Experiența ta despre timp poate fi înapoi de restul lumii

Fluxul de timp într-o direcție este atât de intuitiv, atât de imuabil, încât îl acceptăm cu desăvârșire. Lucrurile nu se încadrează; piesele rupte nu se reasamblau; oamenii devin mai în vârstă, așa că merge. Cu toate acestea, timpul rămâne un mister. Ecuațiile fizicii nu par să aibă nici o preferință pentru orientarea în timp - cum ar fi palindromurile, ele funcționează la fel de bine în ambele direcții. Într-adevăr, procesele fizice la nivel microscopic sunt considerate a fi "timp simetrice" și nici o lege fizică nu susține că timpul nu poate curge în direcția opusă. Deci, poate că este?

Ludwig Boltzmann a fost prima persoană care a înregistrat un motiv destul de solid pentru timp, având o direcționalitate la nivel macroscopic. Făcând astfel, fizicianul și filosoful de la Viena au acoperit unele dintre cele mai mari minți ale secolului al XIX-lea. A construit pe ideile lui Nicolas Léonard Sadi Carnot, inginerul francez, a cărui activitate în transferul de căldură descriea inițial comportamentul motoarelor cu aburi.

Carnot a fost în armata franceză sub Napoleon, când a pierdut în fața britanicilor. După aceasta, a existat un pic de rivalitate între cele două națiuni, nu singurul moment în care sa întâmplat acest lucru. Mai exact, francezii erau supărați de faptul că britanicii se aflau cu mult înaintea lor în tehnologia motoarelor cu abur, datorită oamenilor precum James Watt din secolul trecut. Așa că Carnot a sărit în cursa și a descris un motor teoretic. Motorul lui Carnot era un motor perfect eficient care, desigur, nu există, dar este foarte util pentru a gândi la aceste concepte.

Ceea ce a realizat Carnot este că un motor perfect eficient este reversibil. Atâta timp cât nu pierdeți nici o energie pentru căldură, puteți să-l rulați înainte sau înapoi cât de mult vă place fără nici o pierdere. Dar, de îndată ce motorul nu este perfect eficient, dacă pierde chiar și puțină căldură, atunci nu mai puteți inversa acest proces. Ai pierdut o parte din energie pentru căldură. Acesta este un fel de a spune ca cel mai bun lucru pe care il poti face vreodata este un motor imaginar de unicorn care are entropie cu suma zero, dar nu poti niciodata sa obtii entropie negativa. Și în cele mai multe cazuri de viață reală, veți obține vreodată entropie pozitivă (deși acest cuvânt nu exista la vremea respectivă).

Ideile lui Carnot au fost ulterior codificate și făcute să se aplice naturii în general de Rudolf Clausius, fizicianul german care a întemeiat conceptul de entropie și, împreună cu aceasta, fundamentele termodinamicii. Nici unul dintre acești oameni nu a fost în stare să explice timpul cu acest concept, care în cele din urmă a devenit cunoscut ca a doua lege a termodinamicii. Dar Boltzmann, care lucra mai târziu în secol, avea un avantaj față de ei. Și anume, el credea în atomi.

Teoria atomică nu a fost larg acceptată în ziua lui Boltzmann. Chimistii au preferat aceasta teorie pentru ca a facut calculele mai usoare, dar nu pare sa aiba atat de mult sprijin in alte discipline. Prin utilizarea teoriei atomice, totuși, legile fizicii descriu fără efort eforturile noastre, pentru că nu trebuie să fie postulate, ele pot fi pur și simplu derivate. (Căldura este pur și simplu mișcarea atomilor, de exemplu). Deși sa luptat intens pentru a-și dovedi ideile la vremea respectivă, Boltzmann a arătat în cele din urmă că entropia este o măsură a numărului de moduri în care atomii care compun un obiect pot interacționa - lucru este "tulburare", așa cum o aproximăm în mod obișnuit. Mai important, el a arătat că entropia are direcționalitate, spre deosebire de alte lucruri din univers. El a scris:

"Lupta generală pentru existența ființelor animate nu este o luptă pentru materiile prime, acestea pentru organisme sunt apa și solul aerului, toate disponibile din abundență, nici pentru energia care există în soare și orice corp fierbinte sub formă de căldură, ci mai degrabă o luptă pentru entropie, care devine disponibilă prin trecerea energiei de la soarele fierbinte la pământul rece ".

Această direcționalitate este de așa natură încât entropia a început ca o valoare scăzută la începutul universului (din motive necunoscute) și este în continuă creștere pe măsură ce universul îmbătrânește. Motivul pentru aceasta, se pare, se datorează faptului că există atâtea modalități mai mult ca atomii să interacționeze pe măsură ce se răspândesc. Este adevărat că orice proces fizic poate (și probabil că se întâmplă) să se întâmple în ambele direcții la nivel microscopic, ci pentru că există pur și simplu mai multe opțiuni pentru interacțiunile atomice (mai ales când se răspândesc și devin mai puțin ordonate), este departe mai probabil ca lucrurile să devină mai puțin ordonate. Practic, deoarece fiecare atom își rupe interacțiunea ordonată, poate să aleagă sute de alte interacțiuni, iar acele alegeri se înmulțesc doar când alți atomi își întrerup interacțiunile. Șansele ca un atom să meargă înapoi acolo unde era, sunt foarte, foarte scăzute. Entropia, prin urmare, se deplasează de la scăzut la înalt ca universul îmbătrânește.

