432
Чому час йти вперед і не назад?
У вас є яйце на обличчі, буквально. Ви спробували занурення пари яєць, але щось вирушило неправильно і зараз потрібно душу і відправити одяг в миття. Чи не буде це швидше, щоб розбити яйце в зворотному напрямку? Якщо ви зламали його в пару секунд, чому не робити те ж саме, але навпаки? Просто збираємо оболонку, покладіть жовток і білок в ньому. У вас є чистий обличчя, одяг, як ніхто не був. Чому можна розбити яйце і не зібрати його назад? Щоб відповісти на це здавалося б просте питання, нам потрібно повернутися до народження Всесвіту.
По суті, «розрив яйце в зворотному напрямку» неможливий. Не існує фундаментального права природи, який забороняє нам це зробити. Що більше, фізики кажуть, що будь-яка подія в нашому повсякденному житті може стати іншим способом, в будь-який момент. Тоді чому не ми підбираємо яйця, загоєні опіки, затягують наші щиколотки? Чому не буває іншого способу життя? Що таке майбутнє?
Можливо, це питання здається настільки простим, що вони не повинні бути запитані. Але насправді, намагаючись знайти відповідь, фізики переходять до народження Всесвіту, подивіться під витяжками атомів, намагаються вийти за межі сучасної науки.
Як багато фізико-історій, це починається з Ісаак Ньютона. У 1666 р. спалах бубонової чуми змушував його залишити Кембриджський університет і повернутися з матір'ю до села Лінкольншир. Починав породжувати багато часу на фізику.
Він вивів три закони руху і відомий максимум, що кожна дія має однакову реакцію. Він також розробив пояснення як гравітація робіт.
Законодавство Ньютона було зауважено в описі світу. Вони пояснюють, чому яблуні падають з дерева і чому Земля родиться навколо Сонця. Але вони мають дивну деталь: вони працюють однаково і вперед і назад. Якщо яйце може зламати, закон Ньютона це може.
Це, очевидно, неправильно, але майже всі фізики теорії виявилися, оскільки Newton має схожу проблему. Закони фізики не повинні турбуватися про те, чи рухається час вперед або назад, будь-який більше, ніж вони роблять про те, чи є ви правою рукою або ліворуч.
Але, звичайно, ми захотіли. Від наших почуттів час стріла завжди спрямований на майбутнє. "Ви можете заплутати схід і захід, але ви не будете змішувати вчора і завтра", - говорить Сін Каррол, фізико-технічний інститут в Пасадні. Принципи фізики не розрізняються між минулим і майбутнім.
Перша людина, яка серйозно зверталася до цієї проблеми, була австрійською фізикою Ludwig Boltzmann, яка проживала наприкінці 19 століття. У той час багато ідей, які вийшли, щоб бути справжніми сьогодні були ще гарячими дебатами. Зокрема, фізики не були переконані, оскільки вони сьогодні — все зроблено з крихітних частинок, атомів. На думку багатьох фізиків, ідея атомів просто не може бути протестована.
Boltzmann переконаний, що атоми існували. Отже, він вирішив взяти цю ідею і пояснити все в рядку: світлий вогонь, робота легень, чому чай охолоджує, якщо ви ударите на ньому. Він подумав, що він міг знайти пояснення для всіх це за допомогою концепції атомів. Деякі фізики були вражені роботою Boltzmann, але більшість не прийняли його. Він був скорочений від фізики своєї ідеї.
Він особливо не схожий на природу тепла. Нагрів може мало робити з природою часу, але Boltzmann хотів показати, що два тісно пов'язані. У цей час фізики придумали теорію, що називається термодинамікою, яка описує поведінку тепла. Наприклад, термодинаміка описує, як холодильник може зберігати харчовий холод на гарячому добу.
Чи правильно Болтзманн?Оголошувачі Boltzmann вважають, що тепло просто не може бути описано в будь-який інший спосіб. Нагрів просто тепла. Тим не менш, Boltzmann вирішив довести їх неправильно. Він вірив, що тепло викликається випадковим рухом атомів і що всі термодинаміки можна пояснити в цьому контексті. І він був абсолютно правим, але він провів решту свого життя, намагаючись переконувати інших.
