Pengalaman Masa Anda Boleh Ke belakang dari Semesta Alam Semesta

Aliran masa dalam satu arah sangat intuitif, jadi tidak berubah, bahawa kita menganggapnya begitu sahaja. Perkara tidak jatuh; kepingan yang pecah tidak dipasang semula; manusia semakin tua, jadi ia pergi. Walau bagaimanapun masa masih menjadi misteri. Persamaan fizik nampaknya tidak mempunyai keutamaan untuk arah masa - seperti palindrom, mereka bekerja dengan baik sama ada dalam arah. Sesungguhnya proses fizikal pada tahap mikroskopik dianggap benar-benar "simetri masa," dan tiada undang-undang fizikal memegang masa itu tidak dapat mengalir ke arah yang bertentangan. Jadi - mungkin ia?

Ludwig Boltzmann adalah orang pertama dalam rekod untuk menghasilkan alasan yang cukup kukuh untuk masa yang mempunyai arah di peringkat makroskopik. Dengan berbuat demikian, ahli fizik dan ahli falsafah Vienna menyekat beberapa fikiran terbesar abad ke-19. Dia membina idea-idea Nicolas Léonard Sadi Carnot, jurutera Perancis, yang kerja dalam pemindahan haba pada awalnya menggambarkan kelakuan enjin stim.

Carnot berada dalam tentera Perancis di bawah Napoleon apabila mereka kalah kepada British. Selepas ini, terdapat sedikit persaingan antara kedua-dua negara, bukan satu-satunya masa yang berlaku. Khususnya, orang Perancis kecewa bahawa British berada jauh di hadapan mereka dalam teknologi enjin stim, terima kasih kepada orang-orang seperti James Watt pada abad yang lalu. Jadi Carnot melompat ke dalam perlumbaan dan menerangkan enjin teoretikal. Enjin Carnot adalah enjin yang sangat cekap, yang sememangnya tidak wujud, tetapi sangat berguna untuk memikirkan konsep-konsep ini.

Apa yang Carnot sedar adalah bahawa enjin yang sangat cekap boleh diterbalikkan. Selagi anda tidak kehilangan sebarang tenaga untuk memanaskan, anda boleh melangkah ke hadapan atau mundur sebanyak yang anda suka tanpa sebarang kerugian. Tetapi sebaik sahaja enjin tidak berkesan, sekiranya ia kehilangan sedikit haba, maka anda tidak boleh membalikkan proses itu lagi. Anda telah kehilangan beberapa tenaga selama-lamanya sebagai haba. Ini semacam mengatakan yang terbaik yang boleh anda lakukan ialah enjin unicorn khayalan yang mempunyai entropi sifar, tetapi anda tidak boleh mendapatkan entropi negatif. Dan dalam kebanyakan kes kehidupan sebenar, anda hanya akan mendapat entropi positif (walaupun perkataan ini tidak wujud pada masa itu).

Idea Carnot kemudiannya dikodifikasikan dan dibuat untuk diterapkan kepada alam semesta oleh Rudolf Clausius, ahli fizik Jerman yang mempelopori konsep entropi dan, dengannya, asas-asas termodinamik. Kedua-dua lelaki ini tidak dapat menjelaskan masa dengan konsep ini, yang kemudiannya dikenali sebagai Hukum Kedua Termodinamik. Tetapi Boltzmann, yang bekerja di kemudian abad, mempunyai kelebihan terhadap mereka. Iaitu, dia percaya pada atom.

