Тайна Стрелы Времени
Стрела Времени - великая научная загадка.
На фундаментальном микроскопическом уровне в форме законов природы нет ничего, что отличало бы направление времени.
Но поведение макроскопических объектов вокруг нас подчиняется известному второму закону термодинамики, согласно которому беспорядок (измеряемый энтропией) всегда увеличивается со временем.
Это помещает направление или стрелу времени в явления.
Классические исследования Максвелла и Больцмана во второй половине 19-го века предполагали существование атомов и показали, на основе разумных законов, что неравномерное распределение атомов всегда будет иметь тенденцию вымываться в состояние с равномерным распределение температуры.
Эта начальная работа не учитывала гравитацию.
Гравитация порождает множество загадок, поскольку она порождает «анти-термодинамическое» поведение: под ее влиянием равномерно распределенное вещество имеет тенденцию распадаться на кластеры.
На данный момент никто не знает, как описать это поведение, используя концепцию типа энтропии.
Самые популярные идеи, выдвинутые великим теоретиком гравитации Роджером Пенроузом, пытаются определить эту гравитационную энтропию для остальной части Вселенной с точки зрения степени неоднородности гравитационного поля. Космологические наблюдения показывают, что ранняя вселенная началась в исключительно однородном состоянии, что, если Пенроуз прав, соответствует очень низкой энтропии.
Что объясняет исключительно низкую энтропию исходного состояния вселенной?
Julian Barbour нашел потенциальное объяснение, основанное только на одном законе.
Один закон симметрии времени (гравитация) всегда приводит к наблюдаемому однонаправленному росту структуры.
Основа объяснения Julian Barbour лежит в простейшей «игрушечной» модели вселенной, которую можно создать: три частицы равной массы, которые взаимодействуют в соответствии с законом всемирного тяготения Ньютона.
Три частицы движутся относительно друг друга, прослеживая пути в бесконечном пространстве, подобно трем бесконечным нитям, удерживаемым в фиксированных взаимных положениях.
Каждый триплет кривых будет иметь форму, отличную от любой другой.
При разумных ограничениях, если мы стремимся смоделировать всю вселенную, практически все триплеты пути, описываемые частицами, будут иметь вид, показанный на рисунке «Игрушечная модель вселенной»:
Ключевой момент заключается в том, что, поскольку основной закон не различает направление времени, стрелки могут быть обращены вспять, и история будет читаться одинаково хорошо и в противоположном направлении.
Совершенно невозможно сказать, что время течет именно в этом направлении, а не в противоположном.
Однако существует интересная альтернатива рассмотрению полного решения на рисунке.
Давайте интерпретируем рисунок с точки зрения того, как форма изменяется, начиная с центральной области, где все три частицы активно взаимодействуют.
Как правило, это очень неправильная область, и формы меняются соответственно. Это можно сравнить с «изначальным хаосом». Давайте произвольно назовем этот центральный регион «началом» времени.
Есть ли какой-то смысл, в котором на рисунке можно определить направление или ориентацию времени?
В «Игрушечной модели вселенной» два противоположных эффекта определяют одно и то же направление времени. Рост беспорядка (энтропии) в ограниченных областях, в то время как вселенная в больших масштабах становится все более богато структурированной по мере образования галактик, звезд и планетных систем.
Модель слишком проста, чтобы моделировать рост энтропии, но она моделирует рост структуры.
Таким образом, если мы ограничим внимание рассматриваемой диагональю и определим направление времени путем роста структуры из хаоса, мы получим историю, которая в своих основных чертах довольно хорошо моделирует то, что космологи наблюдают во вселенной.
Это история вселенной, чья общая форма меняется однонаправленно.
Так же видна и другая диагональ, идущая снизу слева вверху справа.
Если мы повернем стрелки на ней и снова примем «изначальный хаос» как рождение времени, мы получим другую «историю вселенной», отличную от первой, но качественно того же рода.
У нас есть две совершенно разные истории в одном решении!
Все это делается только с тремя частицами!
Примечательно, что всегда существует область нерегулярного хаотического движения - «изначальный хаос», из которого возникают два и только два эффективно независимых пути.
Мы можем посмотреть на рисунок в полном объеме и увидеть, что он не определяет общее направление времени. Но любой наблюдатель во вселенной обязательно будет в одной из двух частей, которые Julian Barbour назвал историями (одна из двух диагоналей).
Ограниченные этим, они будут наблюдать ключевые атрибуты, которые мы связываем со временем: деление на прошлое, настоящее и будущее; часы, которые измеряют время; и прогрессивный рост структуры, которая определяет стрелу времени. Поэтому они воспримут «изначальный хаос» в центре фигуры как прошлое, которое стало причиной упорядоченного настоящего.
Следует сказать, что важен характер каждой истории, а не дублирование историй.
При добавлении частиц основной тип поведения не изменяется.
«Первичный хаос» - это не нерегулярная область, а область, в которой все частицы находятся в одной и той же точке, из которой они первоначально возникают в довольно равномерном распределении, которое затем становится нерегулярным до образования устойчивых структур.
В этом случае есть только одна диагональ, в середине которой все частицы находятся в одной точке.
Это перспективная модель Большого взрыва.
Все решения модели демонстрируют однонаправленный рост структуры из «хаоса».
Самые основные элементы закона означают, что рост не может измениться.
«Игрушечная модель вселенной» ставит под сомнение наше инстинктивное представление о причинности, согласно которому что-то в прошлом вызывает то, что происходит сейчас. На рисунке нет прошлого, которое вызывает и объясняет любое настоящее.
Причинность не работает таким образом.
Закон является единственной причиной, все решения, которые подчиняются закону, существуют в вечности, как пути в ландшафте или долины в горной цепи.
Пути просто есть.
Однако они могут вести из менее структурированных регионов.
Модель доказывает, что одного закона, без каких-либо особых начальных условий, может быть достаточно для объяснения стрелы времени.
Тот факт, что все это возникает из взаимодействия только трех частиц, объясняется прекрасной простотой закона тяготения Ньютона и некоторыми архитектоническими структурами, которыми он обладает.
У общей теории относительности Эйнштейна они тоже есть, но это гораздо более богатая теория, поэтому Julian Barbour пока не может сказать, хватит ли только одного закона, чтобы создать стрелу времени без опоры особого начального условия.
Однако, если это так, утверждение - это время реально и действительно течет - вполне может быть иллюзией.
/Источник/
Что такое время
Настоящего не существует
Совсем нет времени
Про Время
Иллюзия времени на примере крота.
Почему время течет вперед на пальцах™
Люди живут разным временем.
Причина возникновения времени
ВРЕМЯ
В каком направлении движется время?
Всему свое время
Про время и про деньги
Свойство времени
Под куполом времени
Великая иллюзия.
Три вида времени.
Способ организовывать поток восприятия.
Время как Разум.
Время - взгляд со стороны.
Концепт "ВРЕМЯ"
Атрибут Творца.
Гипарксис.
Разум и рассудок.
Прошлое.
Такие какие есть.
Необычайно сложная штука.
Reality Is Not what It Seems.
Время - интеграция опыта.
Рецепт времени.
Дифференциация и время.
Горизонты.
Субьективная скорость времени.