Почему время идет вперед?

Нет ничего более очевидного, чем тот факт, что время течет из прошлого, которое мы помним, в будущее, которое мы не знаем. Ученые и философы называют это психологической стрелой времени.

Горячий кофе, оставленный на столе, остывает и никогда не нагревается сам по себе, что отражает термодинамическую стрелу времени. Ученые утверждают, что два давно разделенных понятия времени (одно - на основе психологии и одно - на основе термодинамики) всегда должны совпадать. Принципы термодинамики показывают, что большие скопления частиц всегда движутся к более неорганизованному расположению. Например, молекулы горячей воды, сгруппированные в холодной комнате, нуждаются в большой организации, поэтому теплые напитки в конечном итоге охлаждают до температуры окружающей среды.

Физики говорят, что такие неорганизованные устройства имеют высокую энтропию, тогда как упорядоченные устройства имеют низкую энтропию. И все же уравнения, которые физики используют для описания одновременных движений большого числа частиц, одинаково верны независимо от того, идет ли время вперед или назад. Поэтому почти любое сложное расположение материи приобретет энтропию независимо от того, в каком направлении течет время.

Наша Вселенная, по-видимому, началась с Большого взрыва, который представлял собой особую схему с низкой энтропией. Это, на первый взгляд, маловероятное и пока еще необъяснимое наблюдение порождает термодинамическую стрелу времени, которая приводит космологов к наблюдению, что Вселенная развивается из прошлого с более низкой энтропией в будущее с более высокой энтропией.

В прошлом веке физики и философы начали пытаться объединить термодинамические и психологические стрелки. Многие исследователи отмечают, что объекты реального мира, которые хранят воспоминания, такие как человеческий мозг и компьютерные жесткие диски, часто нагреваются во время работы. Выработка тепла увеличивает энтропию и является необратимым процессом, поэтому законы термодинамики требуют, чтобы такие объекты могли двигаться только в одном направлении: из прошлого в будущее.

Физики Млодинов и Брун считают, что если кто-то слегка подправит будущее состояние системы, изменив положение или скорость одной или нескольких частиц, а затем вернет его назад, система больше не будет уменьшать энтропию и она увеличится. Частицы начнут двигаться точно так же, как фильм, играющий в обратном направлении, но во всех, кроме самых простых систем, измененные частицы скоро столкнутся с другими и вызовут цепную реакцию.

Любой снимок системы вскоре больше не будет напоминать соответствующий кадр исходного фильма. Авторы пишут, что только точное расположение частиц, являющееся результатом начального состояния с низкой энтропией, может эволюционировать назад во времени, чтобы достичь состояния с такой высокой степенью упорядоченности. Даже незначительные перестройки этой системы, независимо от того, насколько они похожи, будут эволюционировать назад к более высокой энтропии. Другими словами, для любого начального состояния ротор сможет «запомнить» только одно будущее, которое не нарушит термодинамическую стрелку времени.