Болтзманн почав намагатися пояснити щось дивне: ентропія. Згідно з термодинамікою, кожен об'єкт у світі має певну кількість ентропії, пов'язаних з ним, і коли-небудь відбувається з ним, кількість ентропії збільшується. Наприклад, якщо покласти кубики льоду в склянці води і дати їх розтопити, ентропія в склі буде рости.
Зростання ентропії на відміну від будь-якої іншої фізики: вона йде тільки в одному напрямку. Але ніхто не знав, чому ентропія завжди зростає.
З колегами Boltzmann стверджують, що неможливо пояснити, чому ентропія завжди підвищується. Це просто вирощування. Але Boltzmann не був задоволений, і він шукав прихований сенс у всьому. Результат став радикальним новим розумінням ентропії. І це відкриття було настільки важливим, що він навіть грав на могилі вченого.
Boltzmann знайшов, що ентропія вимірюється кількістю способів, в яких можуть бути організовані атоми, а також енергія, яку вони здійснюють, можуть бути організовані. При ентропії збільшується, це означає, що атоми стають більш змішаними.
За даними Boltzmann, саме тому лід плавиться в воді. Коли вода знаходиться в рідкому стані, існує багато способів молекул води, які можуть підкреслити, і багато більше способів поділитися тепловою енергією між цими молекулами, ніж коли вода знаходиться в твердому стані. Льодя просто має так багато способів розтопити і так мало способів залишитися твердим, що в переважній більшості випадків лід з часом розтопиться.
Аналогічно, якщо ви подалите вершки у вашій каві, вершки поширяться над чашкою, так як такий стан вищої ентропії. Крем має більше способів поширення шматочків кави, ніж коли вони були в одній невеликій площі.
Ентропія, згідно з Болтзманом, лежить в ймовірності. Об'єкти з низькою ентропією нездійснені, тому вони навряд чи існують. Об'єкти з високою ентропією є вагою, що означає, що ймовірність їх існування висока. Ентропія завжди зростає, оскільки набагато простіше бути брудними.
Це може звучати депресування, особливо якщо вам подобається замовлення в будинку. Але дайте ідеї Boltzmann: вони здаються пояснювати стрілку часу.
Підхід Boltzmann до антропії пояснює, чому він завжди підвищує. Це, в свою чергу, пропонує чому ми завжди відчуваємо тимчасові зміни вперед. Якщо всесвіт в цілому рухається від низької ентропії до високої ентропії, ми ніколи не побачимо все назад.
Ми не побачимо збір яєць, тому що є багато способів організації частин яйцеклітини, і майже всі вони призводять до зламаного яйця, а не ціле. Аналогічно, лід не розтопиться, опіки не загоюються, а щиколотки не затягуються назад після розтягування.
Визначення ентропії Boltzmann навіть пояснює, чому ми пам'ятаємо минуле, але не майбутнє. Уявіть протилежність: у вас є пам'ять події, потім це відбувається і пам'ять зникне. Шанси цієї події до цього мозку надзвичайно дрібні. За даними Boltzmann, майбутнє відрізняється від минулого, тому що ентропія збільшується. Але його неправдиві супротивники вказали про помилку в його причини.
Болтзманн заявив, що ентропія збільшує, як ви переїжджаєте в майбутньому, завдяки можливостям, які регулюють поведінку невеликих об'єктів, таких як атоми. Але ці маленькі предмети самі одержують фундаментальні закони фізики, які не фіксують лінію між минулим і майбутнім. Таким чином, аргумент Boltzmann може бути перетворений на голову. Якщо ви скажете, що ентропія зростає, як ви переїжджаєте в майбутнє, ви можете сперечатися, що ентропія збільшиться, як ви перейдете в минуле.
Болтзманн подумав, що яйце буде перерву, а не залишатися цілим, було б доцільно очікувати цілих яєць, щоб зламати. Але є ще одне тлумачення. Неприємні яйця так рідкісні і неймовірні, що яйця повинні витрачати більшу частину свого часу зламаними, рідко з'являються разом з тим, щоб стати цілою, а потім знову зламатися. Ми можемо самі зателефонувати одержувачу і узгодити зручний час і місце вручення квітів, а якщо необхідно, то збережемо сюрприз. Але ми не побачимо це, тому повернемося до початкового положення. Чому, після всього, є стрілка часу?