Teori atom tidak dilanggan secara meluas dalam zaman Boltzmann. Ahli kimia lebih suka teori kerana ia membuat pengiraan lebih mudah, tetapi ia tidak mempunyai banyak sokongan dalam bidang lain. Dengan menggunakan teori atom, bagaimanapun, undang-undang fizik dengan mudah menggambarkan dunia kita, kerana mereka tidak perlu dirumuskan, mereka hanya boleh diperolehi. (Heat hanyalah pergerakan atom, misalnya.) Walaupun dia berjuang keras untuk membuktikan gagasannya pada saat itu, Boltzmann pada akhirnya menunjukkan bahwa entropi adalah ukuran dari beberapa cara di mana atom-atom yang membentuk obyek dapat berinteraksi - sebuah perkara "gangguan", seperti yang kita kira-kira. Lebih penting lagi, beliau menunjukkan bahawa entropi mempunyai arah, tidak seperti benda lain di alam semesta. Dia menulis:

"Perjuangan umum untuk kewujudan makhluk hidup bukanlah perjuangan untuk bahan mentah, ini untuk organisma adalah air & tanah, semua tersedia dengan banyak, atau untuk tenaga yang banyak terdapat di matahari dan setiap badan panas dalam bentuk panas, tetapi perjuangan untuk entropi, yang boleh didapati melalui peralihan tenaga dari matahari panas ke bumi sejuk."

Arah arah ini adalah sedemikian rupa sehingga entropi bermula sebagai nilai yang rendah pada awal alam semesta (atas alasan yang tidak diketahui), dan terus meningkat sebagai zaman alam semesta. Alasan untuk ini, nampaknya, adalah kerana terdapat banyak lagi cara untuk atom berinteraksi ketika mereka menyebar. Memang benar bahawa mana-mana proses fizikal boleh (dan mungkin berlaku) berlaku di mana-mana arah pada tahap mikroskopik, tetapi kerana terdapat hanya banyak pilihan untuk interaksi atom (terutama ketika mereka tersebar dan menjadi kurang diperintahkan), jauh lebih mungkin bahawa perkara akan menjadi kurang diperintahkan. Pada asasnya, apabila setiap atom memecahkan interaksi yang diperintahkan, ia mempunyai beratus-ratus interaksi lain yang berpotensi untuk dipilih, dan pilihan tersebut hanya berlipat ganda kerana atom-atom lain memecahkan interaksi mereka. Kemungkinan atom yang kembali ke mana ia berada sangat, sangat rendah. Oleh itu, entropi bergerak dari rendah ke tinggi sebagai alam semesta.

Tidak seperti proses fizikal lain, ini bermakna entropi mempunyai hala tuju tertentu. Dan itu, kata Boltzmann, adalah di mana panah masa datang. Kerana perkara cenderung bergerak dalam satu arah dan bukan yang lain (walaupun mereka dapat berpindah keduanya), alam semesta kita mengalami arah arah. Hakikat bahawa kaca yang pecah hanya mempunyai kebarangkalian kecil yang kecil untuk mengimbangi bermakna bahawa, pada tahap makroskopik, tidak ada simetri. Masa adalah perbezaan antara satu negara dengan yang lain di alam semesta kita. Oleh itu, sebab anda boleh menentukan apa yang perlu untuk makan malam malam ini dan bukan semalam ialah entropi telah menyemak semula keadaan alam semesta di antara. Sumber-sumber yang wujud semalam tidak lagi wujud, dan telah menimbulkan hari ini. Ia semacam mengatakan bahawa setiap momen adalah produk pembusukan yang terdahulu. Jadi dengan cara yang pelik, kebarangkalian menimbulkan masa.

Tetapi kini menganggap kehidupan. Banyak hal yang menentukan kehidupan adalah kecenderungan untuk menahan entropi. Jadi, sementara segala-galanya di alam semesta bergerak dari entropi yang lebih rendah ke yang lebih tinggi, kita hidup sesuatu yang bertentangan: Kita menentang keseimbangan dan membina kerumitan - yang, dalam fisika yang paling sederhana, memaksa molekul untuk berinteraksi dengan cara yang lebih sedikit. Perhatikan bahawa ini tidak bermakna bahawa kita melanggar Undang-undang Kedua: selagi unsur-unsur lain dalam sistem mengimbangi pengurangan setempat, maka seluruh sistem masih cenderung ke arah entropi yang lebih tinggi. Setiap hari sel-sel dan organel kita membina dan membaiki diri kita, kita menentang ciri utama fizikal yang memberi kita apa-apa titik rujukan untuk perarakan masa depan.

