назву випромінювання Гокінга. Це передбачення створило абсолютно нові парадокси. Які фізики не можуть дозволити і донині.
Час тече безперервно, впевнено і завжди в один бік
Але ентропія виявилася проблемою ще глибшою. Багато фізиків стверджують, що неухильне збільшення ентропії відповідальне за напрямок перебігу самого часу. Велика частина фізики прекрасно працює в прямому або зворотному напрямку часу. Однак ентропія збільшується тільки в один бік. Тому ми можемо пам'ятати минуле, але не можемо передбачати майбутнє. Лише стріла часу визначає те, в якому напрямку розвивається ентропія.
У великих традиціях фізики кожне нове відкриття створює все нові і нові питання. З'єднання стріли часу зі зростанням ентропії піднімає гостре питання про те, як взагалі Всесвіту вдалося народитися в стані, в якому ентропія була настільки низькою, що вона змогла продовжувати рости весь минулий час.
У нас поки немає відповіді на це питання. Але ми сподіваємося, що він може допомогти нам краще зрозуміти, як виник Всесвіт. І якою буде її доля, коли ентропія досягне свого максимального стану. Чи це означатиме кінець усіх часів?