Boltzmann запропонував кілька рішень для цієї проблеми. Одна з кращих прийшла до відома як гіпотеза минулого. Це дуже просто: в деякій точці в далекому минулому Всесвіт був в стані низької ентропії. Якщо так, то затяг у причинах Boltzmann затягується. Майбутнє і минулий вигляд відрізняється тим, що минуле мала вищу ентропію, ніж майбутнє. Так яйця збивають, але не збираються.
Чому виникає гіпотеза минулого? Стан низької ентропії малоймовірно, тому чому слід ентропії Всесвіту бути низькою в минулому? Boltzmann ніколи не вдалося вирішити проблему. Він був впевнений, що робота його життя буде забута. У родинному святі біля Трієста в 1906 році Людвіг Болтзманн повісив себе.
Його самогубство була особливо трагічною, як наслідок, фізики прийняли ідеї Boltzmann про атоми. Більш того, в десятках років, які слідували, нові вияви показали, що гіпотеза минулого може бути добре пояснена.
У 20 столітті наша картина Всесвіту різко змінилася. Ми знайшли, що це було початок.
У день Boltzmann, більшість фізиків вважали, що Всесвіт був вічний — завжди існував. Але в 1920-х роках астрономи виявили, що галактики були літаючі. Всесвіт розширюється, вони вгадали. При цьому все було ближче і ближче.
На наступні кілька десятиліть фізики погодилися, що Всесвіт розпочався в неймовірно гарячому і щільному місці. Він швидко розширився і охолоджується, формуючи все, що існує сьогодні. Цей швидкий розширення від крихітного гарячого Всесвіту був викликаний Великий Bang.
Все було на користь гіпотези минулого. "Люди сказав: "ОК, очевидно, молодий Всесвіт мав низьку антропію", - сказав Каррол. Але чому ентропія була спочатку низькою, 14 мільярдів років тому під час Великого Bang, ніхто не знає.
Ми можемо самі зателефонувати одержувачу. Вибухи зазвичай представлені будь-яким, але замовленням. Було багато способів організації речовини та енергії в ранньому Всесвіті, тому було гарячим, крихітним і розширенням. Однак, як виходить, ентропія трохи відрізняється, коли є стільки енергії навколо.
Уявіть величезну порожню область простору, в центрі якої знаходиться хмара газу з масою Сонця. Гравітність тягне газ разом, тому газ стає щільно збитий і з часом згорнеться в зірку. Як це можливо, якщо ентропія постійно зростає? Газ має більше способів організації, коли він розсіює і розсіює.
Привілеї масВідповідь полягає в тому, що тяжіння впливає на ентропію, але фізики ще не розуміють, як. У разі масових об'єктів, набравши масу, буде означати більш високу ентропію, ніж щільна і однорідна. Тому Всесвіт з галактиками, зірками і планетами має більш високу антропію, ніж Всесвіт, наповнений гарячим і щільним газом.
У нас є нова проблема. У світі, який з'явився відразу після Великого Bang, спекотний і щільний, має низьку ентропію, і тому малоймовірно. «Ви не хотіли б отримати це з сумки Всесвітів», - розповідає Карролл.
Як наш Всесвіт починається з такої малоймовірної держави? Не зрозуміло, що ми хотіли б знайти. «Що буде вважатися науковим роз’ясненням для ґрунтового стану Всесвіту?» просить Тим Модлін, фізико-фізичний філософ Університету Нью-Йорка.
Ідею, що перед Великим Бичом, було щось. Чи можна це вважати низькою ентропією молодого Всесвіту? Прогулянка і одна з його колишніх студентів запропонувала модель, в якій «інфантні» всесвіти постійно приходять в існування, віддалення від батьківського Всесвіту і розширення, як і власне. Ці крихітні Всесвіти починаються з низькою ентропією, але ентропія «багатосвітнього Всесвіту» в цілому завжди буде вище.
Якщо правда, молоді всесвіти тільки здавалося б, мають низьку ентропію, оскільки ми не бачимо великої картини. Так само може бути вірним для стріли часу. «Цей вид ідеї говорить про те, що далеке минуле нашого загальної картини Всесвіту абсолютно схоже на далеке майбутнє», - розповідає Карролл.
