Vaše zkušenosti z času mohou být zpět od zbytku vesmíru

Tok času v jednom směru je tak intuitivní, tak nezměnitelný, že ho považujeme za samozřejmost. Věci nespadají; rozbité kousky se znovu nesestavují; lidé stárnou, tak to jde. Čas však zůstává záhadou. Fyzikální rovnice zřejmě nemají žádnou preferenci pro časovou směrovost - jako palindromy, pracují stejně dobře v obou směrech. Předpokládá se, že fyzikální procesy na mikroskopické úrovni jsou skutečně „časově symetrické“, a žádný fyzický zákon neudržuje, že by čas nemohl proudit v opačném směru. Takže - možná je?

Ludwig Boltzmann byl první osobou, která přišla s poměrně dobrým důvodem pro čas, který měl směr na makroskopické úrovni. Vídeňský fyzik a filosof tak omezil některé z největších myslí 19. století. Vycházel z myšlenek francouzského inženýra Nicolase Léonarda Sadi Carnota, jehož práce v oblasti přenosu tepla zpočátku popisovala chování parních strojů.

Carnot byl ve francouzské armádě pod Napoleonem, když prohráli s Brity. Po tomto, tam byl kousek soupeření mezi oběma národy, ne jediný čas toto se stalo. Konkrétně, Francouzi byli naštvaní, že Britové jsou tak daleko před nimi v technologii parních strojů, díky lidem, jako je James Watt v předchozím století. Tak Carnot skočil do závodu a popsal teoretický motor. Carnotův motor byl dokonale účinný motor, který samozřejmě neexistuje, ale je velmi užitečný pro přemýšlení o těchto pojmech.

Carnot si uvědomil, že perfektně výkonný motor je reverzibilní. Dokud neztrácíte žádnou energii k ohřevu, můžete ji spustit bez jakýchkoliv ztrát. Ale jakmile motor není dokonale účinný, pokud dokonce ztratí malý kousek tepla, pak už tento proces už nemůžeš zvrátit. Ztratili jste část energie navždy jako teplo. To je něco jako říkat to nejlepší, co můžete kdy udělat, je imaginární unicorn engine, který má nulovou entropii, ale nikdy nemůžete dostat negativní entropii. Ve většině případů reálného života budete mít jen pozitivní entropii (ačkoli toto slovo v té době neexistovalo).

Carnotovy myšlenky byly později kodifikovány a aplikovány na přírodu v podstatě Rudolfem Clausiusem, německým fyzikem, který zplodil koncepci entropie as ní i základy termodynamiky. Ani jeden z těchto mužů nedokázal vysvětlit čas touto koncepcí, která se nakonec stala známou jako druhý zákon termodynamiky. Ale Boltzmann, pracující později ve století, měl nad nimi výhodu. Konkrétně věřil v atomy.

Atomová teorie nebyla v Boltzmannově dni příliš rozšířena. Chemici upřednostňovali teorii, protože to usnadnilo výpočty, ale nezdálo se, že by v jiných disciplínách měla takovou podporu. Použitím atomové teorie však zákony fyziky bez námahy popisují náš svět, protože nemusí být postulovány, mohou být jednoduše odvozeny. (Teplo je prostě pohyb atomů, například.) Ačkoli on bojoval intenzivně dokázat jeho nápady v té době, Boltzmann nakonec ukázal, že entropie je míra množství cest ve kterém atomy, které skládají objekt mohou komunikovat - a věc je "porucha", jak jsme se náhodně přiblížit. A co je důležitější, ukázal, že entropie má na rozdíl od jiných věcí ve vesmíru směrovost. Napsal:

„Obecný boj za existenci živých bytostí není bojem o suroviny, tyto jsou pro organismy vzduchové vody a půdy, vše hojně dostupné, ani energie, která existuje v hojném množství na slunci a v každém horkém těle ve formě tepla, ale spíš boj za entropii, která je k dispozici prostřednictvím přechodu energie z horkého slunce do studené země.

Tato směrovost je taková, že entropie začala jako nízká hodnota na začátku vesmíru (z neznámých důvodů) a neustále roste s věkem vesmíru. Důvodem je zjevně proto, že existuje více možností, jak atomy komunikovat, když se rozprostírají. Je pravda, že jakýkoli fyzický proces se může (a pravděpodobně i děje) uskutečnit v obou směrech na mikroskopické úrovni, ale proto, že existuje prostě mnohem více možností pro atomové interakce (zejména když se rozloží a stanou se méně objednanými), je to daleko, daleko pravděpodobnější, že věci budou méně objednány. V podstatě, jak každý atom rozbije svou uspořádanou interakci, má potenciálně stovky dalších interakcí, z nichž si může vybírat, a tyto volby se násobí jen tak, jak ostatní atomy rozbíhají jejich interakce. Šance, že se atom vrátí tam, kde byl, je velmi, velmi nízká. Entropie se proto pohybuje od nízkého k vysokému, jak vesmír stárne.