Jadi jika Boltzmann betul, dan masa wujud kerana perubahan entropik ini, maka mungkin persepsi kita tentang peredaran masa adalah bertentangan dengan segala yang ada di alam semesta. Masa apabila anda mati akan berada di "masa depan," tetapi molekul molekul anda tidak dapat diperhatikan. Mereka akan mati dengan oksigen.

Namun, masa adalah relatif. Kami telah bersetuju bahawa arah pergerakan kami melalui "maju," tetapi ini adalah, mari kita hadapi, sewenang-wenangnya. Berkaitan dengan apa saja di alam semesta, mungkin, ini mungkin mundur. Oleh itu, "permulaan alam semesta" mungkin, akhirnya menjadi akhirnya. Bermakna bahawa entropi mula tinggi, dan semakin kecil. Bermakna anda boleh pergi bersilang melemparkannya bersama-sama, tetapi segala-galanya masih berfungsi, betul-betul tepat dari apa yang kita fikir sedang berjalan. Sukar untuk membayangkan apa yang kelihatan seperti ini.

Bagaimana sekiranya, semuanya telah dibalikkan dan terbalik? Apabila kita membina jam tangan untuk mengawasi peredaran masa yang menghitung detik, seluruh alam semesta mungkin melihat undur. Apa yang kelihatan seperti matahari terbit di timur dan matahari terbenam di barat akan menjadi putaran bumi berputar sehubungan dengan perspektif badan angkasa lain. Dan Perang Infinity yang kita sedang berlumba telah berlaku. Kita seperti blip kecil dalam kontinum masa yang membalikkan semua nilai, dan hanya melihat masa bergerak ke hadapan kerana, sesudahnya, fizik digodam biologi.

Akhirnya cadangan saya di sini boleh turun ke semantik. Sekiranya masa benar-benar berbeza dari satu negeri ke negara yang lain, maka "masa" seperti yang kita ketahui hanyalah perubahan pengalaman kami, namun perubahan itu terjadi. Menetapkannya arah adalah agak sewenang-wenangnya. Dan lagi, walaupun kita mungkin merupakan manifestasi pembalikan dalam entropi, tidak ada alasan yang jelas untuk mempercayai bahawa fakta itu akan mempengaruhi persepsi kita tentang arah ke arah perubahan lain. Ia harus dibuat daripada hal-hal yang bertentangan dengan segala-galanya - yakni, untuk hidup - dan masih melihat arah ke depan dalam cara mengubah sesuatu.

Konsep "ilusi masa" tidak benar-benar relevan dengan fizik, kerana jelas bahawa masa yang kuat wujud dalam persamaan. Matematik tidak samar-samar tentang perkara ini. Persepsi masa, bagaimanapun, adalah lebih dalam domain neurosains (walaupun berkesan mustahil untuk menguji, menjadikan ini tidak lebih daripada percubaan pemikiran mewah buat masa ini). Dengan cara yang sama seperti otak anda mengabaikan hakikat bahawa anda sentiasa dapat melihat hidung anda, mungkin terdapat beberapa jenis pemprosesan yang menapis persepsi kita tentang masa.

Dalam apa jua keadaan, idea bahawa perasaan dan pengalaman "benda berubah" adalah mundur dari apa benda yang mungkin mengalami sesuatu benda, jika ia dapat mengalami apa-apa, adalah satu yang menarik, jika hanya percobaan pemikiran. Ia mula menarik pada konsep masa, yang mungkin hanya menjadi perkataan mewah untuk "perkara yang berlaku." Selagi sesuatu yang ada di sekeliling anda sedang berlaku, sekurang-kurangnya, anda boleh yakin anda tiba di masa hadapan, di mana saja arahan yang anda cari.