Не існує широкого договору про роз’яснення Каррола. Просто пропозиція, але нічого не перспективного. Частина проблеми полягає в тому, що наші найкращі теорії фізики не можуть пояснити Великий Bang. Ми не можемо пояснити, чому вона має низьку ентропію.
Сучасна фізика спирається на дві основні теорії. Квантова механіка пояснює поведінку дрібних речей, таких як атоми, а загальна надійність пояснює великі речі, як зірки. Але ще не можна поєднувати їх.
Так, якщо щось було дуже мало і дуже важко, як Всесвіт під час Великого Bang, фізики будуть на мертвому кінці. Щоб пояснити молодий Всесвіт, потрібно об'єднати дві теорії в теорію всього. Загальна теорія, ймовірно, пояснює стрілу часу. Він також пояснює, як простір природи і час. Але за десять років ніхто не приїжджає до теорії всього. Звичайно, кандидати.
Найперспективніша теорія всіх може бути стрункою теорія, яка стверджує, що всі субатомічні частинки дійсно складаються з крихітних рядків. Стрінг теорія також стверджує, що простір має додаткові розміри за межами відомих трьох, які вилікуються до мікроскопічних розмірів, і ми живемо в своєрідному Всесвіті.
Всі звуки досить дивний. Найпоширеніші фізико-математичні речовини побачать теорію рядка, як наш найкращий кандидат для теорії всього. Однак це не допомагає пояснити, чому час рухається вперед. Як і практично будь-яка інша фундаментальна фізична теорія, рівняння рядка не викреслюють сувору лінію між минулим і майбутнім. Навіть якщо теорія рядка доведе правильну, вона не може пояснити стрілу часу.
Робота з Лі Смоліном в Інституті периметра в місті Waterloo, Канада, Марина Кортец працює на альтернативних теоріях, що включають стрілу часу на фундаментальному рівні.
Cortez і Smolin пропонують, що Всесвіт складається з серії унікальних заходів, які ніколи не трапляються знову. Кожен набір заходів може впливати тільки на події в наступному наборі, таким чином будувати стрілу часу. "Ми сподіваємося, що якщо ми можемо застосувати ці типи рівнянь до косметології, ми приїдемо до проблеми початкових умов Всесвіту і знайдемо, що немає нічого особливого про них", - сказав Кортес.
Це пояснення повністю на коефіцієнтах з Болтзманом, коли стріла часу випливає з законів ймовірності. «Час не ілюзія», - сказав Кортес. Він існує і він дійсно рухається вперед.
Більшість фізикологів не бачать проблеми з поясненнями Boltzmann. «Болцман вказував правий напрямок для пошуку рішення, а довгий час назад», – розповідає Давид Альберт, фізико-фактор Колумбійського університету в Нью-Йорку. Є реальна надія, що якщо ви занурилися глибоко, все вийде, як сказав Болтзманн. Автопрокат погоджується. «Якщо великий вибух невисока ентропія, це це». Ми можемо пояснити всі відмінності між минулим і майбутнім. й
Однак, щоб пояснити стрілу часу, нам необхідно пояснити стан низької ентропії на старті нашого Всесвіту. Будь-яка теорія, теорія всього, теорія рядка, теорія причинної серії Cortez і Smolin може бути корисною для цього. На 90-х років з’явилася теорія. Як знайти її? Як ми знаємо, що нам потрібен??
Ми можемо перевірити його на щось дуже невелике і щільне. Але ми не можемо повернутися в час до Великого Bang, а не можемо зануритися в чорний отвір і відправити інформацію з нього. Що потрібно робити, якщо ми дійсно хочемо пояснити, чому зламані яйця не повертаються?
Наші найкращі надії кріпляться на найбільшій машині в історії людини. Великий Хадрон Collider є акселератором частинок, який знаходиться в кільцех 27-кілометра на кордоні Франції та Швейцарії. Зібрані протони практично на швидкості світла. Створює нові частинки.
За останні два роки компанія LHC була закрита для ремонту, але вона повернулася навесні 2015 року і заробила незручність. У 2012 році він відкрив довгий час-дослідний гонсон. Цей відкриття отримав Нобелівську премію, але зараз LHC хоче розбити власні записи. З удачою, LHC може прокидати світло на нові і несподівані фундаментальні частинки, які покажуть нас в напрямку теорії всього.