Spre deosebire de alte procese fizice, aceasta înseamnă că entropia are o direcție specifică. Și asta, spune Boltzmann, este locul unde vine săgeata timpului. Deoarece lucrurile tind să se miște într-o direcție și nu în cealaltă (chiar dacă sunt capabile să se miște în ambele), universul nostru simte direcționalitatea. Simplul fapt că o sticlă spartă are doar o probabilitate infinit de mică de reasamblare înseamnă că, la nivel macroscopic, nu există simetrie. Timpul este diferența dintre o stare și alta în universul nostru. Deci, motivul pentru care poți decide ce să ai pentru cină în seara asta și nu ieri este că entropia a revizuit starea universului în întreaga. Resursele care existau ieri nu mai există și au dat naștere astăzi. Este un fel de a spune ca fiecare moment este produsul de dezintegrare al celui anterior. Deci, într-un mod ciudat, probabilitatea dă naștere la timp.

Dar acum ia în considerare viața. O bună parte din ceea ce definește viața este tendința sa de a rezista entropiei. Deci, în timp ce totul din univers se mișcă de la entropia inferioară la cea superioară, lucrurile vii fac contrariul: Rezistăm echilibrului și construim complexitatea - care, în cel mai simplu mod fizic, este de a forța moleculele să interacționeze în mai puține moduri. Rețineți că acest lucru nu înseamnă că încalcăm a doua lege: atâta timp cât alte elemente din sistem compensă reducerile localizate, atunci întregul sistem tinde încă spre entropie mai mare. În fiecare zi, când celulele și organele noastre se construiesc și se repară, ne sfidează trăsătura principală a materiei fizice care ne dă orice punct de referință pentru marșul înainte al timpului.

Deci, dacă Boltzmann avea dreptate și timpul există din cauza acestei schimbări entropice, atunci probabil că percepția noastră despre trecerea timpului este opusul oricarui altceva din univers. Momentul în care vei muri este în "viitor", dar moleculele tale nu vor observa. Vor fi lipiți de oxigen.

Totuși, timpul este relativ. Suntem de acord că direcția noastră de mișcare prin ea este "înainte", dar aceasta este, să ne confruntăm cu aceasta, arbitrară. Relativ la orice altceva din univers, poate că acesta ar putea fi înapoi. Prin urmare, "începutul universului" ar putea, de fapt, să fie sfârșitul acesteia. Înseamnă că entropia a început ridicată și devine tot mai mică. Înseamnă că ați putea merge cu ochii încrucișați punându-i totul împreună, dar că totul funcționează, tocmai în spate de ceea ce credem că se întâmplă. E greu de imaginat cum ar putea arăta asta chiar.

Ce ar fi dacă, atunci, totul a fost răsturnat și inversat? Când construim un ceas pentru a monitoriza trecerea timpului care numără secundele, restul universului ar putea vedea o numărătoare inversă. Ceea ce arată ca un răsărit de răsărit în est și un apus de soare în vest ar fi o inversare a rotației Pământului cu privire la perspectiva altor corpuri cerești. Și războiul infinitului pe care-l urmărim sa întâmplat deja. Suntem ca niște blipsuri în continuumul timpului care inversează toate valorile și percep doar timpul înainte, deoarece, acum eoni, biologia a hackat fizica.

În cele din urmă sugestia mea de aici ar putea coborî la semantică. Dacă timpul este într-adevăr diferența de la o stare la alta, atunci "timp" așa cum o știm este doar experiența noastră de schimbare, cu toate acestea, această schimbare are loc. Atribuirea acesteia unei direcționalități este puțin arbitrară. Mai mult, chiar dacă am putea fi manifestarea unei inversări în entropie, nu există nici un motiv evident să credem că acest fapt ar influența percepția noastră asupra direcționalității altor schimbări. Ar trebui să fie posibil să fii făcut din lucrurile opuse din orice altceva - adică să fii viu - și încă observi direcția înainte în felul în care se schimbă lucrurile.

Conceptul de "iluzie a timpului" nu este cu adevărat relevant pentru fizică, deoarece este clar că în ecuații există o perioadă solidă. Matematica nu este ambiguă în legătură cu acest lucru. Percepția timpului, totuși, este mai mult în domeniul neuroștiinței (deși efectiv imposibil de testat, ceea ce nu face nimic altceva decât un experiment fictiv de gândire pentru moment). În același mod în care creierul tău ignoră faptul că îți poți vedea mereu nasul, poate exista și un fel de procesare care filtrează percepția noastră despre timp.

În orice caz, ideea că sentimentul și experiențele noastre privind "schimbarea lucrurilor" este înapoi de la ceea ce ar putea trăi orice obiect neînsuflețit, dacă ar putea să experimenteze ceva, este unul interesant, dacă este doar un experiment gândit. Începe să tragă chiar conceptul de timp, care ar putea fi pur și simplu un cuvânt fantezist pentru "lucruri care se întâmplă". Atâta timp cât se întâmplă ceva în jurul tău, cel puțin poți fi sigur că vei ajunge în viitor, oricare ar fi direcția pe care o găsiți.