Почему время течет только вперед?

На этот, казалось бы, простой вопрос не так легко ответить, как кажется, да и нет на него до сих пор однозначного ответа.

Давайте попробуем понять, почему так происходит.

С точки зрения физики, начиная с ньютоновской механики, теории относительности Эйнштейна и заканчивая квантовой механикой, нет никакой разницы в том, в каком направлении течет время. Все законы физики совершенно не зависят от того, в каком направлении течет время.

Второе начало термодинамики

Все, кроме одного. Название этого закона – Второе начало термодинамики, которое гласит:

“Энтропия замкнутой системы всегда либо увеличивается, либо остается неизменной”.

Энтропию часто понимают как количественную меру беспорядка, хаоса, неупорядоченности, но это определение не совсем точно. Лучше понимать энтропию как величину, обратно пропорциональную количеству тепловой энергии (тепла) внутри системы, которая может быть использована для совершения полезной механической работы. Если в вашей системе много энергии, которая может быть использована для совершения работы, то у вас низкоэнтропийная система, и наоборот – если энергии мало, то система высокоэнтропийная. Таким образом, второе начало термодинамики – это единственный закон физики, в котором имеет значение, в каком направлении течет время.

На практике это выражается в таких знакомых повседневных явлениях, как то, что яичница не может самопроизвольно превратиться в куриное яйцо, лед, растворенный в коктейле, не может сам перекристаллизоваться обратно в кубик льда, а молоко и кофе, смешанные в чашке, никогда не разделятся на отдельные молоко и кофе.

Вселенная

Если рассматривать нашу Вселенную как замкнутую систему, то из второго принципа термодинамики неизбежно следует, что энтропия Вселенной должна возрастать.

Второй принцип термодинамики объясняет многие очевидные повседневные явления, например, тот факт, что смешанные кофе и молоко не могут самопроизвольно разделиться на кофе и молоко, что лед, растаявший в стакане с напитком, не может снова кристаллизоваться, и что яичница не может снова стать яйцом. Все это примеры того, как низкоэнтропийные системы со временем становятся высокоэнтропийными.

В масштабах Вселенной начальным низкоэнтропийным состоянием является момент Большого взрыва, когда вся материя и энергия Вселенной были сжаты до микроскопической сферы с нулевым радиусом. Благодаря невероятной плотности материи Вселенная в тот момент обладала огромным количеством тепловой энергии, то есть была очень горячей, а ее энтропия была чрезвычайно низкой.

После Большого взрыва Вселенная начала быстро расширяться, ее энтропия увеличилась, и этот процесс продолжается до сих пор. Согласно теории тепловой смерти Вселенной, в далеком будущем Вселенная придет в состояние термодинамического равновесия и время в ней остановится, поскольку Вселенная как система достигнет максимально возможной энтропии и не будет возможности отличить один момент от другого.

Вселенная в состоянии тепловой смерти будет представлять собой огромное пустое пространство. Все звезды в конце концов выгорят и погаснут. Черные дыры испарятся, и останется только полная пустота во всех направлениях, и в этот момент стрела времени исчезнет. Ни жизнь, ни разум будут невозможны.

Тот факт, что мы видим небо, усыпанное звездами и галактиками, и что на нашей планете существует разумная жизнь, а также тот факт, что существуют другие планеты и небесные тела – все это отражение начального низкоэнтропийного состояния Вселенной.

Таким образом, время течет только вперед, именно потому, что каждая замкнутая система стремится к термодинамическому равновесию. Обращение времени вспять привело бы к тому, что Вселенная перешла бы из состояния с более высокой энтропией в состояние с более низкой энтропией, а это невозможно.

Читайте также: Средиземье Толкина не было местом. Это было время в истории