fizikaОсновните закони на физиката не се променят при смяна на знака на времето, но въпреки това ние възприемаме неговото течение еднопосочно – в посока към бъдещето. Защо? За да си отговорим на този въпрос, трябва да се поровим в предисторията на Вселената, във времето, предхождащо Големия взрив. Нашата Вселена може да е част от една много по-голяма мултивселена, която като цяло е симетрична по отношение на времето. В други вселени времето може да тече обратно. Изглежда, че нещо във Вселената не е наред. Това заявление може да изглежда странно, тъй като космолозите имат твърде малко еталони за сравнение.

От къде знаем как би трябвало за изглежда Вселената? Въпреки това, с течение на годините ние сме развили силна интуиция за онова, кое може да се смята „естествено”, а наблюдаваната от нас Вселена не отговаря на изискванията за „естественост”.

Не изпадайте в грешка: космолозите са сглобили една невероятно успешна картина за структурата на Вселената и за нейната еволюция. Приблизително преди 14 млрд. години космосът е бил по-горещ и по-плътен от вътрешността на една звезда и оттогава насам, с разширяване на пространството, той непрекъснато изстива и става все по-разреден. Тази картина отчита почти всеки наш наблюдателен факт, но все пак известен брой необикновени детайли, по-специално в ранната Вселена, навеждат на мисълта, че в цялата история има още неща, които предстои да бъдат разбрани.

Измежду необикновените страни на Вселената една изпъква особено: асиметрията на времето. Микроскопичните физични закони, които определят поведението на Вселената, не правят разлика между минало и бъдеще, и въпреки това ранната Вселена – гореща, плътна и хомогенна, е съвсем различна от днешната – студена, разредена и „на буци”. Вселената започва като нещо подредено, за да достигне днешното си крайно неподредено състояние.

Асиметрията на времето, стрелата, която сочи от минало към бъдеще, играе една безпогрешна роля в нашето всекидневие: тя обяснява защо не можем да превърнем един омлет в яйце, защо разтопените в чаша вода ледени кубчета никога спонтанно не замръзват отново и защо ние си спомняме миналото, но не и бъдещето. И началото на тази асиметрия, която наблюдаваме, може да бъде проследено назад, чак до подредеността на Вселената веднага след Големия взрив.

Всеки път, когато чупите едно яйце, вие правите наблюдателна космология. Безспорно стрелата на времето е най-очебийната особеност на Вселената, за която космолозите нямат абсолютно никакво обяснение. Тази загадка на Вселената обаче все по- настоятелно сочи съществуването на едно много по-голямо времепространство, което ние не наблюдаваме. Тя засилва поддръжката на представата, че ние сме част от една мултивселена, чиято динамика помага да обясним привидно неестествените детайли в нашата местна околност.

Загадката на ентропията

Физиците резюмират представата за стрела на времето в прочутия втори принцип на термодинамиката: ентропията в една затворена система никога не намалява. Грубо казано, ентропията е мярка за безпорядъка на една система. През 19-ти век австрийският физик Людвиг Болцман обясни ентропията чрез разликата между микросъстояние на един обект и неговото макросъстояние. Ако вие трябва да опишете състоянието на чаша кафе, вие най-вероятно ще опишете нейното макросъстояние – нейната температура, налягане и други общи величини.

От друга страна, микросъстоянието фоксира точните положения и скорости на всеки отделен атом в течността. Множество различни микросъстояния съответстват на едно единствено макросъстояние: ние можем да местим един атом тук и там, и никой няма да забележи това, наблюдавайки кафето в макроскопичен мащаб. Ентропията е пропорционална на броя на различните микросъстояния, които съответстват на дадено макросъстояние.

По-точно, тя е пропорционална на броя на цифрите, или на логаритъма на този брой. Следователно, за едно състояние с по-голяма ентропия съществуват по- голям брой начини, по които можете да подредите определен брой атоми, отколкото за състояние с по-малка ентропия. Представете си, че налеете мляко във вашето кафе. Съществува огромен брой начини да разположите молекулите така, че млякото и кафето да са размесени равномерно, но относително по-малък брой начини за разполагането им така, че млякото да е отделено от заобикалящото го кафе. Така че сместта има по-голяма ентропия.

От тази гледна точка не е изненадващо, че съществува тенденция за нарастване на ентропията с времето. Състоянията с по-голяма ентропия са много повече от тези с малка ентропия; почти всяка промяна в системата ще я привежда в състояние с по-голяма ентропия просто заради по-голямата вероятност за това. Ето защо млякото се размесва с кафето и никога не се отделя от него. Въпреки че физически е възможно всички молекули на млякото спонтанно да се подредят една до друга, статистически това е крайно невероятно.

Ако решите да чакате това да се случи от само себе си поради случайните движения на молекулите, ще трябва да чакате много по-дълго от сегашната възраст на наблюдаваната Вселена. Стрелата на времето изразява просто тенденцията на всяка система да преминава в едно от многобройните, естествени състояния с по-голяма ентропия. Но обяснението защо състоянията с по-малка ентропия еволюират в състояния с по-голяма ентропия не е обяснение защо ентропията в нашата Вселена расте.

Остава въпросът: Защо началната ентропия е малка? Това изглежда много неестествено, щом състоянията с малка ентропия се срещат толкова рядко. Дори да допуснем, че ентропията на нашата Вселена днес е средна, това още не обяснява защо в миналото тя е била още по-малка. Измежду всички възможни начални условия, от които би могла да еволюира една вселена като нашата, огромното мнозинство има много по-голяма, а не по-малка ентропия.

С други думи, истинският проблем е не да обясним защо ентропията на Вселената утре ще бъде по-голяма от днешната, а да обясним защо вчера ентропията е била по-малка и още по-малка – онзи ден. Ние можем да проследим тази логика по целия път до началото на времето в нашата наблюдаема Вселена. В края на краищата асиметрията на времето е въпрос, на който трябва да отговори космологията.

Коментари   

+4 #1 природен законПавел Ангелов-Пулиев 2012-09-28 10:29
Както сме приели за задължителен Закона за всемирното притегляне, така трябва да приемем и Закона за ентропията- че всичко във вселената се стреми към изравняване!Вод ата тече от високо към ниско, температурите се променят самоволно от високи към ниски,електр. потенциали се стремят към анулиране и т.н Досега обратни процеси в природата тези закони са необяснимине са наблюдавани, мака и теоретично да са възможни/!/.Тез и закони са необясними, макар и теоретично да е възможно да бъдат нарушени. Няма нито един факт който да им противоречи. Ще настъпи ли някога топлинната смърт на вселената, когато всички небесни тела и цялата материя изравнят своята температура? Въпроси от този характер са безсмислени поне докато човешкото съзнание не еволюира дотолкова, че да може да си ги задава!
Joomla SEF URLs by Artio
   
© 2006-2016 Сексология и Природа на Човека - Sexology & Human Nature