Kinh nghiệm về thời gian của bạn có thể bị ngược từ phần còn lại của vũ trụ

Dòng chảy thời gian theo một hướng rất trực quan, bất biến, đến nỗi chúng ta hoàn toàn coi đó là điều hiển nhiên. Mọi thứ don sắt rơi xuống; mảnh vỡ don lồng lại; con người già đi, vì vậy nó đi. Tuy nhiên thời gian vẫn là một bí ẩn. Các phương trình vật lý dường như không có bất kỳ ưu tiên nào cho tính định hướng thời gian - như palindromes, chúng hoạt động tốt như nhau theo cả hai hướng. Thật vậy, các quá trình vật lý ở cấp độ vi mô được cho là thực sự là đối xứng thời gian, và không có luật vật lý nào cho rằng thời gian có thể trôi đi theo hướng ngược lại. Vì vậy - có lẽ nó là?

Ludwig Boltzmann là người đầu tiên trong hồ sơ đưa ra một lý do khá vững chắc cho thời gian có một định hướng ở cấp độ vĩ mô. Khi làm như vậy, nhà vật lý và triết gia Vienna đã giới hạn một số bộ óc vĩ đại nhất của thế kỷ 19. Ông đã xây dựng trên ý tưởng của Nicolas Léonard Sadi Carnot, kỹ sư người Pháp, người có công việc truyền nhiệt ban đầu mô tả hành vi của động cơ hơi nước.

Carnot đã ở trong quân đội Pháp dưới thời Napoléon khi họ thua người Anh. Sau này, có một chút cạnh tranh giữa hai quốc gia, không phải là lần duy nhất điều này xảy ra. Cụ thể, người Pháp rất buồn vì người Anh vượt xa họ về công nghệ động cơ hơi nước, nhờ những người như James Watt trong thế kỷ trước. Vì vậy, Carnot đã nhảy vào cuộc đua và mô tả một động cơ lý thuyết. Động cơ Carnotftime là một động cơ hoàn toàn hiệu quả, tất nhiên, không tồn tại, nhưng rất hữu ích để suy nghĩ về các khái niệm này.

Những gì Carnot nhận ra là một động cơ hiệu quả hoàn hảo có thể đảo ngược. Chừng nào bạn không còn mất năng lượng, bạn có thể chạy về phía trước hoặc lùi bao nhiêu tùy thích mà không mất gì. Nhưng ngay khi động cơ không hiệu quả hoàn hảo, nếu nó thậm chí mất một chút nhiệt, thì bạn có thể đảo ngược quá trình đó nữa. Bạn đã mất một phần năng lượng mãi mãi như nhiệt. Điều này giống như nói điều tốt nhất bạn có thể làm là một công cụ kỳ lân tưởng tượng có entropy bằng không, nhưng bạn không bao giờ có thể có được entropy âm. Và trong hầu hết các trường hợp thực tế, bạn chỉ nhận được entropy tích cực (mặc dù từ này không tồn tại vào thời điểm đó).

Các ý tưởng của Carnot sườn sau đó đã được mã hóa và thực hiện để áp dụng vào tự nhiên bởi Rudolf Clausius, nhà vật lý người Đức, người đã đưa ra khái niệm entropy và, với nó, các nguyên tắc cơ bản của nhiệt động lực học. Không ai trong số những người đàn ông này có thể giải thích thời gian với khái niệm này, mà cuối cùng được gọi là Định luật Nhiệt động lực học thứ hai. Nhưng Boltzmann, làm việc sau này trong thế kỷ, đã có lợi thế hơn họ. Cụ thể, ông tin vào các nguyên tử.

Lý thuyết nguyên tử không được đăng ký rộng rãi trong ngày Boltzmann. Các nhà hóa học ưa thích lý thuyết này vì nó làm cho việc tính toán trở nên dễ dàng hơn, nhưng nó dường như không có nhiều sự hỗ trợ trong các ngành khác. Tuy nhiên, bằng cách sử dụng lý thuyết nguyên tử, các định luật vật lý mô tả một cách dễ dàng thế giới của chúng ta, bởi vì chúng không cần phải được đưa ra, chúng có thể được rút ra. (Chẳng hạn, nhiệt chỉ đơn giản là sự chuyển động của các nguyên tử.) Mặc dù anh ta đã đấu tranh rất nhiều để chứng minh ý tưởng của mình vào thời điểm đó, Boltzmann cuối cùng đã chỉ ra rằng entropy là thước đo số lượng các nguyên tử tạo ra vật thể có thể tương tác - một điều rối loạn, điều mà chúng tôi tình cờ ước chừng. Quan trọng hơn, ông đã chỉ ra rằng entropy có tính định hướng, không giống như những thứ khác trong vũ trụ. Ông đã viết:

Một cuộc đấu tranh chung cho sự tồn tại của các sinh vật không phải là cuộc đấu tranh cho các nguyên liệu thô, những sinh vật này là nước và đất, tất cả đều có sẵn, cũng không phải vì năng lượng tồn tại nhiều dưới ánh mặt trời và bất kỳ cơ thể nóng nào dưới dạng nhiệt, mà là một cuộc đấu tranh cho entropy, trở nên có sẵn thông qua sự chuyển đổi năng lượng từ mặt trời nóng sang trái đất lạnh.

Định hướng này là như vậy entropy bắt đầu như một giá trị thấp ở đầu vũ trụ (vì những lý do chưa biết), và liên tục tăng khi vũ trụ già đi. Lý do cho điều này, rõ ràng, là bởi vì có rất nhiều cách khác để các nguyên tử tương tác khi chúng lan rộng ra. Đúng là bất kỳ quá trình vật lý nào cũng có thể (và có thể xảy ra) xảy ra theo một hướng ở cấp độ vi mô, nhưng vì đơn giản là có rất nhiều lựa chọn khác cho các tương tác nguyên tử (đặc biệt là khi chúng lan rộng ra và trở nên ít trật tự hơn), nó còn rất xa nhiều khả năng mọi thứ sẽ trở nên ít trật tự hơn. Về cơ bản, khi mỗi nguyên tử phá vỡ sự tương tác theo thứ tự của nó, nó có khả năng có hàng trăm tương tác khác để lựa chọn và những lựa chọn đó chỉ nhân lên khi các nguyên tử khác phá vỡ tương tác của chúng. Cơ hội của một nguyên tử quay lại ngay nơi nó rất, rất thấp. Entropy, do đó, di chuyển từ thấp đến cao khi vũ trụ già đi.

Không giống như các quá trình vật lý khác, điều này có nghĩa là entropy có một hướng cụ thể cho nó. Và đó, Boltzmann nói, là nơi mũi tên thời gian xuất phát. Bởi vì mọi thứ có xu hướng di chuyển theo một hướng chứ không phải theo hướng khác (mặc dù chúng có thể di chuyển theo cả hai), vũ trụ của chúng ta trải nghiệm sự định hướng. Thực tế là một chiếc kính vỡ chỉ có xác suất cực kỳ nhỏ để lắp ráp lại có nghĩa là, ở cấp độ vĩ mô, có một thứ không đối xứng. Thời gian là sự khác biệt giữa trạng thái này và trạng thái khác trong vũ trụ của chúng ta. Vì vậy, lý do bạn có thể quyết định những gì sẽ có cho bữa tối tối nay và không phải ngày hôm qua là entropy đã sửa đổi trạng thái của vũ trụ ở giữa. Các tài nguyên tồn tại ngày hôm qua đã không còn tồn tại nữa, và đã phát triển đến ngày hôm nay. Nó giống như nói rằng mỗi khoảnh khắc là sản phẩm phân rã của lần trước. Vì vậy, theo một cách kỳ lạ, xác suất làm tăng thời gian.

Nhưng bây giờ hãy xem xét cuộc sống. Một phần lớn những gì định nghĩa cuộc sống là xu hướng chống lại entropy. Vì vậy, trong khi mọi thứ trong vũ trụ đang chuyển từ entropy thấp hơn sang entropy cao hơn, chúng ta sống những điều ngược lại: Chúng ta chống lại trạng thái cân bằng và xây dựng sự phức tạp - theo cách hiểu đơn giản nhất là về việc buộc các phân tử phải tương tác theo ít cách hơn. Lưu ý rằng điều này không có nghĩa là chúng tôi vi phạm Luật thứ hai: miễn là các yếu tố khác trong hệ thống bù lại mức giảm cục bộ, thì toàn bộ hệ thống vẫn có xu hướng entropy cao hơn. Mỗi ngày, các tế bào và bào quan của chúng ta tự xây dựng và sửa chữa, chúng ta bất chấp tính năng chính của vật chất mang lại cho chúng ta bất kỳ điểm tham chiếu nào cho thời gian tiến về phía trước.

