Vaše iskustvo vremena može biti natrag od ostatka svemira

Tijek vremena u jednom smjeru je toliko intuitivan, tako nepromjenjiv, da ga posve uzimamo zdravo za gotovo. Stvari ne padaju; lomljeni komadići se ne sastavljaju; ljudi postaju stariji, tako da ide. Ipak, vrijeme ostaje misterija. Izgleda da jednadžbe fizike ne preferiraju vremensku usmjerenost - poput palindroma, jednako dobro rade u oba smjera. Zaista, za fizičke procese na mikroskopskoj razini se smatra da su zapravo "vremenski simetrični", a niti jedan fizički zakon ne drži da vrijeme ne može protjecati u suprotnom smjeru. Dakle - možda je?

Ludwig Boltzmann bio je prva osoba koja je zabilježila prilično solidan razlog za vrijeme s usmjerenjem na makroskopskoj razini. Time su bečki fizičari i filozofi zaključili neke od najvećih umova 19. stoljeća. Izgradio je ideje francuskog inženjera Nicolasa Léonarda Sadija Carnota, čiji je rad na prijenosu topline u početku opisivao ponašanje parnih strojeva.

Carnot je bio pod francuskom vojskom pod Napoleonom kad su izgubili od Britanaca. Nakon toga, došlo je do rivalstva između dviju nacija, a ne jedino kada se to dogodilo. Naime, Francuzi su bili uznemireni što su Britanci bili daleko ispred njih u tehnologiji parnih strojeva, zahvaljujući ljudima poput Jamesa Watta u prošlom stoljeću. Tako je Carnot skočio u utrku i opisao teoretski motor. Carnotov motor bio je savršeno učinkovit motor koji, naravno, ne postoji, ali je vrlo koristan za razmišljanje o tim konceptima.

Carnot je shvatio da je savršeno učinkovit motor reverzibilan. Sve dok ne izgubite energiju za zagrijavanje, možete je pokrenuti naprijed ili nazad koliko god želite bez gubitka. Ali čim motor nije savršeno učinkovit, čak i ako izgubi malo topline, taj proces više ne možete promijeniti. Izgubili ste dio energije zauvijek kao toplinu. Ovo je kao da kažete da je najbolje što možete ikada učiniti je imaginarni jednorog motor koji ima nultu sumu entropije, ali nikada ne možete dobiti negativnu entropiju. U većini slučajeva u stvarnom životu dobit ćete samo pozitivnu entropiju (iako ta riječ u to vrijeme nije postojala).

Carnotove ideje kasnije su kodificirane i napravljene da se primjenjuju na prirodu na rubu Rudolfa Clausiusa, njemačkog fizičara koji je otjerao koncept entropije i, s njim, osnove termodinamike. Nijedan od tih ljudi nije uspio objasniti vrijeme s tim konceptom, koji je na kraju postao poznat kao Drugi zakon termodinamike. No, Boltzmann, koji je djelovao kasnije tijekom stoljeća, imao je prednost nad njima. Naime, on je vjerovao u atome.

Atomska teorija nije bila široko prihvaćena u Boltzmannovu danu. Kemičari su preferirali teoriju jer je olakšala izračune, ali čini se da nemaju toliko podrške u drugim disciplinama. Koristeći atomsku teoriju, međutim, zakoni fizike bez napora opisuju naš svijet, jer oni ne moraju biti postulirani, oni jednostavno mogu biti izvedeni. (Toplina je jednostavno kretanje atoma, na primjer.) Iako se intenzivno borio da dokaže svoje ideje u to vrijeme, Boltzmann je naposljetku pokazao da je entropija mjera broja načina na koje atomi koji sastavljaju objekt mogu međusobno djelovati - stvar je "nered", kao što to slučajno približavamo. Što je još važnije, pokazao je da je entropija usmjerena, za razliku od drugih stvari u svemiru. Napisao je:

"Opća borba za postojanje živih bića nije borba za sirovine, one za organizme su zračna voda i tlo, sve u izobilju, niti za energiju koja postoji u obilju sunca i bilo vruće tijelo u obliku topline, radije borba za entropiju, koja postaje dostupna kroz prijelaz energije iz vrelog sunca u hladnu zemlju."

Ta je usmjerenost takva da je entropija počela kao niska vrijednost na početku svemira (iz nepoznatih razloga) i stalno se povećava kako svemirska doba. Razlog za to je, očito, zato što postoji mnogo više načina za interakciju atoma dok se šire. Istina je da se bilo koji fizički proces može (i vjerojatno se događa) dogoditi u bilo kojem smjeru na mikroskopskoj razini, ali zato što postoji jednostavno mnogo više mogućnosti za interakcije atoma (pogotovo kada se rašire i postaju manje uređene), to je daleko, daleko vjerojatnije da će stvari postati manje uređene. U osnovi, kako svaki atom prekida naručenu interakciju, on ima potencijalno stotine drugih interakcija koje mogu izabrati, a ti se izbori samo množe kako drugi atomi prekidaju svoje interakcije. Šanse da atom koji se vraća tamo gdje je bio vrlo su, vrlo niske. Entropija se, dakle, kreće od niskog prema višem kao što je svemirsko doba.

