¿Por qué el tiempo va hacia adelante, pero no hacia atrás?

Tiene en la cara de huevo, en el sentido literal. Usted ha tratado de hacer malabares con un par de huevos, pero algo salió mal, y ahora lo que necesita para tomar una ducha y enviar ropa a lavar. ¿No sería más rápido simplemente romper un huevo a la inversa? Cuando se divide conseguido por un par de segundos, ¿por qué no hacer lo mismo, pero al revés? Sólo recoger la cáscara de вбросьте allá de la yema y la clara. Usted tendrá la cara limpia, la ropa, como si nada hubiera pasado. ¿Por qué se puede romper un huevo, y recoger de nuevo no? Para responder a esta aparentemente sencilla pregunta, tenemos que volver al momento del nacimiento del Universo.






 

En realidad, "romper el huevo por el contrario," no es imposible. No hay ninguna ley fundamental de la naturaleza, que prohibía a lo que debemos de hacer esto. Además, de la física dicen que cualquier acontecimiento en nuestra vida cotidiana puede ocurrir a la inversa, en cualquier momento. Entonces, ¿por qué no montamos los huevos, no sanar quemaduras, no apretamos el tobillo? Por qué las cosas no ocurren por el contrario constantemente? ¿Por qué el futuro es diferente al del pasado?

Tal vez, esta pregunta parece tan simple, que incluso especificar no vale la pena. Pero, de hecho, tratando de encontrar la respuesta, la física se dirigen al nacimiento del Universo, a través de los párpados bajo carenados de los átomos, tratando de ir más allá de la ciencia moderna.

Como muchas historias de la física, esta comienza con isaac newton. En 1666 brote de peste bubónica obligó a abandonar la universidad de cambridge y volver con su madre en el pueblo de lincolnshire. "Evaluara" y muriendo de aburrimiento, newton comenzó un montón de tiempo para dedicarse a la física.



Sacó las tres leyes del movimiento, así como la famosa máxima: cada acción tiene igual resistencia. También ha desarrollado una explicación de cómo funciona la gravedad.

Las leyes de newton han demostrado ser sorprendentemente exitosos en la descripción del mundo. Ellos explican por qué las manzanas caen de los árboles y por qué la Tierra gira alrededor del Sol. Pero tienen una extraña pieza: funcionan igual de bien tanto hacia adelante como hacia atrás. Si el huevo se rompe, las leyes de newton dice que se puede y se reúnen.

Obviamente, esto no es correcto, pero casi cada teoría, que abrieron la física desde los tiempos de newton, tiene un problema similar. Las leyes de la física, parece que simplemente no se preocupan de que el tiempo se mueve hacia adelante o hacia atrás, así como no se preocupan de lo diestro usted o zurdo.

Pero, por supuesto, волнуемся. En función de nuestras sensaciones, el tiempo es una flecha, siempre dirigida hacia el futuro. "Se podrían confundir el este y el oeste, pero no se grabador de ayer y de mañana", dice sean carroll, un físico de caltech en pasadena. — Pero las leyes fundamentales de la física no distinguen entre el pasado y el futuro".



La primera persona que seriamente se ha ocupado de este problema, fue el físico austríaco ludwig Больцман, que vivió a finales del siglo 19. En ese momento, muchas de las ideas que hoy se demostró, entonces, se discutieron violentamente. En particular, la física no estaban convencidos de que — como hoy — de que todo se compone de diminutas partículas de los átomos. En opinión de muchos físicos, la idea de los átomos simplemente era imposible de comprobar.

Больцман estaba convencido de que los átomos existen. Por lo tanto, se ha decidido tomar esta idea y explicar todo: el resplandor del fuego, el trabajo de los pulmones, ¿por qué se enfría el té, si a él soplar. Él pensaba que podía encontrar una explicación a todo esto, utilizando el concepto de los átomos. Algunos de física quedaron impresionados por el trabajo de boltzmann, pero la mayoría no lo han adoptado. Pronto fue expulsado de la comunidad de físicos de tales ideas.

Especialmente невзлюбили de su pensamiento sobre la naturaleza del calor. Tal vez, el calor tiene poco que ver con la naturaleza del tiempo, pero Больцман quería mostrar que estas dos cosas están estrechamente relacionados. En el momento de la física han inventado la teoría bajo el nombre de la termodinámica, que describe el comportamiento de calor. Por ejemplo, la termodinámica describe como un frigorífico puede mantener la comida fría en un día caluroso.

Y si era de los derechos de Больцман?Los adversarios de boltzmann creían que el calor no puede ser descrito como algo más. El calor es simplemente el calor. Sin embargo, Больцман ha decidido demostrar que se equivocaban. Él creía que el calor se llama el azar el movimiento de los átomos y que toda la termodinámica se puede explicar en este contexto. Y él tenía toda la razón, pero pasó el resto de su vida tratando de convencer a los demás.

