Twoje doświadczenie czasu może być cofnięte od reszty wszechświata

Przepływ czasu w jednym kierunku jest tak intuicyjny, tak niezmienny, że uważamy go za całkowicie oczywisty. Rzeczy nie spadają; połamane kawałki nie składają się ponownie; ludzie się starzeją. Jednak czas pozostaje tajemnicą. Wydaje się, że równania fizyki nie mają preferencji dla palindromów ukierunkowanych na czas, działają równie dobrze w obu kierunkach. Rzeczywiście, procesy fizyczne na poziomie mikroskopowym są uważane za faktycznie „symetryczne czasowo” i żadne prawo fizyczne nie utrzymuje, że czas nie może płynąć w przeciwnym kierunku. Więc - może tak jest?

Ludwig Boltzmann był pierwszą osobą, która nagrała dość solidny powód, dla którego czas miał kierunkowość na poziomie makroskopowym. Czyniąc to, wiedeński fizyk i filozof zamknął jedne z największych umysłów XIX wieku. Oparł się na ideach Nicolasa Léonarda Sadi Carnota, francuskiego inżyniera, którego praca w zakresie wymiany ciepła początkowo opisywała zachowanie silników parowych.

Carnot był we francuskim wojsku pod rządami Napoleona, kiedy przegrał z Brytyjczykami. Po tym między narodami doszło do rywalizacji, nie tylko raz. W szczególności Francuzi byli zdenerwowani, że Brytyjczycy byli tak daleko przed nimi w technologii silników parowych, dzięki ludziom takim jak James Watt w poprzednim stuleciu. Więc Carnot wskoczył do wyścigu i opisał teoretyczny silnik. Silnik Carnota był doskonale sprawnym silnikiem, który oczywiście nie istnieje, ale jest bardzo przydatny do myślenia o tych koncepcjach.

Carnot zdał sobie sprawę, że doskonale sprawny silnik jest odwracalny. Tak długo, jak nie stracisz żadnej energii na ciepło, możesz uruchomić ją do przodu lub do tyłu, jak chcesz, bez żadnych strat. Ale jak tylko silnik nie będzie w pełni sprawny, a nawet straci odrobinę ciepła, nie będzie można już odwrócić tego procesu. Straciłeś część energii na zawsze jako ciepło. To tak jakby powiedzieć, że najlepsze, co możesz zrobić, to wyimaginowany silnik jednorożca, który ma entropię o sumie zerowej, ale nigdy nie możesz uzyskać ujemnej entropii. W większości przypadków prawdziwego życia otrzymasz tylko pozytywną entropię (chociaż w tym czasie słowo to nie istniało).

Pomysły Carnota zostały później skodyfikowane i zastosowane do natury w ogóle przez Rudolfa Clausiusa, niemieckiego fizyka, który spłodził koncepcję entropii, a wraz z nią podstawy termodynamiki. Żaden z tych ludzi nie był w stanie wyjaśnić czasu za pomocą tej koncepcji, która ostatecznie stała się znana jako Drugie Prawo Termodynamiki. Ale Boltzmann, pracujący później w tym wieku, miał nad nimi przewagę. Mianowicie wierzył w atomy.

W czasach Boltzmanna teoria atomowa nie była szeroko rozpowszechniona. Chemicy preferowali teorię, ponieważ ułatwili obliczenia, ale nie wydawali się mieć tak dużego wsparcia w innych dyscyplinach. Jednak stosując teorię atomową, prawa fizyki bez wysiłku opisują nasz świat, ponieważ nie muszą być postulowane, można je po prostu wyprowadzić. (Ciepło jest po prostu ruchem atomów, na przykład.) Chociaż Boltzmann intensywnie walczył o udowodnienie swoich idei, ostatecznie pokazał, że entropia jest miarą liczby sposobów, w jakie atomy tworzące obiekt mogą wchodzić w interakcje - „nieporządek”, jak to mimochodem przybliżamy. Co ważniejsze, pokazał, że entropia ma kierunkowość, w przeciwieństwie do innych rzeczy we wszechświecie. On napisał:

„Ogólna walka o istnienie ożywionych istot nie jest walką o surowce, lecz o organizmy to woda i gleba powietrza, wszystkie obficie dostępne, ani o energię, która istnieje w obfitości w słońcu i jakimkolwiek gorącym ciele w postaci ciepła, ale raczej walka o entropię, która staje się dostępna dzięki przejściu energii z gorącego słońca na zimną ziemię ”.

Ta kierunkowość jest taka, że ​​entropia zaczęła się jako niska wartość na początku wszechświata (z nieznanych powodów) i stale wzrasta wraz ze starzeniem się wszechświata. Powodem tego jest najwyraźniej fakt, że atomy mają o wiele więcej sposobów interakcji, gdy się rozprzestrzeniają. Prawdą jest, że każdy proces fizyczny może (i prawdopodobnie ma miejsce) zdarzyć się w obu kierunkach na poziomie mikroskopowym, ale ponieważ istnieje po prostu o wiele więcej opcji dla oddziaływań atomowych (zwłaszcza, gdy rozprzestrzeniają się i stają się mniej uporządkowane), jest daleko, daleko bardziej prawdopodobne, że rzeczy staną się mniej uporządkowane. Zasadniczo, gdy każdy atom przerywa swoją uporządkowaną interakcję, ma potencjalnie do wyboru setki innych interakcji, a wybory te mnożą się tylko wtedy, gdy inne atomy przerywają ich interakcje. Szanse na powrót atomu tam, gdzie był, są bardzo, bardzo niskie. Entropia przemieszcza się zatem z niskiego do wysokiego w miarę starzenia się wszechświata.