Za razliku od drugih fizičkih procesa, to znači da entropija ima određeni smjer prema njoj. I to, kaže Boltzmann, odakle dolazi strelica vremena. Budući da se stvari kreću u jednom smjeru, a ne u drugom (iako se mogu kretati u oba), naš svemir doživljava usmjerenost. Sama činjenica da razbijeno staklo ima samo beskonačno malu vjerojatnost ponovnog sastavljanja znači da na makroskopskoj razini nema simetrije. Vrijeme je razlika između jedne države i druge u našem svemiru. Stoga razlog zašto možete odlučiti što ćete večerati za večeru, a ne jučer, jest da je entropija promijenila stanje svemira između. Resursi koji su postojali jučer više ne postoje i doveli su do danas. To je kao da kaže da je svaki trenutak proizvod raspada prethodnog. Dakle, na čudan način, vjerojatnost uzrokuje vrijeme.

Ali sada razmotrite život. Dobar dio onoga što definira život je njegova tendencija da se odupre entropiji. Dakle, dok se sve u svemiru kreće od niže ka višoj entropiji, mi živo biće činimo suprotno: Odupiremo se ravnoteži i gradimo složenost - koja je, u najjednostavnijem fizičkom smislu, prisiljavanje molekula na interakciju na manje načina. Imajte na umu da to ne znači da kršimo Drugi Zakon: sve dok drugi elementi u sustavu kompenziraju lokalizirane redukcije, tada cijeli sustav i dalje teži prema višoj entropiji. Svaki dan kada se naše stanice i organele grade i popravljaju, prkoseći smo primarnom obilježju fizičke materije koja nam daje bilo kakvu referentnu točku za vrijeme naprijed.

Dakle, ako je Boltzmann bio u pravu, a vrijeme postoji zbog ove entropijske promjene, onda je možda naša percepcija prolaska vremena suprotna od svega ostalog u svemiru. Vrijeme kada ćete umrijeti je u "budućnosti", ali vaše molekule jedva će primijetiti. Neće se spajati s kisikom.

Ipak, vrijeme je relativno. Složili smo se da je naš smjer kretanja kroz njega "naprijed", ali to je, sučeljeno, arbitrarno. U odnosu na bilo što drugo u svemiru, možda, ovo bi moglo biti unatrag. Dakle, "početak svemira" bi zapravo mogao biti kraj toga. Što znači da je entropija počela visoka i da postaje sve manja. To znači da bi se mogli ukrstiti, sve zajedno, ali da sve i dalje funkcionira, upravo unatrag od onoga što mislimo da se događa. Teško je zamisliti kako bi to moglo izgledati.

Što ako se onda sve okrene i obrne? Kada izgradimo sat za praćenje vremena koje broji sekunde, ostatak svemira može vidjeti odbrojavanje. Ono što izgleda kao izlazak sunca na istoku i zalazak sunca na zapadu bio bi preokret vrtnje Zemlje s obzirom na perspektivu drugih nebeskih tijela. I Rat beskonačnosti kojem se približavamo već se dogodio. Mi smo kao mali blipsi u vremenskom kontinuumu koji preokreću sve vrijednosti, i samo opažamo da se vrijeme kreće naprijed jer, prije eona, biologija je hakirala fiziku.

Konačno, moj prijedlog ovdje se može svoditi na semantiku. Ako je vrijeme uistinu razlika između jednog stanja u drugo, tada "vrijeme" kao što znamo je samo naše iskustvo promjene, međutim ta promjena se događa. Dodjeljivanje smjera je malo proizvoljno. Štoviše, iako bismo mogli biti manifestacija preokreta u entropiji, nema očiglednog razloga vjerovati da bi ta činjenica utjecala na našu percepciju usmjerenosti drugih promjena. Trebalo bi biti moguće napraviti od suprotne stvari od svega ostalog - to jest biti živ - i još uvijek primijetiti smjer naprijed u načinu na koji se stvari mijenjaju.

Koncept "iluzije vremena" nije stvarno relevantan za fiziku, jer je jasno da vrijeme čvrsto postoji u jednadžbama. Matematika o tome nije dvosmislena. Percepcija vremena, međutim, više je u domeni neuroznanosti (premda je praktički nemoguće testirati, čineći ovo za sada ništa više od zamišljenog eksperimenta). Na isti način na koji vaš mozak ignorira činjenicu da uvijek možete vidjeti svoj nos, može postojati i neka vrsta obrade koja filtrira našu percepciju vremena.

U svakom slučaju, ideja da su naši osjećaji i iskustva "mijenjanja stvari" unatrag od onoga što bi svaki nežive predmete mogao doživjeti, ako bi mogao iskusiti bilo što, intrigantna je, ako je samo misaoni eksperiment. Počinje se povlačiti za sam koncept vremena, koji bi mogao biti samo otmjena riječ za "stvari koje se događaju". Sve dok se oko vas događa nešto, barem možete biti sigurni da dolazite u budućnosti smjeru koji ga pronalazite.