Больцман comenzó con el intento de explicar algo extraño: la entropía. Según la termodinámica, cada objeto en el mundo tiene una cierta cantidad asociada a la entropía, y cada vez que algo sucede, la cantidad de entropía crece. Por ejemplo, si usted coloque los cubos de hielo en un vaso con agua y les das derretirse, la entropía en un vaso de crecer.

El crecimiento de la entropía no se parece a nada que el otro en la física: el proceso es sólo en una dirección. Pero nadie sabía por qué la entropía siempre crece.

Los colegas de boltzmann afirmaban que no se puede explicar, ¿por qué la entropía siempre crece. Sólo crece y todo. Pero boltzmann esto no convenía, y buscaba un significado oculto en todo esto. El resultado fueron radicalmente nueva comprensión de la entropía. Y este descubrimiento fue tan importante que incluso выгравировали en la lápida de un científico.

Больцман encontró que la entropía se mide en el número de maneras en que los átomos, así como la transmitida por ellos, de la energía, pueden ser organizados. Cuando la entropía aumenta, esto significa que los átomos están más mezclados.

En opinión de boltzmann, por lo tanto, el hielo se derrite en el agua. Cuando el agua está en estado líquido, hay muchas más maneras que las moléculas de agua pueden colocar, y aún más maneras de dividir la energía de calor entre estas moléculas, que cuando el agua está en estado sólido. El hielo sólo hay tantas maneras de derretirse y tan pocas maneras de permanecer en estado sólido que en la gran mayoría de los casos, el hielo finalmente se derrita.

De la misma manera, si usted капнете crema en su café, crema растечется por la taza, ya que ese es el estado más alto de la entropía. El de la crema hay más formas de distribuir los trozos de café, que cuando se encontraban en una pequeña área.

La entropía, según la opinión de boltzmann, es la probabilidad de. Los objetos con baja entropía perfectamente organizados, por lo que casi no existen. De objetos con alta entropía de vagos y, por tanto, la probabilidad de su existencia alto. La entropía siempre crece, porque las cosas mucho más fácil ser confusas.

Tal vez esto suena deprimente, especialmente si te gusta el orden en la casa. Pero deje que las ideas de boltzmann de la oportunidad: que, parece, pueden explicar la flecha del tiempo.

El enfoque de boltzmann de la entropía explica por qué ella siempre aumenta. Esto, a su vez, supone, por qué siempre nos sentimos temporales de avanzar. Si el universo en su conjunto se mueve de baja entropía de alta entropía, nos veremos nunca, como que algo va a revertir.

No veremos como va el huevo, porque hay muchas maneras de organizar la parte de los huevos, y casi todos ellos llevan más bien a разбитому huevo, en lugar de a una. De la misma manera en la espalda no se derrita el hielo, las quemaduras no sanarán, y el tobillo no стянутся de vuelta después del estiramiento.

La definición de la entropía de Больцману incluso explica por qué recordamos el pasado pero no el futuro. Imagínese lo contrario: tiene el recuerdo de un evento y, a continuación, se produce y el recuerdo desaparece. Las posibilidades de que esto ocurra con este cerebro, son muy pequeñas. En opinión de boltzmann, el futuro es diferente al del pasado, simplemente porque aumenta la entropía. Pero su acosador opositores señalaron un error en sus razonamientos.

 

Больцман dijo que la entropía aumenta a medida que su movimiento en el futuro, gracias a las probabilidades de que controlan el comportamiento de los pequeños objetos como los átomos. Pero estos pequeños objetos, por sí mismos, obedecen a una ley fundamental de la física, que no pasan la línea entre el pasado y el futuro. Por lo tanto, el argumento de boltzmann puede dar la vuelta con los pies a la cabeza. Si usted afirma que la entropía crece a medida que su movimiento en el futuro, se puede afirmar que la entropía aumentará a medida que el movimiento en el pasado.

 

Больцман pensaba que el huevo más bien se rompe, que se guardan, sería razonable esperar que los huevos enteros se dividiría. Pero hay otra interpretación. Интактные huevos tan raros e increíbles, que los huevos deben pasar la mayor parte de su tiempo destrozados, rara vez yendo juntos, para que en el momento de ser enteros y después de volver a romperse. En resumen, se pueden usar las ideas de boltzmann acerca de la entropía, afirmando que el futuro y el pasado deben ser similares. Pero nosotros no vemos, por lo tanto, volvemos a la posición inicial. ¿Por qué, al final, existe una flecha del tiempo?

