Вашият опит от времето може да бъде назад от останалата част на Вселената

Потокът от време в една посока е толкова интуитивен, толкова неизменен, че го приемаме напълно за даденост. Нещата не падат; счупени парчета не се сглобяват; хората стават по-възрастни, така че става. Но времето остава загадка. Изглежда, че уравненията на физиката нямат никакво предпочитание към времевата насоченост - като палиндромите, те работят еднакво добре във всяка посока. Всъщност, физическите процеси на микроскопично ниво се смятат за "симетрични за времето" и никакъв физически закон не твърди, че времето не може да тече в обратна посока. Така че - може би е?

Лудвиг Болцман е първият човек, който записва доста солидна причина за време, който има насоченост на макроскопично ниво. По този начин виенският физик и философ ограничиха някои от най-великите умове на 19-ти век. Той се основава на идеите на френския инженер Николас Леонард Сади Карно, чиято работа по пренос на топлина първоначално описва поведението на парните двигатели.

Карно е бил във френските военни под Наполеон, когато са загубили за британците. След това между двете нации имаше малко съперничество, а не единственото, което се случи. По-конкретно, французите бяха разтревожени, че британците са толкова далеч пред тях в технологията на парните двигатели, благодарение на хора като Джеймс Уат през миналия век. Така Карно скочи в надпреварата и описа теоретичен двигател. Двигателят на Карно беше напълно ефективен двигател, който, разбира се, не съществува, но е много полезен за размисъл върху тези концепции.

Това, което Карно осъзна, е, че перфектно ефективният двигател е обратим. Докато не губите никаква енергия за отопление, можете да я пуснете напред или назад, колкото искате, без никаква загуба. Но веднага щом двигателят не е напълно ефективен, ако дори загуби малко малко топлина, тогава вече не можете да обърнете този процес. Загубихте част от енергията завинаги като топлина. Това е нещо като да кажеш, че най-доброто, което някога можеш да направиш, е въображаем еднорогов двигател, който има нулева сума ентропия, но никога не може да получи отрицателна ентропия. И в повечето случаи в реалния живот ще получите само положителна ентропия (въпреки че тази дума не съществуваше по това време).

Идеите на Карно по-късно бяха кодифицирани и направени, за да се приложат към природата като цяло от Рудолф Клаузиус, германският физик, който създаде концепцията за ентропията и, с него, основите на термодинамиката. Нито един от тези мъже не можеше да обясни времето с тази концепция, която в крайна сметка стана известна като Вторият закон на термодинамиката. Но Болцман, работещ по-късно през века, имаше предимство пред тях. А именно, той вярваше в атомите.

Атомната теория не е широко разпространена в деня на Болцман. Химиците предпочитаха теорията, защото правеше изчисленията по-лесни, но изглежда не разполагаше с толкова подкрепа в други дисциплини. Чрез използването на атомната теория, обаче, законите на физиката без усилие описват нашия свят, тъй като не е необходимо да бъдат постулирани, те могат просто да бъдат извлечени. (Топлината е просто движението на атоми, например.) Въпреки че той се бореше интензивно да докаже идеите си по това време, Болцман в крайна сметка показа, че ентропията е мярка за броя на начините, по които атомите, които съставят обект, могат да взаимодействат - нещо като „безредие“, както го сближаваме. По-важното е, че той показа, че ентропията има насоченост, за разлика от други неща във вселената. Той написа:

„Общата борба за съществуването на живи същества не е борба за суровини, а за организмите са въздушна вода и почва, изобилно достъпни, нито за енергия, която съществува в изобилие на слънце и всяко горещо тяло под формата на топлина, а по-скоро борба за ентропия, която става достъпна чрез прехода на енергия от горещото слънце към студената земя."

Тази насоченост е такава, че ентропията започва като ниска стойност в началото на Вселената (поради неизвестни причини) и непрекъснато се увеличава с възрастта на вселената. Причината за това, както изглежда, е, че има толкова много други начини за взаимодействие на атомите, когато те се разпространяват. Вярно е, че всеки физически процес може (и вероятно се случва) да се случи в която и да е посока на микроскопично ниво, но тъй като има толкова много повече възможности за атомни взаимодействия (особено когато те се разпространяват и стават по-малко подредени), това е далеч, далеч по-вероятно е нещата да станат по-малко подредени. По принцип, когато всеки атом прекъсва своето подредено взаимодействие, той има потенциално стотици други взаимодействия, от които да избира, и тези избори се умножават само когато другите атоми прекъсват техните взаимодействия. Шансовете един атом да се върне там, където е бил, са много, много ниски. Ентропията, следователно, се движи от ниско към високо като възрастта на Вселената.