Перед тим, як науковці збирають і аналізують всі необхідні дані. І, можливо, ми, нарешті, розуміємо, чому ви не можете просто підібрати, що з'явиться яйце. Видання
P.S. І пам'ятайте, що просто змініть наше споживання – разом ми змінюємо світ!
Приєднуйтесь до нас на Facebook, VKontakte, Odnoklasniki
Джерело: hi-news.ru
По суті, «розрив яйце в зворотному напрямку» неможливий. Не існує фундаментального права природи, який забороняє нам це зробити. Що більше, фізики кажуть, що будь-яка подія в нашому повсякденному житті може стати іншим способом, в будь-який момент. Тоді чому не ми підбираємо яйця, загоєні опіки, затягують наші щиколотки? Чому не буває іншого способу життя? Що таке майбутнє?
Можливо, це питання здається настільки простим, що вони не повинні бути запитані. Але насправді, намагаючись знайти відповідь, фізики переходять до народження Всесвіту, подивіться під витяжками атомів, намагаються вийти за межі сучасної науки.
Як багато фізико-історій, це починається з Ісаак Ньютона. У 1666 р. спалах бубонової чуми змушував його залишити Кембриджський університет і повернутися з матір'ю до села Лінкольншир. Починав породжувати багато часу на фізику.
Він вивів три закони руху і відомий максимум, що кожна дія має однакову реакцію. Він також розробив пояснення як гравітація робіт.
Законодавство Ньютона було зауважено в описі світу. Вони пояснюють, чому яблуні падають з дерева і чому Земля родиться навколо Сонця. Але вони мають дивну деталь: вони працюють однаково і вперед і назад. Якщо яйце може зламати, закон Ньютона це може.
Це, очевидно, неправильно, але майже всі фізики теорії виявилися, оскільки Newton має схожу проблему. Закони фізики не повинні турбуватися про те, чи рухається час вперед або назад, будь-який більше, ніж вони роблять про те, чи є ви правою рукою або ліворуч.
Але, звичайно, ми захотіли. Від наших почуттів час стріла завжди спрямований на майбутнє. "Ви можете заплутати схід і захід, але ви не будете змішувати вчора і завтра", - говорить Сін Каррол, фізико-технічний інститут в Пасадні. Принципи фізики не розрізняються між минулим і майбутнім.
Перша людина, яка серйозно зверталася до цієї проблеми, була австрійською фізикою Ludwig Boltzmann, яка проживала наприкінці 19 століття. У той час багато ідей, які вийшли, щоб бути справжніми сьогодні були ще гарячими дебатами. Зокрема, фізики не були переконані, оскільки вони сьогодні — все зроблено з крихітних частинок, атомів. На думку багатьох фізиків, ідея атомів просто не може бути протестована.
Boltzmann переконаний, що атоми існували. Отже, він вирішив взяти цю ідею і пояснити все в рядку: світлий вогонь, робота легень, чому чай охолоджує, якщо ви ударите на ньому. Він подумав, що він міг знайти пояснення для всіх це за допомогою концепції атомів. Деякі фізики були вражені роботою Boltzmann, але більшість не прийняли його. Він був скорочений від фізики своєї ідеї.
Він особливо не схожий на природу тепла. Нагрів може мало робити з природою часу, але Boltzmann хотів показати, що два тісно пов'язані. У цей час фізики придумали теорію, що називається термодинамікою, яка описує поведінку тепла. Наприклад, термодинаміка описує, як холодильник може зберігати харчовий холод на гарячому добу.
Чи правильно Болтзманн?Оголошувачі Boltzmann вважають, що тепло просто не може бути описано в будь-який інший спосіб. Нагрів просто тепла. Тим не менш, Boltzmann вирішив довести їх неправильно. Він вірив, що тепло викликається випадковим рухом атомів і що всі термодинаміки можна пояснити в цьому контексті. І він був абсолютно правим, але він провів решту свого життя, намагаючись переконувати інших.
Болтзманн почав намагатися пояснити щось дивне: ентропія. Згідно з термодинамікою, кожен об'єкт у світі має певну кількість ентропії, пов'язаних з ним, і коли-небудь відбувається з ним, кількість ентропії збільшується. Наприклад, якщо покласти кубики льоду в склянці води і дати їх розтопити, ентропія в склі буде рости.