Na rozdíl od jiných fyzikálních procesů to znamená, že entropie k němu má specifický směr. A to, říká Boltzmann, je místo, odkud pochází šipka času. Protože věci mají tendenci se pohybovat jedním směrem a ne druhým (i když jsou schopny se pohybovat v obou směrech), náš vesmír zažívá směrovost. Skutečnost, že rozbité sklo má pouze nekonečně malou pravděpodobnost opětovného sestavení, znamená, že na makroskopické úrovni není symetrie. Čas je rozdíl mezi jedním státem a druhým v našem vesmíru. Takže důvod, proč se můžete dnes večer rozhodnout pro večeři a ne včera, je, že entropie revidovala stav vesmíru mezi tím. Zdroje, které existovaly včera, už neexistují a dnes se objevily. Je to něco jako říkat, že každý okamžik je produkt rozpadu předchozího. Takže podivným způsobem, pravděpodobnost dává vzniknout času.

Ale teď zvažte život. Dobrou část toho, co definuje život, je jeho tendence odolávat entropii. Zatímco vše ve vesmíru se pohybuje od nižší k vyšší entropii, my žijící věci děláme opak: Odoláme rovnováze a budujeme složitost - což je v nejjednodušším fyzickém smyslu o nucení molekul komunikovat méně způsoby. Všimněte si, že to neznamená, že porušujeme druhý zákon: pokud ostatní prvky v systému vyrovnávají lokalizovaná snížení, pak celý systém stále směřuje k vyšší entropii. Každý den, kdy se naše buňky a organely budují a opravují, se vzdáváme primárního rysu fyzické hmoty, který nám dává jakýkoli referenční bod pro pochod dopředu.

Takže pokud Boltzmann měl pravdu a čas existuje kvůli této entropické změně, pak možná naše vnímání plynutí času je opakem všeho ostatního ve vesmíru. Čas, kdy zemřete, je v „budoucnosti“, ale vaše molekuly si sotva všimnou. Budou pryč s kyslíkem.

Čas je ale relativní. Dohodli jsme se na tom, že náš směr pohybu přes něj je „vpřed“, ale to je, řekněme si to, svévolně. Možná, že by to mohlo být ve vztahu k čemukoli jinému ve vesmíru zpět. Takže „začátek vesmíru“ by ve skutečnosti mohl být jeho koncem. To znamená, že entropie začala vysoká a stále se zmenšuje. To znamená, že bys mohl jít do očí, aby to všechno dohromady, ale že všechno stále funguje, přesně zpět od toho, co si myslíme, že se děje. Je těžké si představit, jak by to mohlo vypadat.

Co když se pak všechno obrátilo a obrátilo? Když budujeme hodinky, které sledují čas, který počítá sekundy, zbytek vesmíru může vidět odpočítávání. To, co vypadá jako východ slunce na východě a západ slunce na západě, by znamenalo obrácení rotace Země s ohledem na perspektivu jiných nebeských těles. A Nekonečná válka, na které jsme závodili, se již stala. Jsme rádi, že jsme v časovém kontinuu, které zvrátí všechny hodnoty, jen malé výkyvy a vnímají jen čas, který se pohybuje kupředu, protože před lety, biologie hackovala fyziku.

Nakonec by se můj návrh mohl dostat do sémantiky. Je-li čas skutečně rozdílem od jednoho státu k druhému, pak „čas“, jak víme, je to jen naše zkušenost se změnou, která však nastane. Přiřazení směrovosti je trochu libovolné. A navíc, i když bychom mohli být projevem obratu v entropii, není zřejmý důvod domnívat se, že by tato skutečnost ovlivnila naše vnímání směry jiných změn. Mělo by být možné, aby byly vyrobeny z opačných věcí všeho ostatního - to znamená být naživu - a stále si všimnout směru vpřed ve způsobu, jakým se věci mění.

Pojem „iluze času“ není pro fyziku skutečně relevantní, protože je jasné, že v rovnicích existuje čas. Matematika o tom není nejednoznačná. Vnímání času je však spíše v oblasti neurovědy (i když je to prakticky nemožné otestovat, což je v současné době nic jiného než fantastický myšlenkový experiment). Stejně jako váš mozek ignoruje skutečnost, že vždy vidíte svůj nos, může být také nějaký druh zpracování, který filtruje naše vnímání času.

V každém případě je myšlenka, že náš pocit a prožitky „měnící se věci“ zpětně od toho, co by mohl zažít jakýkoli neživý objekt, kdyby mohla zažít něco, je zajímavá, je-li to jen myšlenkový experiment. Začíná tahat za samotný koncept času, který by mohl být jednoduše fantazijním slovem pro „věci, které se dějí.“ Dokud se vyskytne cokoliv kolem vás, alespoň si můžete být jisti, že přijdete v budoucnu, podle toho, co se děje směr najdete.