Răspândirea timpului și începuturile

Cafeaua fierbinte lăsată singură la temperatura camerei se răcește încet, laptele scos din frigider se încălzește pe măsură ce zăpada se topește în apă în timp, pe măsură ce se apropie căldura. Toate acestea sunt procese ireversibile: dacă condițiile externe nu se schimbă, cafeaua nu se încălzește și laptele nu se răcorește singur. Această lege a naturii este formulată în a doua lege a termodinamicii după cum urmează: „În natură, fără influențe externe, există întotdeauna procese de egalizare a temperaturii, adică cantitatea de căldură nu este transferată de la temperatura inferioară însăși la temperatura superioară . "

Trecerea timpului joacă un rol proeminent în creșterea entropiei, deoarece aceste procese au loc în timp. Dacă timpul s-ar întoarce, să zicem, cafeaua s-ar încălzi singură, în timp ce camera s-ar răcori corespunzător. Desigur, acest lucru nu coincide cu principiul creșterii entropiei, motiv pentru care cercetătorii spun adesea că a doua lege a entropiei și a termodinamicii marchează aproximativ direcția trecerii timpului.

A durat 380.000 de ani de la formarea universului să se răcească suficient pentru a se forma atomi. Dacă un electron a fost capturat anterior de nucleu, acesta a fost imediat detașat de fotoni cu energie mare. Ca rezultat, totuși, nu numai că atomii nu s-ar putea forma, dar, din cauza densității mari a particulelor, nici lumina nu s-ar putea propaga liber. Apoi, când universul (în timpul expansiunii sale) s-a răcit suficient, iar energia luminii din acel moment (radiația cosmică de fond de astăzi) scăzuse, astfel încât să nu mai poată separa electronul capturat de proton, primii atomi s-ar putea forma. Atunci universul a devenit transparent, adică, de atunci, lumina s-ar putea răspândi liber. Atomii ar putea forma ulterior molecule, iar gravitația le-ar putea transforma în structuri mai mari, stele, galaxii.

Fizicianul american Lawrence Schulman (Universitatea Clarkson) a studiat formarea atomilor în termeni de entropie și a doua lege. După părerea sa, atunci se putea decide pentru totdeauna direcția în care va trece timpul. Desigur, nu este ușor să ne imaginăm o lume în care viitorul precede prezentul, care la rândul său este urmat de trecut. Și un univers care se mișca înapoi în același timp s-ar putea să nu fi fost funcțional, poate că materia nu ar fi putut evolua, la fel cum nu ar fi putut să apară sistemele fizice. Potrivit lui Schulman, odată cu formarea atomilor, s-a creat un stat mai ordonat decât înainte. Odată cu efectul gravitației (de exemplu formarea galaxiilor) ordinea a crescut și mai mult, adică la prima vedere entropia scade și mai mult, ceea ce pare să fie cazul împotriva celei de-a doua legi.

Însă universul, între timp, continuă să se extindă (în plus, în prezent, pare să crească într-un ritm din ce în ce mai rapid), ceea ce va duce în cele din urmă la o creștere a entropiei. Potrivit lui Schulman, creșterea rolului gravitației la 380.000 de ani după big bang și expansiunea universului au provocat-o, ceea ce a marcat în cele din urmă direcția trecerii timpului. Deoarece teorema principală a termodinamicii funcționează pentru întregul sistem închis în așa fel încât entropia să scadă pe alocuri, Schulman nu exclude posibilitatea existenței unor zone în univers în care și timpul să se întoarcă înapoi.

Studiile cosmologice au acordat până acum puțină atenție problemei trecerii timpului. Nu știm dacă legile fizice au funcționat în universul inițial asemănător punctului și, dacă da, ce formă au luat. Una dintre marile întrebări din cosmologie este, de asemenea, exact când și de ce s-au format forțele și cum s-au separat între ele (forțe nucleare, electromagnetism și gravitație). Rata de expansiune a universului poate fi dedusă din datele de măsurare. În viitor, pentru a putea descrie funcționarea spațiu-timp mai exact, cercetătorii trebuie să studieze nu numai extinderea spațiului, ci și direcția timpului, care, ca și forțele, a luat timp după formarea big bang-ului, Spuse Schulman.