За разлика от други физически процеси, това означава, че ентропията има специфична посока към нея. И това, казва Болцман, е откъде идва стрелата на времето. Тъй като нещата са склонни да се движат в една посока, а не в другата (въпреки че те могат да се движат и в двете), нашата вселена изпитва насоченост. Самият факт, че разбитото стъкло има само безкрайно малка вероятност да се сглоби, означава, че на макроскопично ниво няма симетрия. Времето е разликата между една държава и друга в нашата вселена. Така че причината да решите какво да имате за вечеря, а не вчера е, че ентропията е променила състоянието на вселената между тях. Ресурсите, които съществуват вчера, вече не съществуват и са довели до днес. Това е нещо като да кажеш, че всеки момент е продукт на разпадане на предишния. Така че по един странен начин вероятността поражда време.

Но сега помислете за живота. Голяма част от това, което определя живота, е неговата склонност да устоява на ентропията. И така, докато всичко във Вселената се движи от по-ниска към по-висока ентропия, ние живеем в обратното: Ние се противопоставяме на равновесието и изграждаме сложността - която в най-простия физически смисъл е свързана с принуждаването на молекулите да взаимодействат по-малко. Отбележете, че това не означава, че ние нарушаваме Втория закон: докато другите елементи в системата компенсират локализираните редукции, тогава цялата система все още има тенденция към по-висока ентропия. Всеки ден, когато нашите клетки и органели се строят и ремонтират, ние се противопоставяме на основната характеристика на физическата материя, която ни дава отправна точка за напредъка на времето.

Така че, ако Болцман е бил прав и времето съществува заради тази ентропична промяна, тогава може би нашето възприятие за преминаването на времето е противоположно на всичко останало във Вселената. Времето, в което ще умрете, е в „бъдещето“, но вашите молекули едва ли ще забележат. Те ще се свържат с кислород.

Все пак времето е относително. Ние се съгласихме, че посоката ни на движение през нея е „напред“, но това е, нека си го кажем, произволно. В сравнение с всичко друго във Вселената, може би това може да е назад. Така че "началото на Вселената" може всъщност да бъде краят му. Това означава, че ентропията е започнала високо и става все по-малка. Означава, че можеш да се пресечеш, като обединиш всичко, но че всичко все още работи, точно назад от това, което мислим, че се случва. Трудно е да си представим как може да изглежда това.

Ами ако тогава всичко беше обърнато и обърнато? Когато изградим часовник, за да наблюдаваме времето, което отброява секундите, останалата част от вселената може да види обратно броене. Това, което прилича на изгрев слънце на изток и залез на запад, би било обрат на въртенето на Земята по отношение на перспективата на други небесни тела. А войната безкрайност, към която се стремим, вече се е случила. Ние сме като малки отпечатъци във времевия континуум, които променят всички ценности и възприемат времето само като напред, защото преди години, биологията хаква физиката.

В крайна сметка моето предложение тук може да се сведе до семантиката. Ако времето наистина е разликата от едно състояние към друго, тогава „времето“, както знаем, е просто нашето преживяване на промяната, но тази промяна се случва. Присвояването му на посока е малко произволно. И освен това, въпреки че може да сме проявление на обрат в ентропията, няма очевидна причина да вярваме, че този факт ще повлияе на нашето възприемане на насочеността на други промени. Би трябвало да е възможно да се направи от противоположния смисъл на всичко останало - тоест да бъдеш жив - и все пак да забележиш посоката на напредък в начина, по който нещата се променят.

Концепцията за „илюзията за времето“ не е от решаващо значение за физиката, тъй като е ясно, че времето в твърдостите съществува солидно. Математиката не е неясна за това. Възприемането на времето обаче е по-скоро в областта на невронауката (макар и ефективно невъзможно да се тества, правейки това за нищо повече от фантастичен мисловен експеримент за момента). По същия начин, по който мозъкът ви пренебрегва факта, че винаги можете да видите носа си, може да има и някаква обработка, която филтрира нашето възприятие за времето.

Във всеки случай, идеята, че нашите чувства и преживявания на “нещата се променят” е назад от това, което всеки неодушевен предмет може да преживее, ако може да преживее нещо, е интригуващ, дори само мисловен експеримент. Тя започва да се дърпа на самата концепция за времето, която може просто да бъде фантастична дума за „случващото се“. Докато нещо около вас се случва, поне може да бъдете сигурни, че пристигате в бъдещето, независимо от това посоката, в която я намирате.