у Всесвіті: чим більше часу минає, тим більшою стає його ентропія

Історія виникнення Всесвіту добре відома, але, можливо, це сталося не так, як нам розповідали.

Відповідно до теорії Великого вибуху, 13,8 млрд років тому точка-сингулярність розміром менше атома спричинила сильний вибух.

Звідти утворилася вся матерія, з якої складається наш Всесвіт, що продовжує розширюватися і сьогодні.

І як раз в цей момент почався плин часу. Відтоді він нестримно прогресує. Цок-цок, цок-цок…

Великий вибух запустив частки у всіх напрямках, які потім зібралися разом, утворюючи зірки, планети і галактики, які переміщаються по Всесвіту.

Однак час, здається, рухається тільки в одному напрямку, завжди вперед, як стріла, що летить в повітрі.

Але чому, якщо простір і матерія розширюються у всіх напрямках, час рухається лише вперед?

час плине у двох напрямках. Як ця ідея змінює погляд на Всесвіт
Big Bang
Підпис до фото, Теорія Великого вибуху пояснює зародження і розширення Всесвіту

Цю ідею оскаржує досвідчений вчений-теоретик. Фактично, він ставить під сумнів класичний виклад історії про Великий вибух і пропонує нову концепцію часу.

Його звати Джуліан Барбур. Він – фізик, який публікував свої дослідження в найпрестижніших наукових журналах і визнаний колегами людиною з глибокими, оригінальними і сміливими ідеями з фундаментальних питань розвитку Всесвіту. Деякий час він був гостьовим професором фізики в університеті Оксфорда, хоча завжди залишався незалежним дослідником поза академічним середовищем.

Барбур є автором нової книги “Точка Януса: нова теорія часу” (2020), в якій він пропонує двосторонній всесвіт з часом, який плине у двох напрямках. Він пророкує Всесвіту більш обнадійливе майбутнє, ніж холодна смерть, яку прогнозують деякі інші теорії. Водночас не всі теоретики підтримують ідеї Барбура.

Кореспондент BBC Mundo поговорив з Джуліаном Барбуром, аби зрозуміти, в чому полягає його провокаційна ідея і як вона може привести нас до розв’язання фундаментальних питань про наше існування.

Julian Barbour
Підпис до фото, Джуліан Барбур відомий своїми сміливими ідеями щодо історії Всесвіту

Всесвіт з двома обличчями

У міфології Стародавнього Риму Янус був богом початку і кінця.

Зазвичай його зображували у вигляді людини з двома обличчями, які дивляться в протилежні сторони.

Фігура Януса дуже добре ілюструє ідею Барбура про початок Всесвіту.

Його припущення полягає в тому, що під час Великого вибуху час не починав свій плин лише в одному напрямку, а міг почати свій рух і в абсолютно протилежному напрямку.

За словами Барбура, якби Янус існував під час Великого вибуху, він міг би побачити, як час почав рухатися у двох протилежних напрямках, які він міг би спостерігати одночасно двома своїми обличчями.

Janus
Підпис до фото, Янус був давньоримським богом

Щоб зрозуміти, як він дійшов до такого висновку, ми повинні зрозуміти дві ключові концепції: другий закон термодинаміки та ентропію.

Безлад

Барбур використовує новий погляд на другий закон термодинаміки.

Цей закон говорить, що система завжди розвивається до більш хаотичного стану, але не навпаки.

Класичний приклад – скляний бокал. Завжди буде велика ймовірність, що він розіб’ється і розлетиться на велику кількість шматочків, але ми знаємо, що після розбиття ці фрагменти не зможуть зібратися разом, щоб зробити бокал таким, яким він був до цього.

Отже, скляний бокал – це упорядкований об’єкт, який під час розбивання стає безладним, і це незворотний процес.

У фізиці цей феномен безладу називається ентропією.

copa de vidrio
Підпис до фото, Неминуча ентропія…

Другий закон термодинаміки каже, що ентропія може тільки збільшуватися, а не зменшуватися.

І ось тут можна зрозуміти, чому ми кажемо, що час рухається тільки в одному напрямку: тому що час рухається тільки в тому напрямі, в якому збільшується ентропія.

Чим довше ви залишатимете бокал на столі, тим вище ризик того, що хтось штовхне і розіб’є його.

Але після того, як його розіб’ють, може пройти тисяча років, і скляні шматочки вже ніколи не зберуться у цілий бокал.

