Имате яйце на лицето си, буквално. Вие сте опитвали да жонглира с няколко яйца, но нещо се обърка, и сега трябва да си взема душ и да изпрати дрехи в пералнята. Не би ли било по-бързо, само за да се прекъсне яйце напротив? Внимание! Само ако тя е в състояние да се прекъсне за няколко секунди, защо да не направим същото, но по друг начин? Просто събира миди, vbroste към жълтъка и белтъка. Ще имате чисто лице, дрехите, сякаш нищо не се е случило
В действителност, "разбийте противоречие" не и невъзможно. Не е основен закон на природата, която ни забранява да го направят. Освен това, физиците смятат, че всяко събитие в ежедневието ни може да се случи по друг начин, по всяко време. Защо, тогава, ние не събираме яйцата, не се лекува изгаряния, не затягайте глезена? Защо нещата не се случват по друг начин през цялото време? Защо бъдещето от миналото е по-различно?
Може би този въпрос изглежда толкова просто, че те дори да го настроите да не е необходимо. Но в действителност, се опитва да намери отговор, физици са се обърнали към раждането на Вселената, погледнете под качулките на атомите, като се опитва да се отиде отвъд границите на съвременната наука.
Подобно на много истории за физика, това започва с Исак Нютон. През 1666, огнище на чума го принуждава да напусне Кеймбридж и да се върне при майка си в село Линкълншир. Скучно и изтощен от скука, Нютон започна да се посвети много физика време.
Той донесе трите законите за движение, както и известната максима: за всяко действие има равно и противоположно по посока противодействие. Той също така развива обяснение как работи гравитацията.
Законите на Нютон са изненадващо успешни в описанието на света. Те обясняват защо ябълките падат от дърветата, а защо Земята се върти около Слънцето. Но има странна подробност: те работят еднакво добре както напред, така и назад. За всеки случай, ако яйцето може да се счупят законите на Нютон се каже, че тя може да събере.
Очевидно е, че това е грешно, но почти всяка теория, която се отваря физика, тъй като Нютон, има подобен проблем. Законите на физиката, изглежда, просто не се притеснявайте за това време се движи напред и назад, както и че не се притеснявайте за това, как сте десняк или левак.
Но, разбира се притесняваме. Въз основа на нашия опит, времето - това е една стрелка, винаги сочи към бъдещето. "Може да се смесват на Изтока и Запада, но вие няма да сбърка вчера и утре - каза Шон Керъл, физик от Калифорнийския технологичен институт в Пасадена. - Но фундаменталните закони на физиката не правят разлика между минало и бъдеще."
Първият човек, който сериозно ангажирани с този проблем, е австрийски физик Лудвиг Болцман, който е живял в края на 19-ти век. По това време много от идеите, които сега са доказали, че са правилни, тогава по-енергично обсъжда. По-специално, физиците не са убедени, - както е и днес - че всичко е направено от малки частици, атоми. Според много физици, идеята за атома просто не може да бъде проверена.
Болцман е убеден, че съществуват атома. Затова той реши да вземе идеята и да обясни всичко: огън блясък, лека работа, защо чай изстива, ако запазването на него. Помисли си, че може да намери обяснение за всичко това, с помощта на концепцията за атома. Някои физици бяха впечатлени от работата на Болцман, но по-голямата част не го приемат. Скоро, той е изгонен от физиката общност за такива идеи.
Особено харесвал мислите си за природата на топлината. Може би жегата няма почти нищо общо с характера на времето, но Болцман искаше да покаже, че тези две неща са тясно свързани. Докато физиците са дошли с една теория, наречена термодинамиката, която описва поведението на топлина. Например, термодинамиката описва как хладилника може да задържи храната студена в горещ ден.
Имало ли е права Boltzmann?
противниците на Болцман вярвали, че топлината не може просто да бъде описан като нещо друго. Топлината - това е просто жегата. Въпреки това, Болцман реши да докаже, че грешат. Той вярвал, че топлината, причинена от случайно движение на атоми и че цялата термодинамиката може да се обясни в този контекст. И той е абсолютно прав, но прекара остатъка от живота си, опитвайки се да убеди останалите.