W przeciwieństwie do innych procesów fizycznych oznacza to, że entropia ma określony kierunek. A to, mówi Boltzmann, pochodzi od strzały czasu. Ponieważ rzeczy mają tendencję do poruszania się w jednym kierunku, a nie w drugim (nawet jeśli są w stanie poruszać się w obu), nasz wszechświat doświadcza kierunkowości. Sam fakt, że rozbite szkło ma tylko nieskończenie małe prawdopodobieństwo ponownego złożenia, oznacza, że ​​na poziomie makroskopowym nie ma symetrii. Czas jest różnicą między jednym stanem a drugim w naszym wszechświecie. Więc powodem, dla którego możesz zdecydować, co dziś zjeść na kolację, a nie wczoraj, jest to, że entropia zmieniła stan wszechświata pomiędzy nimi. Zasoby, które wczoraj istniały, już nie istnieją, a dzisiaj się rozwinęły. To tak jakby powiedzieć, że każdy moment jest produktem rozpadu poprzedniego. Więc w dziwny sposób prawdopodobieństwo rodzi czas.

Ale teraz rozważ życie. Dobrą stroną tego, co definiuje życie, jest tendencja do przeciwstawiania się entropii. Tak więc, podczas gdy wszystko we wszechświecie przemieszcza się z niższej do wyższej entropii, my żyjemy, robimy odwrotnie: Opieramy się na równowadze i budujemy złożoność - która w najprostszym fizycznym sensie polega na zmuszaniu cząsteczek do interakcji na mniejszą skalę. Zauważ, że nie oznacza to, że naruszamy Drugie Prawo: tak długo, jak inne elementy w systemie równoważą zlokalizowane redukcje, cały system nadal dąży do wyższej entropii. Każdego dnia, kiedy nasze komórki i organelle same się budują i naprawiają, przeciwstawiamy się podstawowej funkcji materii fizycznej, która daje nam jakiś punkt odniesienia dla marszu naprzód.

Jeśli więc Boltzmann miał rację, a czas istnieje z powodu tej entropicznej zmiany, to być może nasza percepcja upływu czasu jest przeciwieństwem wszystkiego innego we wszechświecie. Czas, kiedy umrzesz, jest w „przyszłości”, ale twoje molekuły ledwie zauważą. Będą wyłączać więź z tlenem.

Nadal jednak czas jest względny. Zgodziliśmy się, że nasz kierunek ruchu przez to jest „naprzód”, ale to jest, powiedzmy sobie wprost, arbitralne. Być może w stosunku do czegokolwiek innego we wszechświecie może to być wstecz. Tak więc „początek wszechświata” mógłby w rzeczywistości być jego końcem. Oznacza to, że entropia rozpoczęła się wysoko i staje się coraz mniejsza. Oznacza to, że możesz spojrzeć na to wszystko razem, ale wszystko nadal działa, dokładnie odwrotnie niż to, co myślimy. Trudno sobie wyobrazić, jak to może wyglądać.

Co by było, gdyby wszystko zostało odwrócone i odwrócone? Kiedy budujemy zegarek, który monitoruje upływ czasu, który odlicza sekundy, reszta wszechświata może zobaczyć odliczanie. To, co wygląda jak wschód słońca na wschodzie i zachód słońca na zachodzie, byłoby odwróceniem wirowania Ziemi w odniesieniu do perspektywy innych ciał niebieskich. A wojna o nieskończoność, do której zmierzamy, już się wydarzyła. Jesteśmy jak małe blipy w kontinuum czasu, które odwracają wszystkie wartości i tylko dostrzegają czas posuwający się naprzód, ponieważ eony temu biologia zhakowała fizykę.

Ostatecznie moja sugestia może sprowadzić się do semantyki. Jeśli czas naprawdę różni się od jednego stanu do drugiego, wówczas „czas”, jaki znamy, jest po prostu naszym doświadczeniem zmiany, jednak ta zmiana występuje. Przypisanie jej kierunkowości jest nieco dowolne. Ponadto, nawet jeśli możemy być przejawem odwrócenia entropii, nie ma oczywistego powodu, by sądzić, że fakt ten wpłynie na nasze postrzeganie kierunkowości innych zmian. Powinno być możliwe wyrwanie się z przeciwnej rzeczy wszystkiego innego - to znaczy być żywym - i nadal dostrzegać kierunek naprzód w sposobie, w jaki rzeczy się zmieniają.

Koncepcja „iluzji czasu” nie jest tak naprawdę istotna dla fizyki, ponieważ jest jasne, że czas istnieje w równaniach. Matematyka nie jest w tej kwestii dwuznaczna. Postrzeganie czasu jest jednak bardziej w dziedzinie neuronauki (choć w rzeczywistości niemożliwe do przetestowania, czyniąc z tego nic więcej, jak tylko fantazyjny eksperyment myślowy). W podobny sposób, w jaki twój mózg ignoruje fakt, że zawsze możesz zobaczyć swój nos, może również istnieć jakiś rodzaj przetwarzania, który filtruje nasze postrzeganie czasu.

W każdym razie idea, że ​​nasze odczucia i doświadczenia „zmieniających się rzeczy” są odwrotne od tego, czego może doświadczyć każdy nieożywiony obiekt, jeśli może doświadczyć czegokolwiek, jest intrygujące, jeśli tylko eksperyment myślowy. Zaczyna sięgać po samą koncepcję czasu, która może być po prostu wymyślnym słowem „rzeczy dziejące się”. Dopóki coś wokół ciebie ma miejsce, przynajmniej możesz być pewien, że przybywasz w przyszłości, w zależności od tego, co kierunek, w którym go znajdziesz.