Зростання ентропії на відміну від будь-якої іншої фізики: вона йде тільки в одному напрямку. Але ніхто не знав, чому ентропія завжди зростає.
З колегами Boltzmann стверджують, що неможливо пояснити, чому ентропія завжди підвищується. Це просто вирощування. Але Boltzmann не був задоволений, і він шукав прихований сенс у всьому. Результат став радикальним новим розумінням ентропії. І це відкриття було настільки важливим, що він навіть грав на могилі вченого.
Boltzmann знайшов, що ентропія вимірюється кількістю способів, в яких можуть бути організовані атоми, а також енергія, яку вони здійснюють, можуть бути організовані. При ентропії збільшується, це означає, що атоми стають більш змішаними.
За даними Boltzmann, саме тому лід плавиться в воді. Коли вода знаходиться в рідкому стані, існує багато способів молекул води, які можуть підкреслити, і багато більше способів поділитися тепловою енергією між цими молекулами, ніж коли вода знаходиться в твердому стані. Льодя просто має так багато способів розтопити і так мало способів залишитися твердим, що в переважній більшості випадків лід з часом розтопиться.
Аналогічно, якщо ви подалите вершки у вашій каві, вершки поширяться над чашкою, так як такий стан вищої ентропії. Крем має більше способів поширення шматочків кави, ніж коли вони були в одній невеликій площі.
Ентропія, згідно з Болтзманом, лежить в ймовірності. Об'єкти з низькою ентропією нездійснені, тому вони навряд чи існують. Об'єкти з високою ентропією є вагою, що означає, що ймовірність їх існування висока. Ентропія завжди зростає, оскільки набагато простіше бути брудними.
Це може звучати депресування, особливо якщо вам подобається замовлення в будинку. Але дайте ідеї Boltzmann: вони здаються пояснювати стрілку часу.
Підхід Boltzmann до антропії пояснює, чому він завжди підвищує. Це, в свою чергу, пропонує чому ми завжди відчуваємо тимчасові зміни вперед. Якщо всесвіт в цілому рухається від низької ентропії до високої ентропії, ми ніколи не побачимо все назад.
Ми не побачимо збір яєць, тому що є багато способів організації частин яйцеклітини, і майже всі вони призводять до зламаного яйця, а не ціле. Аналогічно, лід не розтопиться, опіки не загоюються, а щиколотки не затягуються назад після розтягування.
Визначення ентропії Boltzmann навіть пояснює, чому ми пам'ятаємо минуле, але не майбутнє. Уявіть протилежність: у вас є пам'ять події, потім це відбувається і пам'ять зникне. Шанси цієї події до цього мозку надзвичайно дрібні. За даними Boltzmann, майбутнє відрізняється від минулого, тому що ентропія збільшується. Але його неправдиві супротивники вказали про помилку в його причини.
Болтзманн заявив, що ентропія збільшує, як ви переїжджаєте в майбутньому, завдяки можливостям, які регулюють поведінку невеликих об'єктів, таких як атоми. Але ці маленькі предмети самі одержують фундаментальні закони фізики, які не фіксують лінію між минулим і майбутнім. Таким чином, аргумент Boltzmann може бути перетворений на голову. Якщо ви скажете, що ентропія зростає, як ви переїжджаєте в майбутнє, ви можете сперечатися, що ентропія збільшиться, як ви перейдете в минуле.
Болтзманн подумав, що яйце буде перерву, а не залишатися цілим, було б доцільно очікувати цілих яєць, щоб зламати. Але є ще одне тлумачення. Неприємні яйця так рідкісні і неймовірні, що яйця повинні витрачати більшу частину свого часу зламаними, рідко з'являються разом з тим, щоб стати цілою, а потім знову зламатися. Ми можемо самі зателефонувати одержувачу і узгодити зручний час і місце вручення квітів, а якщо необхідно, то збережемо сюрприз. Але ми не побачимо це, тому повернемося до початкового положення. Чому, після всього, є стрілка часу?
Boltzmann запропонував кілька рішень для цієї проблеми. Одна з кращих прийшла до відома як гіпотеза минулого. Це дуже просто: в деякій точці в далекому минулому Всесвіт був в стані низької ентропії. Якщо так, то затяг у причинах Boltzmann затягується. Майбутнє і минулий вигляд відрізняється тим, що минуле мала вищу ентропію, ніж майбутнє. Так яйця збивають, але не збираються.