Болцман започна с опит да се обясни нещо странно: ентропия. Според термодинамиката, всеки обект в света има определено количество ентропия, свързани с нея, и всеки път, когато с него, че нещо се случва, размерът на ентропията се увеличава. Например, ако си сложиш кубчета лед в чаша с вода и ги оставете да се стопи, увеличението на ентропията в стъклото.
Нарастването на ентропията не е като нищо друго в областта на физиката, този процес е само в една посока. Но никой не знаеше защо ентропията винаги се увеличава.
Boltzmann колеги твърдят, че е невъзможно да се обясни защо ентропията винаги се увеличава. Просто го расте. Но Болцман не отговарят, а той е търсил за скрит смисъл във всичко това. Резултатът е радикално ново разбиране на ентропията. И това откритие е толкова важно, че тя дори гравирани върху надгробния камък на учен.
Болцман установено, че ентропията се измерва с броя на начините, по които атомите и тяхното преносим енергия, могат да бъдат подредени. Когато ентропията се увеличава, това означава, че атомите, стават по смесени.
Според оглед на Болцман, следователно, ледът се топи във водата. Когато водата е в течно състояние, има много повече начини, че водните молекули могат да бъдат подредени, както и други начини да се разделят на топлинна енергия между тези молекули, отколкото когато водата е в твърдо състояние. В лед просто трябва толкова много начини да се разтопят и така няколко начина, за да остане в твърдо състояние, че в повечето случаи, най-накрая ледът се разтопи.
По същия начин, ако ще спадне сметаната в кафето си, кремът ще се отрази върху чаша, защото това е състоянието на по-висока ентропия. В кремове имат повече възможности да се разпространят филиите на кафе, отколкото, когато са били в малка област.
Ентропия Болцман мнение, е вероятност. Пациенти с ниска ентропия са прилежно подредени, така че е малко вероятно да съществува. Пациенти с висок ентропията неясни, и следователно, вероятността за съществуването им е висока. Ентропията винаги се увеличава, защото нещата са много по-лесно да бъде непостоянен.
Може да звучи депресиращо, особено ако искате чиста къща. Но нека идеи Болцман шанс: те изглежда, може да обясни на стрелката от време.
ентропия подход на Болцман, за да обясни защо тя винаги се увеличава. Това, от своя страна, предполага, защо ние винаги се тества време да се движим напред. В случай, че цялата вселена се движи от ниска към висока ентропия ентропия, ние никога няма да видите как ще тръгнат нещата наоколо.
Ние не виждам как ще се яйцето, защото има много начини за организиране на части от яйцето и почти всички от тях да доведе до счупената яйце, а не към цялото. По същия начин обратно към снегът да се разтопи, изгаряния ще се лекуват и глезена без такива обратно след разтягане.
определението на ентропия Болцман дори обяснява защо помним миналото, но не и в бъдеще. Представете си, обратното: вие имате памет на дадено събитие, а след това се случва и спомените избледняват. Шансовете, че това ще се случи с мозъка, е изключително малка. Според мнението на Болцман, бъдещето различно от миналото, просто защото ентропията се увеличава. Но досадни си опоненти да се направи грешка в мотивите му е посочено.
Болцман казва, че ентропията се увеличава, докато се движите в бъдеще, благодарение на вероятностите, които управляват поведението на малки обекти, като например атоми. Но тези малки обекти се подчиняват на основните закони на физиката, които не се тегли чертата между минало и бъдеще. При това положение доводът на Болцман се завъртат главата надолу. Ако кажете, че ентропията се увеличава, докато се движите напред в бъдещето, може да се твърди, че ентропията ще се увеличи, тъй като ние се движат в миналото.
