Miért megy az idő előre és nem vissza?

Németországban 1865-ben Rudolf Clausius fizikus Kijelentette, hogy a hőt nem lehet átadni hideg testről forró testre, ha semmi sem változott körülöttük. Clausius kitalálta az általa „entrópiának” nevezett koncepciót, hogy mérje ezt a hőviselkedést – egy másik módja annak, hogy azt mondjuk, hogy a hő soha nem áramlik a hideg testből a forró testbe, az az, hogy „az entrópia csak növekszik és soha nem csökken”.Lásd az entrópia keretet és a turbulencia növekedését).

mint Rovelli Időrendi sorrendben megerősítveEz a Éppen A fizika alaptörvénye, amely különbséget tud tenni a múlt és a jövő között. A labda legurulhat a dombról, vagy felpattanhat a tetejére, de a hő nem áramolhat hidegből melegbe.

Szemléltetésképpen Rovelli felveszi a tollat, és egyik kezéből a másikba ejti. „Az oka annak, hogy ez megáll a kezemben, mert van benne energia, majd az energia hővé alakul és felmelegíti a kezemet. A súrlódás abbamarad a visszapattanásból. Ellenkező esetben, ha nincs hő, ez örökre visszapattan, és nem fogom megkülönböztetni a múlt a jövőből.”

Eddig ez egyértelmű. Vagyis mindaddig, amíg el nem kezd gondolkodni azon, hogy mi a hő molekuláris szinten. A meleg és a hideg dolgok között az a különbség, hogy mennyire izgatottak a molekuláik – a forró gőzgépben a vízmolekulák nagyon izgatottak, gyorsan elhajlanak és egymásnak ütköznek. Maguk a vízmolekulák kevésbé izgatnak, ha az ablaküvegen kondenzációként egyesülnek.

Itt van a probléma: ha egy szintre közelítünk, mondjuk az egyik vízmolekula összeütközik, és visszapattan a másikról, az idő nyíl eltűnik. Ha megnéz egy mikroszkopikus videót erről az ütközésről, majd visszatekerjük, nem lesz egyértelmű, hogy merre előre és melyik irányba. Kisebb léptékben a hőt termelő jelenség – a részecskék ütközése – szimmetrikus az idővel.

Ez azt jelenti, hogy a múltból a jövőbe mutató idő nyila csak akkor jelenik meg, ha egy lépést visszalép a mikroszkopikustól a makroszkopikusig – amit először Ludwig Boltzmann osztrák fizikus és filozófus értékelt.

„Tehát az idő trendje abból fakad, hogy a nagy dolgokat nézzük, nem a részleteket” – mondja Rovelli. Ettől a lépéstől kezdve a világ mikroszkópos alapszemléletétől a makroszkopikus világ durva szemcséjű, hozzávetőleges leírásáig – itt jön be az idő iránya.

„Nem arról van szó, hogy a világ alapvetően a térre és az időre irányul” – mondja Rovelli. Ha körülnézünk, azt látjuk, hogy a hétköznapi, közepes méretű tárgyak nagyobb entrópiával rendelkeznek – egy érett alma leesett a fáról, egy összevissza kártyacsomag.

Noha úgy tűnik, hogy az entrópia szorosan kapcsolódik az idő nyilaihoz, kissé meglepő – és talán még meg is zavaró –, hogy a fizika egyetlen törvénye, amelybe erős időirány van beépítve, elveszíti ezt az irányt, ha nagyon apró dolgokat nézünk.