Больцман propuso varias soluciones para este problema. Uno de los mejores se conoce como la hipótesis del pasado. Es muy sencillo: en un momento específico en el pasado lejano, el universo estaba en un estado de baja entropía. Si es así, la brecha en los razonamientos de boltzmann se prolonga. El futuro y el pasado tienen un aspecto diferente, ya que el pasado tenía la entropía mayor que la del futuro. Por lo tanto, se baten los huevos, pero no van.

Como es lógico, pero surge una nueva pregunta: ¿por qué la hipótesis del pasado debe ser fiel? El estado de baja entropía es poco probable, entonces, ¿por qué la entropía del Universo en el pasado debe ser baja? Больцману no lograse resolver el problema. Estando en un estado casi permanente de la depresión, que fue rechazado físico de la comunidad, estaba seguro de que el trabajo de su vida será olvidado. En una fiesta cerca de trieste, en 1906, ludwig Больцман se ahorcó.

Su suicidio fue especialmente dramático, ya que a través de diez años de física adoptaron las ideas de boltzmann sobre los átomos. Además, en las próximas décadas, los nuevos descubrimientos han demostrado que la hipótesis de un pasado muy bien pueden encontrarse explicaciones.

En el siglo 20 nuestra imagen del Universo ha cambiado drásticamente. Hemos descubierto que tiene un principio.

En la época de boltzmann de la mayoría de los físicos creían que el universo es eterno y siempre ha existido. Pero en la década de 1920, los astrónomos han descubierto que las galaxias se difunden. El universo se expande, adivinado ellos. Entonces, cuando todo era mucho más cerca y es más estrecho.

En las siguientes décadas de la física han llegado a un acuerdo de que el universo comenzó con un increíblemente caliente y denso de puntos. Ella rápidamente se ha expandido y enfriado, creando todo lo que existe ahora. Es la rápida expansión de la pequeña caliente del Universo llamado big bang.

Todos hablaban a favor de la hipótesis del pasado. "La gente dijo: bien, es evidente que el joven de la entropía del Universo era de baja", dice carroll. — Pero, ¿por qué la entropía fue baja, 14 mil millones de años, en la época de la Gran Explosión, nadie lo sabe".

Cabe decir que la gran nave de la explosión claramente no suena como algo de baja entropía. Las explosiones se presentan generalmente cualquier cosa, sólo que no en el orden. Había un montón de formas de organización de la materia y de la energía en el joven Universo, por lo tanto, ella estaba caliente, pequeño y ampliada. Sin embargo, resultó que la entropía de un poco de otra, cuando alrededor de tanta energía.






Imagina el enorme vacío de la región del cosmos, en el centro del cual se encuentra una nube de gas con una masa del Sol. La gravedad atrae el gas juntos, por lo que el gas se convierte en un apretado derribado y, en definitiva, коллапсирует en la estrella. Cómo es esto posible si la entropía crece constantemente? El gas hay más formas de organización, en la que se dispersa y рассредоточивается.

El privilegio de la masay la Respuesta es que la gravedad afecta a la entropía, pero como el saber, la física todavía no entienden. En el caso masiva de objetos de ganancia de masa significaría más alta de la entropía, que ser compacta y homogénea. Por lo tanto, el universo de galaxias, estrellas y planetas tiene mayor entropía que el universo, lleno de agua caliente y denso gas.

Tenemos un nuevo problema. El grado del Universo, que apareció inmediatamente después de la Gran Explosión, caliente y denso, tiene una baja entropía y, por tanto, es poco probable. "Difícilmente se puede esperar recuperar esa de la bolsa con la de los universos", dice carroll.

De qué manera nuestro universo comenzó con ese si acaso fuera del estado? Aún no está claro qué tipo de respuesta que nos gustaría encontrar. "Como científico en la explicación de su estado original de el universo? — pregunta tim modlin, el filósofo de la física de la universidad de nueva York.

Tiene la idea de que antes de la Gran Explosión. Se puede considerar que es de baja entropía, la joven del Universo? Carroll y de uno de sus antiguos estudiantes propusieron un modelo en el que "младенческие" el universo constantemente vienen a la vida, la separa de la principal del universo y extendiendo, al igual que la nuestra. Estas migas-universos comienzan con baja entropía, pero la entropía de un "múltiple universo" en general, siempre será mayor.

Si esto es cierto, la juventud de los universos sólo en apariencia parecen de baja entropía, ya que no vemos el panorama general. Lo mismo puede ser cierto para las flechas de tiempo. "Este tipo de idea implica que el pasado distante de nuestro cuadro general del universo absolutamente similar en el futuro lejano", dice carroll.



Un amplio acuerdo sobre la explicación de carroll no. Sólo una sugerencia, pero nada prometedor. Parte del problema radica en el hecho de que nuestras mejores teorías de la física no pueden explicar la Gran Explosión. Sin explicaciones de lo que sucedió en el momento del nacimiento del Universo, no podemos explicar por qué ella tiene una baja entropía.