Болцман мислех, че яйцето ще се счупи по-рано от ще бъде спасен, би било разумно да се очаква, че цели яйца ще бъдат разбити. Но има и друга интерпретация. Незасегнати яйца са толкова редки и невероятни, че яйцата трябва да прекарват по-голямата част от времето си разочарован, по-рядко ще се срещнат, за да за момент и да станат отново цял след почивката. С една дума, можете да използвате идеята за ентропията на Болцман, твърдейки, че бъдещето и миналото трябва да бъде като. Но ние не виждаме, така че ние се върнете в изходна позиция. Защо, в крайна сметка, има стрелка от време?
беше предложено Boltzmann няколко решения на този проблем. Един от най-добрите, той стана известен като хипотезата на миналото. Тя е много проста: в някакъв момент от далечното минало, Вселената е в състояние на ниска ентропия. По този начин, ако това е така, пролука в мотивите на Болцман е забавен. Бъдещето и миналото изглежда по-различно, защото в миналото е бил ентропията е по-висока, отколкото в бъдеще. Ето защо, победи на яйцата, но не се събира.
Изглежда логично, но нов въпрос възниква: защо хипотеза от миналото трябва да е истина? Състояние на ниско ентропия е малко вероятно, защо ентропията на Вселената в миналото трябва да е нисък? Болцман не успя да решите този проблем. Да бъдеш в състояние на почти постоянна депресия, отхвърлен от общността на физиката, че е убеден, че работата на живота му ще бъде забравен. На семейна почивка в близост до Триест през 1906 г., Лудвиг Болцман се обеси.
Самоубийството му е особено трагично, защото след десет години, физиците са взели Boltzmann идеи за атоми. Освен това, през следващите десетилетия, нови открития показват, че последната хипотеза може да се намери обяснение.
През 20-ти век, нашата представа за вселената се е променила драстично. Ние открихме, че тя има начало.
В дните на повечето физици Болцман смята, че вселената е вечен - винаги е съществувал. Но през 1920 г., астрономите открили, че галактиките се разлетели. Вселената се разширява, те се досетили. Така че, след като тя е много по-близо и по-близо.
През следващите няколко десетилетия физиците са стигнали до споразумение, че Вселената започна с изключително гореща и плътна точка. Тя бързо се разраства и се охлажда до образуване на всичко, което съществува в момента. Това бързото разрастване на малка гореща вселена, наречена големия взрив.
Всичко говори в полза на хипотезата за миналото. "Хората казват, добре, очевидно е, че младата Вселена, ентропията е ниска, - казва Карол - но защо ентропия е ниска първоначално, преди 14 милиарда години по време на Големия взрив, никой не знае.".
В интерес на истината трябва да се отбележи, че един огромен космически взрив очевидно не звучи като нещо по-ниска ентропия. Експлозии обикновено са представени от всичко друго, но не на поръчката. Имаше много начини за организация на материята и енергията в младата Вселена, така че е горещо, малка и разширен. Въпреки това, както се оказа, ентропията е малко по-различно, когато има толкова много енергия.
Представете си огромна празна област на пространството, в центъра на която е газов облак с маса от слънцето. Gravity дърпа газа заедно, така че газът става здраво свален и в крайна сметка да се свие до звезда. Как е възможно, ако ентропията се увеличава? На газ има повече начини да организират, когато тя се разсейва и се разпръсква.
Privilege маса.
Отговорът е, че гравитацията влияе на ентропията, но как физиците все още не разбират. В случай на масивни обекти, за да получат маса ще означава по-висока ентропия, отколкото да е плътен и равномерен. Затова вселена с галактики, звезди и планети има по-висока ентропия от Вселената е пълна с гореща и плътна газ.
Имаме нов проблем. Сортът на вселена, която се появи веднага след Големия взрив, топла и стегнат, е с ниска ентропия, и поради това е малко вероятно. "Едва ли може да се очаква да бъде възстановена от чантата Това с Вселената" - казва Карол.
Как нашата Вселена започна с невероятно състояние? Дори не е ясно какъв отговор ние бихме искали да се намери. "Това, което ще се счита за научно обяснение на изначалното състояние на вселената?" - пита Тим Модлин, философ по физика в университета в Ню Йорк.