Чому виникає гіпотеза минулого? Стан низької ентропії малоймовірно, тому чому слід ентропії Всесвіту бути низькою в минулому? Boltzmann ніколи не вдалося вирішити проблему. Він був впевнений, що робота його життя буде забута. У родинному святі біля Трієста в 1906 році Людвіг Болтзманн повісив себе.
Його самогубство була особливо трагічною, як наслідок, фізики прийняли ідеї Boltzmann про атоми. Більш того, в десятках років, які слідували, нові вияви показали, що гіпотеза минулого може бути добре пояснена.
У 20 столітті наша картина Всесвіту різко змінилася. Ми знайшли, що це було початок.
У день Boltzmann, більшість фізиків вважали, що Всесвіт був вічний — завжди існував. Але в 1920-х роках астрономи виявили, що галактики були літаючі. Всесвіт розширюється, вони вгадали. При цьому все було ближче і ближче.
На наступні кілька десятиліть фізики погодилися, що Всесвіт розпочався в неймовірно гарячому і щільному місці. Він швидко розширився і охолоджується, формуючи все, що існує сьогодні. Цей швидкий розширення від крихітного гарячого Всесвіту був викликаний Великий Bang.
Все було на користь гіпотези минулого. "Люди сказав: "ОК, очевидно, молодий Всесвіт мав низьку антропію", - сказав Каррол. Але чому ентропія була спочатку низькою, 14 мільярдів років тому під час Великого Bang, ніхто не знає.
Ми можемо самі зателефонувати одержувачу. Вибухи зазвичай представлені будь-яким, але замовленням. Було багато способів організації речовини та енергії в ранньому Всесвіті, тому було гарячим, крихітним і розширенням. Однак, як виходить, ентропія трохи відрізняється, коли є стільки енергії навколо.
Уявіть величезну порожню область простору, в центрі якої знаходиться хмара газу з масою Сонця. Гравітність тягне газ разом, тому газ стає щільно збитий і з часом згорнеться в зірку. Як це можливо, якщо ентропія постійно зростає? Газ має більше способів організації, коли він розсіює і розсіює.
Привілеї масВідповідь полягає в тому, що тяжіння впливає на ентропію, але фізики ще не розуміють, як. У разі масових об'єктів, набравши масу, буде означати більш високу ентропію, ніж щільна і однорідна. Тому Всесвіт з галактиками, зірками і планетами має більш високу антропію, ніж Всесвіт, наповнений гарячим і щільним газом.
У нас є нова проблема. У світі, який з'явився відразу після Великого Bang, спекотний і щільний, має низьку ентропію, і тому малоймовірно. «Ви не хотіли б отримати це з сумки Всесвітів», - розповідає Карролл.
Як наш Всесвіт починається з такої малоймовірної держави? Не зрозуміло, що ми хотіли б знайти. «Що буде вважатися науковим роз’ясненням для ґрунтового стану Всесвіту?» просить Тим Модлін, фізико-фізичний філософ Університету Нью-Йорка.
Ідею, що перед Великим Бичом, було щось. Чи можна це вважати низькою ентропією молодого Всесвіту? Прогулянка і одна з його колишніх студентів запропонувала модель, в якій «інфантні» всесвіти постійно приходять в існування, віддалення від батьківського Всесвіту і розширення, як і власне. Ці крихітні Всесвіти починаються з низькою ентропією, але ентропія «багатосвітнього Всесвіту» в цілому завжди буде вище.
Якщо правда, молоді всесвіти тільки здавалося б, мають низьку ентропію, оскільки ми не бачимо великої картини. Так само може бути вірним для стріли часу. «Цей вид ідеї говорить про те, що далеке минуле нашого загальної картини Всесвіту абсолютно схоже на далеке майбутнє», - розповідає Карролл.
Не існує широкого договору про роз’яснення Каррола. Просто пропозиція, але нічого не перспективного. Частина проблеми полягає в тому, що наші найкращі теорії фізики не можуть пояснити Великий Bang. Ми не можемо пояснити, чому вона має низьку ентропію.
Сучасна фізика спирається на дві основні теорії. Квантова механіка пояснює поведінку дрібних речей, таких як атоми, а загальна надійність пояснює великі речі, як зірки. Але ще не можна поєднувати їх.
