Miért nem fordulhat vissza az idő?

Nagyon érdekes lenne, ha visszahoznánk az időt. De ugyanúgy ez teljes káoszt okozhat az emberek életében és az univerzum folyamán. Ennek ellenére sokan felteszik a kérdést, hogy "miért halad előre az idő, és soha nem hátra?".

Milyen mechanizmus indítja ezt így? Ian O'Neill of Discovery News cikke szerint egy nemrégiben a Physical Review Letters folyóiratban közzétett tanulmányban az elméleti fizikusok egy csoportja az úgynevezett „Idő nyílát” (vagy kvantum nyílát) vizsgálta, amely fogalom megkülönböztetésre szolgál. az idő iránya a négydimenziós relativista világtérképen.

Vagyis ez a kifejezés írja le az idő megváltozhatatlan menetét, a jelen pillanat mozgását, amelyben ez a "nyíl" mindig a jövőre mutat. A tanulmányban a kutatók rávilágítottak arra, hogy hogyan lehet megnyilvánulni az univerzális skálán. Ezen fogalmakon felül még meg kell értenie néhányat, hogy megértse, miért nem tér vissza az idő.

entrópia

A fizika koncepciójában a múltbeli hipotézis alapján az időt úgy írják le, hogy feltételezi, hogy egy adott rendszer alacsony entrópia állapotban indul, majd termodinamika hajtja az entrópia növekszik. Az entrópia egy olyan termodinamikai mennyiség, amely a rendszer visszafordíthatatlanságának mértékét méri.

Ezt az érvelést követően a Discovery News szerint a múlt entrópiája alacsony, a jövőben pedig magas a entrópia, ezt a termodinamikai idő aszimmetria néven ismert fogalomnak tekintik.

Praktikusabb példaként a napi tapasztalatunkban a növekvő entrópia számos formáját találhatjuk, például egy szobát kitöltő gázt vagy egy jégkocka összeolvadását. Ezekben a példákban megfigyelhető a visszafordíthatatlan entrópia és így a rendellenesség növekedése.

Például, amikor a jég megolvad, az anyag rendezetlenebbé és kevésbé strukturáltá válik. A kristályos szerkezetű molekulák szisztematikus elrendezését helyettesíti a molekulák véletlenszerűbb és kevésbé rendezett mozgása, rögzített helyek vagy tájolások nélkül. Entrópiája növekszik, mivel hőátadás történik benne.

Ha ezt a koncepciót egyetemes mértékben alkalmazzák, feltételezzük, hogy a Nagyrobbanás az alacsony univerzitás, azaz a minimális entrópia állapotában hozta létre az univerzumot.

Az idők folyamán, ahogy az univerzum bővült és lehűlt, a nagyléptékű rendszer entrópiája megnőtt. Ezért, amint azt a múltbeli hipotézisben leírtuk, az idő lényegében kapcsolódik az univerzum entrópiájának vagy rendellenességének fokához.

Ez az ötlet problémákat okozhat

A Discovery News Ian O'Neill szerint, közvetlenül a nagy robbanás után, számos bizonyíték figyelmezteti, hogy a környezet az ősi részecskék forró és rendkívül rendezetlen káoszát jelentette. Ahogy az univerzum érlelt és lehűlt, a gravitáció átvette az irányítást, így az univerzum rendezettebb és összetettebb maradt a lehűtött gázfelhőkkel, csillagokkal és olyan bolygók kialakulásával, amelyek gravitációs összeomlásból fejlődtek ki.

A korszakok során lehetővé vált a szerves kémia, amely olyan életet és embereket teremt, akik filozófálnak az időről és a térről. És akkor megfigyelhetjük a rendellenességet akcióban. Univerzális léptékben hatékonyan csökkent, nem növekedett, mint ahogy a "múltbeli hipotézis" feltételezi.

Ezt az elgondolást Flavio Mercati, a kanadai Ontario Elméleti Fizika Perimeter Intézetének (PI) kutatója vitatta, aki szerint az entrópia mérése problémát jelent.

Azt mondja, hogy mivel az entrópia a méretekkel (mint például az energia és a hőmérséklet) egy fizikai nagyságrend, az összehasonlításhoz külső referenciakeretnek kell lennie. Tehát ha ez nem entrópia, mi vezetheti az egyetemes idő előrehaladását?

bonyolultság

A komplexitás definíciói gyakran a "rendszer" fogalmától függenek, olyan alkatrészek vagy elemek halmazától, amelyek olyan kapcsolatokkal rendelkeznek, amelyek megkülönböztetik őket a többi kapcsolaton kívüli elemekkel.

Sőt, sok definíció hajlamos posztulálni vagy feltételezni, hogy a komplexitás a rendszerben számtalan elem feltételeit és az elemek közötti kapcsolatok számtalan formáját fejezi ki. Ami viszont annyira összetett és egyszerű, relatív.

Más szavakkal: a bonyolultság olyan dimenzió nélküli mennyiség, amely a legalapvetőbb formájában leírja, hogy a rendszer mennyire összetett. Tehát, ha a világegyetemre nézzünk, a komplexitás közvetlenül kapcsolódik az időhöz: ahogy halad előre, az univerzum egyre strukturáltabbá válik.

Flavio Mercati kutató véleménye szerint "a kérdésükre, amelyet válaszukban megkísérelnek megválaszolni, az a következő: mi elsősorban meghatározza ezt a rendszert ebben a nagyon alacsony entrópiás állapotban? Válaszunk a következő: gravitáció, valamint annak rendje és szerkezete kialakítására való hajlam ) a káoszból "- mondta.

keresés

Ennek az elméletnek a kipróbálására Mercati kutatója és kollégái alapvető számítógépes modelleket készítettek a részecskék szimulálására egy játék-univerzumban. Megállapították, hogy bármi is volt a szimuláció, az univerzumok komplexitása mindig növekedett, és soha nem csökkent.

Vegyük ismét a Big Bang példát. Ebből az univerzum a legkevésbé összetett állapotában kezdődött (forró, rendezetlen részecskék és energia "leves"). Ezután, amint az univerzum olyan állapotba hűlt, amelyben a gravitáció kezdett feltételezni, agglutinált gázok, csillagok és formált galaxisok fejlődtek ki. Az univerzum elkerülhetetlenül bonyolultabbá vált, és a gravitáció a hajtóereje ennek a komplexitás növekedésnek.

"A megvizsgált gravitációs játékmodell minden egyes megoldása rendelkezik azzal a tulajdonsággal, hogy valahol nagyon homogén, kaotikus, strukturálatlan állapotú, amely nagyon hasonlít a plazmaleveshez, amely létrehozásának idején az univerzumot alkotja. Tehát, mindkét irányban az állapot gravitációja növeli a heterogenitást, és sok szerkezetet és rendet hoz létre, visszafordíthatatlanul "- mondta Mercati.

Hozzátette, hogy amint az univerzum érett, az alrendszerek annyira elszigeteltek, hogy más erők megteremtik a feltételeket, hogy az Idő nyíl domináljon az alacsony entrópiájú alrendszerekben.

Az egyetemes léptékben az idő felfogását a komplexitás folyamatos növekedése vezérli, de ezekben az alrendszerekben az entrópia dominál.

"Az univerzum egy olyan szerkezet, amelynek komplexitása növekszik. Az univerzum hatalmas galaxisokból áll, amelyeket hatalmas üres terek választanak el. A távoli múltban inkább agglutináltak. Arra gondolunk, hogy az idő felfogása egy olyan törvény eredménye, amely meghatározza egy a komplexitás visszafordíthatatlan növekedése "- tette hozzá Mercati.