Vì vậy, nếu Boltzmann đã đúng, và thời gian tồn tại là do sự thay đổi entropic này, thì có lẽ nhận thức của chúng ta về thời gian trôi qua trái ngược với mọi thứ khác trong vũ trụ. Thời điểm bạn sẽ chết là trong tương lai, nhưng các phân tử của bạn sẽ hiếm khi nhận thấy. Họ sẽ không liên kết với oxy.

Tuy nhiên, thời gian là tương đối. Chúng tôi đã đồng ý rằng hướng di chuyển của chúng tôi thông qua đó là về phía trước, hướng tới, nhưng điều này là, hãy để đối mặt với nó, tùy ý. Liên quan đến bất cứ điều gì khác trong vũ trụ, có lẽ, điều này có thể là ngược. Vì vậy, sự khởi đầu của vũ trụ, trên thực tế, có thể là sự kết thúc của nó. Có nghĩa là entropy bắt đầu cao, và ngày càng nhỏ hơn. Có nghĩa là bạn có thể lác mắt đặt tất cả lại với nhau, nhưng mọi thứ vẫn hoạt động, chính xác là ngược với những gì chúng ta nghĩ đang diễn ra. Thật khó để tưởng tượng điều này thậm chí có thể trông như thế nào.

Điều gì sẽ xảy ra nếu, sau đó, mọi thứ được lật và đảo ngược? Khi chúng ta chế tạo một chiếc đồng hồ để theo dõi thời gian đếm ngược từng giây, phần còn lại của vũ trụ có thể thấy đếm ngược. Trông giống như mặt trời mọc ở phía đông và hoàng hôn ở phía tây sẽ là sự đảo ngược của vòng quay Trái đất đối với viễn cảnh của các thiên thể khác. Và cuộc chiến Vô cực mà chúng tôi đua nhau hướng tới đã xảy ra. Chúng tôi giống như những cú hích nhỏ trong thời gian liên tục đảo ngược tất cả các giá trị và chỉ nhận thức được thời gian tiến về phía trước bởi vì, trước đây, sinh học đã hack vật lý.

Cuối cùng, đề nghị của tôi ở đây có thể đi xuống ngữ nghĩa. Nếu thời gian thực sự là sự khác biệt giữa trạng thái này sang trạng thái khác, thì thời gian đó, vì chúng ta biết đó chỉ là kinh nghiệm của chúng ta về sự thay đổi, tuy nhiên sự thay đổi đó xảy ra. Việc gán cho nó một hướng là một chút tùy ý. Và hơn nữa, mặc dù chúng ta có thể là biểu hiện của sự đảo ngược trong entropy, nhưng không có lý do rõ ràng nào để tin rằng thực tế sẽ ảnh hưởng đến nhận thức của chúng ta về tính thay đổi của các thay đổi khác. Nó có thể được tạo ra từ những thứ đối nghịch của mọi thứ khác - nghĩa là tồn tại - và vẫn chú ý hướng về phía trước trong cách mọi thứ thay đổi.

Khái niệm về ảo ảnh thời gian của người Viking không thực sự phù hợp với vật lý, vì nó rõ ràng rằng thời gian tồn tại vững chắc trong các phương trình. Toán học không mơ hồ về điều này. Tuy nhiên, nhận thức về thời gian thuộc nhiều lĩnh vực của khoa học thần kinh (mặc dù thực tế không thể kiểm tra, khiến nó không có gì khác hơn là một thử nghiệm tưởng tượng ưa thích trong thời điểm hiện tại). Theo cách tương tự như bộ não của bạn bỏ qua thực tế là bạn luôn có thể nhìn thấy mũi của mình, cũng có thể có một số loại xử lý lọc nhận thức của chúng ta về thời gian.

Trong mọi trường hợp, ý tưởng cho rằng cảm giác và trải nghiệm của chúng ta về những thứ thay đổi của Cameron là ngược với những gì bất kỳ đối tượng vô tri nào có thể trải nghiệm, nếu nó có thể trải nghiệm bất cứ điều gì, là một điều thú vị, nếu chỉ là một thử nghiệm suy nghĩ. Nó bắt đầu kéo theo khái niệm thời gian, có thể chỉ đơn giản là một từ ưa thích cho những thứ xảy ra trên mạng. Từ lâu, miễn là mọi thứ xung quanh bạn xảy ra, ít nhất, bạn có thể yên tâm rằng bạn sẽ đến trong tương lai, bất cứ khi nào hướng bạn tìm thấy nó.