La física moderna se basa en dos grandes teorías. La mecánica cuántica explica el comportamiento de las pequeñas cosas como los átomos y la teoría general de la relatividad explica las grandes cosas como las estrellas. Pero combinar todavía no se puede.

Por lo tanto, si algo es muy pequeño y muy pesado, como el universo en el momento de la Gran Explosión, la física se encontrarán en un callejón sin salida. Para explicar el joven universo, es necesario combinar dos teorías en "la teoría de todo". Teoría general, es probable que explicará la flecha del tiempo. También esta teoría se explicará cómo la naturaleza se construye el espacio y el tiempo. Pero por decenas de años, nadie ni siquiera se ha formado en la teoría del todo. A pesar de los candidatos, sin duda, existen.

La más prometedora teoría del todo, puede ser la teoría de cuerdas, que afirma que todas las partículas subatómicas en realidad son pequeñas cuerdas. Cuerdas de la teoría también dice que el espacio es una dimensión adicional, además de las tres que se contraen a tamaño microscópico, y vivimos en una especie de múltiple del universo.

Todo esto suena bastante extraño. Sin embargo, la mayoría de los físicos de partículas se ven en la teoría de cuerdas nuestro mejor candidato a la teoría de todo. Sin embargo, esto no nos ayuda a explicar por qué el tiempo se mueve hacia adelante. Como en casi cualquier otra fundamental de la teoría física, la ecuación de la teoría de cuerdas no llevan a cabo una estricta línea divisoria entre el pasado y el futuro. Incluso si la teoría de cuerdas es correcta, es posible que no se explicar la flecha del tiempo.

Trabajando con Si Смолиным en el Instituto de Perímetro en waterloo, canadá, marina cortés trabaja sobre las alternativas a la teoría de cuerdas: que incluyen la flecha del tiempo en el nivel fundamental.

Cortés y Смолин sugieren que el universo se compone de una serie de únicos eventos que nunca se repiten. Cada conjunto de eventos que pueden afectar sólo a un evento en el siguiente conjunto, construyendo así la flecha del tiempo. "Esperamos que si podemos aplicar estos tipos de ecuaciones de la cosmología, llegamos al problema de las condiciones iniciales del Universo y descubre que no hay nada especial", dice cortés.

Esta es la explicación totalmente en desacuerdo con больцмановским, cuando la flecha del tiempo se deriva de las leyes de la probabilidad. "El tiempo no es una ilusión, afirma cortés. — Existe y que de hecho se mueve hacia adelante".

La mayoría de los físicos no ven problema en las explicaciones de boltzmann. "Больцман señaló en la dirección correcta para encontrar una solución, y hace mucho tiempo", dice david albert, el filósofo de la física en la universidad de columbia en nueva york. — Hay una esperanza real de que si usted cava lo suficientemente profundo, entonces todo será así, como dijo Больцман". Carroll está de acuerdo. "Si el big bang se baja entropía, eso es todo. Podemos explicar las diferencias entre el pasado y el futuro".

Sea como fuere, para explicar la flecha del tiempo, tenemos que explicar el estado de baja entropía en el inicio de nuestro Universo. Para ello puede ser útil a cualquier teoría, la teoría del todo, la teoría de cuerdas, la teoría causal de series de cortés y Смолина. Las personas buscan la teoría de todo ya 90 años. Como nos encontrar? Como nos enteramos de que ha encontrado la que necesita?

Podemos comprobar en algo muy pequeño y denso. Pero no podemos volver atrás en el tiempo a la Gran Explosión, no podemos y zambullirse en un agujero negro y enviar la información de ella. Lo que tenemos que hacer, si realmente queremos explicar por qué rotos los huevos no van a volver?

Nuestras mejores expectativas en cuanto a la mayor máquina en la historia de la humanidad. El gran colisionador de hadrones es un acelerador de partículas, que se encuentra a 27 kilómetros del anillo en la frontera entre francia y suiza. Él empuja los protones casi a la velocidad de la luz. Fenomenal la energía de estos enfrentamientos da lugar a nuevas partículas.

Los dos últimos años, el TANQUE estaba cerrado por reformas, pero en la primavera de 2015, regresó y ganó con una venganza. En 2012 se descubrió hace mucho tiempo buscada partícula de higgs. Este descubrimiento trajo el premio nobel, pero ahora TANQUE quiere batir sus propios récords. Si tienes suerte, el TANQUE puede arrojar luz sobre los nuevos e inesperados partículas fundamentales que apuntan a nosotros en la dirección de una teoría.

Pasarán varios años antes de que los científicos recogerán y analizarán todos los datos necesarios. Y, puede, entonces, por fin nos demos cuenta de por qué no se puede simplemente recoger este estúpido huevo con su persona.publicado

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Fuente: hi-news.ru

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