Има идея, че е имало нещо преди Големия взрив. Можете да го ниска ентропия на ранната вселена помисли? Карол и един от бившите му ученици са предложили модел, в който "Храни" вселени са постоянно в полза на лицето, отделено от вселената родител и разширяване, както и нашите собствени. Тези трохи - вселени започват с ниска ентропия, но ентропията на "множество вселени" винаги ще бъде по-висока като цяло.
За всеки случай, ако е вярно, млади вселени само какъв звук с ниска ентропия, тъй като ние не виждаме цялата картина. Същото може да е вярно за стрела на времето. "Този вид идея предполага, че далечното минало на нашата цялостна картина на Вселената е абсолютно прилича по-далечно бъдеще", - казва Карол.
Широко съгласие по обяснението на Карол там. Само предложенията, но нищо обещаващо. Част от проблема се крие във факта, че най-добрите ни теории на физиката не могат да обяснят Големия взрив. Без обяснение на какво се е случило по време на раждането на Вселената, ние не може да обясни защо тя има ниска ентропия.
Съвременната физика в две основни теория разчита. Квантовата механика обяснява поведението на малките неща, като атоми, както и общата теория на относителността обяснява големите неща като звезди. Но да ги комбинирате все още не е възможно.
Ето защо, ако нещо ще бъде много малък и много тежък, като вселената на Големия взрив, физици ще бъдат в задънена улица. За да се обясни на младата Вселена, е необходимо да се съчетаят двете теории в "теория на всичко". Общата теория може да обясни стрела на времето. Също така, тази теория може да обясни как природата изгражда пространството и времето. Но никой дори близо свлече само теория в продължение на десетилетия. Въпреки че кандидатите със сигурност са.
Най-перспективната теория на всичко може да бъде струнна теория, която гласи, че всички субатомни частици са всъщност се състои от миниатюрни струни. Струнната теория също така се посочва, че има допълнителни измерения на пространството, в допълнение към познатата тримата, които се сгъват микроскопични размери, а ние живеем в един вид мулти-вселена.
Всичко това звучи много странно. Въпреки това, повечето физиците виждат теорията на най-добрите ни струни кандидатки по теория на всичко. Въпреки това, той не ни помага да се обясни защо времето се движи напред. Както почти всяка друга основна физическа теория, уравненията на теорията на струните не извършва строг линия между миналото и бъдещето. Дори ако струнната теория ще проведе вярно, то не може да обясни на стрелката от време.
Работа с Лий Смолин в Периметър институт в Ватерло, Канада, Марина Кортез работи върху алтернативи на струнната теория, които включват стрелката от време на фундаментално ниво.
Кортес и Смолин предполага, че Вселената се състои от серия от доста уникални събития, които никога не се повтарят. Всеки набор от събития може да се отрази само на събития в следващия набор, изграждане, докато стрелката на времето. "Ние се надяваме, че ако можем да приложим тези видове уравнения в космологията, стигаме до проблема с първоначалните условия на Вселената и да открият, че няма нищо специално," - казва Кортес.
Това обяснение е изцяло в противоречие с Болцман когато стрелката на време възниква от законите на вероятностите. "Времето е илюзия - каза Кортес. - Той е там и е наистина да се движим напред."
Повечето физици не виждат проблем в обяснение на Болцман. "Болцман посочи в правилната посока, за да се намери решение, и за дълго време - каза Дейвид Алберт, философ по физика в Колумбийския университет в Ню Йорк -.. Има реална надежда, че ако копаят достатъчно дълбоко, а след това всичко ще бъде добре, както каза Болцман" Карол е съгласен. "Ако Големия взрив е ниска ентропия, това е всичко. Ние ще бъдем в състояние да обясни всички разлики между миналото и бъдещето."
Как иначе да се обясни на стрелката от време, ние трябва да се обясни състоянието на ниска ентропия в началото на нашата вселена. Това може да дойде по-удобно всяка теория, теория на всичко, струнната теория, теорията на причинно-следствена серия Кортес и Смолин. Хората търсят теория на всичко в продължение на 90 години. Как да го намеря? Откъде да знаем, че сте открили.
Свързани статии