Săgeata timpului

De la Wikipedia, enciclopedia liberă.
Salt la navigare Salt la căutare

Săgeata în timp este definită ca fenomen (real, observabil și complex) astfel încât un sistem fizic evoluează de la o stare inițială X la momentul t la o stare finală X * la momentul t * (cu t *> t) și nu va reveni niciodată la X în orice moment după t *.

Aproape toate procesele fizice la nivel microscopic sunt simetrice în raport cu timpul , de fapt ecuațiile utilizate pentru a le descrie au aceeași formă chiar dacă direcția timpului este inversată. La nivel macroscopic, pe de altă parte, se aplică a doua lege a termodinamicii , sau legea entropiei , conform căreia gradul de tulburare într-un sistem izolat crește cu timpul într-un mod spontan ireversibil. În acest sens, entropia poate fi utilizată pentru a indica direcția în care se mișcă timpul.

Acesta nu este singurul exemplu: la nivel macroscopic, fenomene precum fricțiunea , vâscozitatea și disiparea energiei produc o săgeată a timpului.

Săgeata termodinamică a timpului

S-a spus [ de cine? ] că săgeata timpului percepută de noi - oferind trecut și viitor distinct - este rezultatul influenței celei de-a doua legi a termodinamicii asupra evoluției creierului. Pentru a ne aminti ceva, memoria noastră trece de la o stare dezordonată la o stare mai ordonată, sau de la o stare ordonată la alta. Pentru a vă asigura că noua stare este corectă, trebuie consumată energie pentru a face treaba și acest lucru crește tulburarea din restul Universului. Există întotdeauna o creștere mai mare a dezordinii decât ordinea câștigată de memoria noastră, astfel încât săgeata timpului în care ne amintim lucrurile are aceeași direcție cu cea cu privire la care crește dezordinea Universului.

Conform ipotezei Big Bang , Universul a fost inițial foarte fierbinte, cu energie distribuită uniform. Pe măsură ce Universul își extinde temperatura scade, lăsând mai puțină energie la dispoziție pentru a face lucrări utile în viitor decât în ​​trecut. Deci Universul în sine are o săgeată termodinamică definită.

Creșterea entropiei

Pe lângă conștiință și percepția timpului, a doua lege a termodinamicii caracterizează direcția oricărei transformări reale. Dacă universul este un sistem izolat, ceea ce înseamnă că nimic nu este în afara universului, entropia sa crește continuu. Prin urmare, nu este posibilă o transformare reversibilă, în care starea finală este identică cu cea inițială [ fără sursă ] , deoarece aceste două diferă în cel puțin o mărime fizică, creșterea entropiei. Entropia crește în fiecare moment al timpului, nu în fiecare punct al spațiului, adică este valabilă pentru un sistem macroscopic, nu pentru particula unică, atât pentru ceea ce rezultă din principiul incertitudinii lui Heisenberg, cât și pentru ceea ce rezultă din ecuația lui Boltzmann .

În mecanica statistică, entropia este definită până la o constantă, cum ar fi logaritmul natural al lui W, numărul de microstate în concordanță cu condițiile limită ale sistemului:

este constanta lui Boltzmann .

Dacă entropia crește datorită celui de-al doilea principiu , crește și numărul de microstate pe care sistemul le poate asuma, tulburarea sa microscopică . În fața unei configurații de particule foarte variabile, s-ar putea părea că a nivelul macroscopic tinde spre o ordine crescândă [ neclar ] .

Săgeata electromagnetică a timpului

Faptul că undele electromagnetice divergente și nu convergente sunt de obicei observate creează o altă săgeată a timpului. [ citație necesară ] De exemplu, în absența oricărei radiații incidente, emisia spontană este ușor de observat, în timp ce absorbția în absența radiațiilor nu este niciodată observată. Această săgeată are multe asemănări cu săgeata termodinamică.

Un exemplu de ireversibilitate

Luați în considerare situația în care un recipient mare este umplut cu două lichide separate, cum ar fi o tinctură pe o parte și apă pe cealaltă. Fără bariere între cele două lichide, oscilațiile aleatorii ale moleculelor fac lichidele din ce în ce mai amestecate pe măsură ce trece timpul. Cu toate acestea, odată ce lichidele sunt amestecate, nu este de așteptat ca vopseaua și apa rămasă singure să se separe din nou.

Acum imaginați-vă că experimentul se repetă, dar de data aceasta cu un container foarte mic, cu doar câteva molecule (poate doar 10). Având în vedere o perioadă relativ scurtă de timp, ne putem imagina că - doar întâmplător - moleculele se separă pentru o clipă, cu toate moleculele colorante pe o parte și toate moleculele de apă pe cealaltă. Acest rezultat este formalizat în teorema fluctuației .

Separarea nu este imposibilă pentru moleculele din containerul mare, doar foarte puțin probabil, până la punctul de a nu se întâmpla niciodată - chiar dacă ar fi disponibil timp egal cu vârsta Universului. Lichidele încep într-o stare foarte ordonată, iar entropia sau tulburarea lor crește în timp.

Dacă recipientul mare este observat la începutul procesului de amestecare, acesta poate fi găsit într-o stare de amestecare parțială. Ar fi rezonabil să concluzionăm că, fără intervenția din exterior, lichidul a atins această stare, deoarece a fost mai ordonat în trecut, când a existat o separare mai mare și va fi mai dezordonat, sau mixt, în viitor.

Dovezi contrare

Există o serie de argumente împotriva ideii de ireversibilitate a timpului. [ care? ] Având în vedere ecuația hamiltoniană:

(energie, masă, viteza luminii în vid, impuls)

Elemente conexe

Alte proiecte

linkuri externe

Fizică Portalul fizicii : accesați intrările Wikipedia care se ocupă cu fizica