Те ж саме відбувається у Всесвіті: чим більше часу минає, тим більшою стає його ентропія.

Мислити нестандартно

Закони термодинаміки сформулювали під час Індустріальної революції, коли інженери намагалися створити більш ефективні парові машини, які б марнували якомога менше енергії.

Другий закон показує, що під час передачі і перетворення енергії частина її розсіюється. На практиці це – марнування.

Для Барбура в цьому і полягає проблема, тому що цей другий закон сформулювали з урахуванням циліндрів і машин, в яких енергія і тепло передаються з одного місця в інше фактично замкненими, через обмежений простір.

máquinas
Підпис до фото, Другий закон термодинаміки сформулювали під час розвитку парових машин

Він вважає помилковою думку про те, що те, що відбувається в закритому просторі, – це те саме, що відбувається у великих масштабах безмежного Всесвіту.

За словами Барбура, треба буквально “мислити нестандартно”.

Підвищена складність

Подивімося на приклад, який використовує Барбур.

Якщо ми помістимо кубик льоду в коробку, ентропія збільшиться таким чином: спочатку у нас буде дуже впорядкований кубик, тобто з низькою ентропією.

Потім цей кубик розтане, коробка розмокне, а ентропія збільшиться.

І нарешті потім, коли вода зможе випаровуватися, а її частки будуть розподілені по всій коробці, ентропія досягне максимального рівня.

За словами Барбура, в просторі без обмежень ці частинки води можуть продовжувати рух і, завдяки гравітації, приєднуватися до інших частинок, поки не утворять нові складніші структури, які будуть рости у всіх напрямках простору … і часу.

Отже, згідно з ідеями Барбура, те, що визначає плин часу, – це не збільшення ентропії, а збільшення складності без обмежень у часі або просторі.

Universo
Підпис до фото, На думку Барбура, Всесвіт збільшує не ентропію, а складність

Обнадійливе майбутнє

Згідно з традиційним поглядом на фізику, ентропія неухильно зростає з плином часу, а це означає, що одного разу наш Всесвіт досягне свого максимального стану ентропії: він розшириться настільки, що стане повним хаосом.

Уявіть, що Всесвіт – це глечик, повний скляних кульок, в якийсь момент ця посудина розіб’ється, а кульки хаотично розсиплються.

Таке майбутнє пророкують деякі експерти нашому Всесвіту.

Одночасно з розширенням Всесвіту та збільшенням ентропії тепло та енергія будуть розсіюватися, поки все не стане холодним та інертним.

Це те, що фахівці називають “тепловою смертю” або “Великим замерзанням”.

Барбур, однак, ризикнув дати більш оптимістичний прогноз.

Universo
Підпис до фото, Барбур уявляє у майбутньому дедалі більш різноманітний та структурований Всесвіт

У його теорії плин часу необов’язково просувається до повної ентропії, навпаки, він пророкує дедалі складніший і більш структурований Всесвіт, який зростає без кордонів.

Насправді замість розсіювання Барбур воліє говорити, що енергія поширюється.

Він не вірить, що час веде нас в одному напрямку до ентропії, яка перетворить все в набір часток, які не відрізняються одна від одної.

Його бачення полягає в тому, що існуватиме дедалі більш різноманітний і динамічний Всесвіт, де не бракуватиме тепла та енергії для подальшого зростання в усіх напрямках часу та простору.

Carpe diem

Для Барбура його концепція часу і всесвіту містить послання для життя.

Carpe diem, тобто – насолоджуйтеся кожним днем, каже 83-річний фізик.

Незалежно від того, якою буде доля Всесвіту на космічному рівні, правда полягає в тому, що зараз кожна людина живе з незаперечною впевненістю.

Niña
Підпис до фото, Carpe diem! – насолоджуйтеся моментом, каже фізик

“Я не хочу бути меланхолічним, але ми з вами помремо”, – каже він.

Барбур прагне змінити не лише традиційні уявлення про фізику, він вважає, що кожен може змінити своє ставлення до життя, думаючи про добробут інших.

“Я думаю, що ми можемо врятувати світ, якщо люди звикнуть до ідеї бути кращими у своєму ставленні до інших”.

І перш за все, підсумовує вчений, незалежно від того, в якому напрямку рухається Всесвіт: “Моя порада – не витрачайте даремно свій час!”

  • Карлос Серрано (@carliserrano)
  • BBC News Mundo

і