De ce timpul merge înainte și nu înapoi?

În Germania 1865 fizicianul Rudolf Clausius El a afirmat că căldura nu poate fi transferată de la un corp rece la un corp fierbinte, dacă nimic nu s-a schimbat în jurul lor. Clausius a venit cu conceptul pe care l-a numit „entropie” pentru a măsura acest comportament termic – un alt mod de a spune că căldura nu curge niciodată de la un corp rece la un corp fierbinte este să spunem „entropia doar crește și nu scade niciodată” (Vedeți cadrul de entropie și creșterea turbulenței).

ca Rovelli Confirmat în ordine cronologicăAcesta este Doar Legea de bază a fizicii care poate face distincția între trecut și viitor. O minge se poate rostogoli pe un deal sau să sară în vârf, dar căldura nu poate trece de la rece la cald.

Pentru a ilustra, Rovelli își ridică stiloul și îl scăpa dintr-o mână în cealaltă. „Motivul pentru care acest lucru se oprește în mâna mea este pentru că are ceva energie, apoi energia se transformă în căldură și îmi încălzește mâna. Frecarea încetează să revină. În caz contrar, dacă nu există căldură, aceasta va reveni pentru totdeauna și nu voi distinge trecutul din viitor.”

Până acum, acest lucru este simplu. Adică până începi să te gândești ce este căldura la nivel molecular. Diferența dintre lucrurile fierbinți și lucrurile reci este cât de agitate sunt moleculele lor – într-un motor cu abur fierbinte, moleculele de apă sunt foarte excitate, se deviază și se ciocnesc unele de altele rapid. Moleculele de apă în sine sunt mai puțin agitate atunci când se combină ca condens pe geamul ferestrei.

Iată problema: când măriți la un nivel, să zicem, o moleculă de apă se ciocnește și sare de cealaltă, săgeata de timp dispare. Dacă vizionați un videoclip microscopic al acestei coliziuni și apoi îl derulați înapoi, nu va fi clar în ce direcție înainte și în ce sens înapoi. La scară mai mică, fenomenul care produce căldură – ciocnirea particulelor – este simetric cu timpul.

Aceasta înseamnă că săgeata timpului de la trecut la viitor apare doar atunci când faci un pas înapoi de la microscopic la macroscopic – lucru care a fost apreciat pentru prima dată de fizicianul și filozoful austriac Ludwig Boltzmann.

„Deci tendința timpului vine din faptul că ne uităm la lucrurile mari, nu la detalii”, spune Rovelli. De la acest pas, de la viziunea microscopică de bază a lumii până la descrierea aproximativă, grosieră, a lumii macroscopice – aici intervine direcția timpului.

„Nu înseamnă că lumea este în esență orientată spre spațiu și timp”, spune Rovelli. Când ne uităm în jur, vedem o tendință în care obiectele de zi cu zi, de dimensiuni medii, au mai multă entropie – un măr copt a căzut dintr-un copac, un pachet de cărți amestecat.

În timp ce entropia pare să fie strâns legată de săgeata timpului, este oarecum surprinzător – și poate chiar confuz – că singura lege a fizicii care are o direcție puternică a timpului încorporată în ea pierde acea direcție atunci când te uiți la lucruri foarte mici.