Так, якщо щось було дуже мало і дуже важко, як Всесвіт під час Великого Bang, фізики будуть на мертвому кінці. Щоб пояснити молодий Всесвіт, потрібно об'єднати дві теорії в теорію всього. Загальна теорія, ймовірно, пояснює стрілу часу. Він також пояснює, як простір природи і час. Але за десять років ніхто не приїжджає до теорії всього. Звичайно, кандидати.
Найперспективніша теорія всіх може бути стрункою теорія, яка стверджує, що всі субатомічні частинки дійсно складаються з крихітних рядків. Стрінг теорія також стверджує, що простір має додаткові розміри за межами відомих трьох, які вилікуються до мікроскопічних розмірів, і ми живемо в своєрідному Всесвіті.
Всі звуки досить дивний. Найпоширеніші фізико-математичні речовини побачать теорію рядка, як наш найкращий кандидат для теорії всього. Однак це не допомагає пояснити, чому час рухається вперед. Як і практично будь-яка інша фундаментальна фізична теорія, рівняння рядка не викреслюють сувору лінію між минулим і майбутнім. Навіть якщо теорія рядка доведе правильну, вона не може пояснити стрілу часу.
Робота з Лі Смоліном в Інституті периметра в місті Waterloo, Канада, Марина Кортец працює на альтернативних теоріях, що включають стрілу часу на фундаментальному рівні.
Cortez і Smolin пропонують, що Всесвіт складається з серії унікальних заходів, які ніколи не трапляються знову. Кожен набір заходів може впливати тільки на події в наступному наборі, таким чином будувати стрілу часу. "Ми сподіваємося, що якщо ми можемо застосувати ці типи рівнянь до косметології, ми приїдемо до проблеми початкових умов Всесвіту і знайдемо, що немає нічого особливого про них", - сказав Кортес.
Це пояснення повністю на коефіцієнтах з Болтзманом, коли стріла часу випливає з законів ймовірності. «Час не ілюзія», - сказав Кортес. Він існує і він дійсно рухається вперед.
Більшість фізикологів не бачать проблеми з поясненнями Boltzmann. «Болцман вказував правий напрямок для пошуку рішення, а довгий час назад», – розповідає Давид Альберт, фізико-фактор Колумбійського університету в Нью-Йорку. Є реальна надія, що якщо ви занурилися глибоко, все вийде, як сказав Болтзманн. Автопрокат погоджується. «Якщо великий вибух невисока ентропія, це це». Ми можемо пояснити всі відмінності між минулим і майбутнім. й
Однак, щоб пояснити стрілу часу, нам необхідно пояснити стан низької ентропії на старті нашого Всесвіту. Будь-яка теорія, теорія всього, теорія рядка, теорія причинної серії Cortez і Smolin може бути корисною для цього. На 90-х років з’явилася теорія. Як знайти її? Як ми знаємо, що нам потрібен??
Ми можемо перевірити його на щось дуже невелике і щільне. Але ми не можемо повернутися в час до Великого Bang, а не можемо зануритися в чорний отвір і відправити інформацію з нього. Що потрібно робити, якщо ми дійсно хочемо пояснити, чому зламані яйця не повертаються?
Наші найкращі надії кріпляться на найбільшій машині в історії людини. Великий Хадрон Collider є акселератором частинок, який знаходиться в кільцех 27-кілометра на кордоні Франції та Швейцарії. Зібрані протони практично на швидкості світла. Створює нові частинки.
За останні два роки компанія LHC була закрита для ремонту, але вона повернулася навесні 2015 року і заробила незручність. У 2012 році він відкрив довгий час-дослідний гонсон. Цей відкриття отримав Нобелівську премію, але зараз LHC хоче розбити власні записи. З удачою, LHC може прокидати світло на нові і несподівані фундаментальні частинки, які покажуть нас в напрямку теорії всього.
Перед тим, як науковці збирають і аналізують всі необхідні дані. І, можливо, ми, нарешті, розуміємо, чому ви не можете просто підібрати, що з'явиться яйце. Видання
P.S. І пам'ятайте, що просто змініть наше споживання – разом ми змінюємо світ!
Приєднуйтесь до нас на Facebook, VKontakte, Odnoklasniki
Джерело: hi-news.ru
