Путовање кроз време укључује логичке парадоксе
Jедан од парадокса путовања кроз време је парадокс конзистенције или парадокс деде. Он постаје релевантан када се током путовања у прошлост промени историја. Рецимо да човек отпутује у своју прошлост и у њој убије свог деду још за његовог детињства. У том случају његов деда не би могао зачети његове родитеље, па не би било ни њега. А како њега не би било, он не би могао ни да путује у прошлост ни убије свог деду.
У законима физике време нема задати смер
Психолошки, ми прошлост јасно препознајемо као нешто што је иза нас и што је познато, а будућност као нешто што је пред нама и непознато је, преноси Индекс.хр.
Искуство нас учи да није могуће окренути филм живота уназад, а да то нико не примети као нешто погрешно. Ако неки филмски запис из свакодневног живота вртимо уназад, углавном је увек свима јасно да се збива нешто неприродно. На пример, нико не очекује да би чаша која је са стола пала на под и разбила се могла узлетети с пода на сто да би се на њему поновно саставила у изворну целину испуњену текућином. И деца могу препознати да у таквим филмским призорима нешто не штима.
Ако с неке тачке на некој згради пустимо лопту да пада према тлу и снимимо догађај, моћи ћемо да га вртимо и напред и назад, а да нико неће моћи рећи који је смер прави – је ли лопта испуштена да пада доле или је испуцана да лети увис. То је зато што је закон гравитације реверзибилан. Лопта која пада убрзава истом акцелерацијом која зависи о времену, баш као што лопта испуцана увис поступно успорава.
Исто је и са билијарским куглама. Ако бела кугла јури према црвеној која мирно стоји на билијарском столу и погоди је у средину, бела ће се зауставити, а црвена наставити истом брзином којом је бела стигла. Ако то снимимо и окренемо филм у супротном смеру, видећемо црвену куглу како долази и удара у белу која стоји. Пројекција филма у оба смера изгледаће једнако уверљиво. На сличан начин у времену су реверзибилни сви Њутонови закони. Смер времена у њима није битан тако да јединице времена никада немају предзнак; у формуле се не уврштава негативно или позитивно време, већ само његова апсолутна количина.
Увођење термодинамичке стреле времена
Но, у стварном свету ствари не функционишу као у идеалним физичким моделима. Смер времена увек пре или касније постаје очит. Ако пустите лопту да падне и да се одбија од тла, она ће одскакивати све ниже и ниже и временом се потпуно смирити на тлу. Зашто? Постоји једна кључна разлика у односу на законе физике која је заслужна за нашу перцепцију постојања смера времена, а то је тзв. ентропија која произлази из другог закона термодинамике. Ентропија је величина која, статистички гледано, има задат временски смер.
Шта су други закон термодинамике и ентропија?
Према другом закону термодинамике топлина временом прелази с топлијег тела на хладније и тим процесом се распршује, тако да у затвореним системима временом долази до изједначавања температуре свих тела.
Ако у канту с хладном водом ставимо загрејани камен, он ће своју топлину ширити на воду, а потом и на канту. Процес преноса енергије стаће када се температура свих тела изједначи, тако да у систему више неће бити енергије која би се могла искористити за обављање неког рада. То је такође кључни разлог због којег не може постојати перпетуум мобиле, машина који обавља рад без престанка.
У случају горе наведене лопте из стварног света кинетичка енергија лопте која поскакује распршиће се кроз трење и друге процесе у саму лопту, у ваздух и у тло.
Сличну тенденцију има и материја. Она има склоност да од уређеног стања прелази у хаотично, а не обратно. Ако у неку затворену посуду пуну ваздуха убацимо неки плин, он неће остати у уређеном облаку у истом углу у који смо га убацили. Молекули ваздуха и плина међусобно ће се сударати тако да ће се убачени плин разнети по посуди.
Наведимо још неколико свакодневних примера ентропије из живота: 1) топлина концентрисана у шољици кафе имаће склоност да се распрши по ваздуху и зидовима у соби тако да ће се на крају температура собе и шољице изједначити, а наша кафа ће се охладити; 2) атоми или молекули парфема неће остати на окупу, већ ће се сударати с молекулима у ваздуху и с временом распршити у простору око нас, тако да ће особе у нашој близини осетити његов мирис.
Заједничко за све примере је да имамо пораст ентропије, односно пораст неуређености. Ту треба бити опрезан јер је ентропија у физици дефинисана ригорозније. На пример, смеса воде и уља има већу ентропију, односно неуређеност када су слојеви воде и уља раздвојени јер је у саставу мање искористиве енергије када је тежа вода доле, а лакше уље горе (у бестежинском стању не би било тако). Сви састави имају тенденцију да из стања максималне уређености прелазе у максималну неуређеност. Сличан пут следи и свемир – од максималне уређености коју представља енергија концентрисана у једној тачки на почетку, кроз велики прасак и ширење у којем се енергија поступно изједначава, свемир се креће према својој термодинамичкој смрти у којој више неће бити тела која би могла пренети своју енергију другим телима.
Зашто све тежи нереду и смрти?
Поједностављено бисмо могли рећи да је пуно већа вероватност да неки систем тежи према хаосу него према уређености. Узмимо пример неувезану фасциклу од 500 страница. Ако их бацамо у ваздух, много је већа вероватност да ће се странице раштркати него да ће се посложити према бројевима страница. Вероватност да се узастопним бацањима странице поновно посложе у правилан редослед практично је занемарива. То је последица чињенице да странице фасцикла имају мноштво могућности да се посложе на погрешан начин, у неуређеном редоследу, а тек један да се посложе у почетном. Логично је стога да ће се са сваким бацањем страница догађати оно што је много вероватније – повећање нереда. Неуређеност ће стога све више расти док не постане толика да могућа замена страница више неће мењати укупно стање нереда у систему – он ће са сваким наредним бацањем остајати практички једнак. Што фасцикла има више страница, односно што више елемената има састав (молекула, атома и сл.), то ће тежња повећању нереда бити израженија. Када би фасцикла имала само две странице, оне би се могле посложити у правилан поредак већ након неколико бацања (у просеку са сваким другим).
Дакле, будући да сви системи у времену теже повећању ентропије, односно неуређености, а не обратно, у свемиру опажамо да време има смер. Као што смо рекли на почетку, очекујемо да ће чаша која пада са стола резултирати стањем већег нереда – разбијеном чашом и проливеном водом. Обратно је толико мало вероватно да можемо очекивати да се неће догодити, барем не за трајања свемира.
Је ли живот изузетак од ентропије, а тиме и резултат креације или је резултат ентропије?
Постоје неки изузеци од оваквог процеса кретања свега од уређености према хаосу. Један од примера је настанак живих организама који су свакако организованији од саставних делова - молекула.
Тај аргумент радо користе креационисти који сматрају да је уређеност живих организама одступање од другог закона термодинамике, што би требало да значи да живот није могао настати сам од себе, већ искључиво упливом Бога.
Но, физичар Џереми Енгланд с МИТ-ја сматра сасвим супротно – да је ентропија могла бити подстицај за настанак живота, а не препрека. Он сматра да су живи организми одлични распршивачи енергије, што значи да својим развојем, а нарочито репликацијом, доприносе повећању ентропије. Живи организми, који се темеље на угљенику, успешнији су у хватању енергије из околине и у распршивању унаоколо него насумичне скупине атома угљеника. Према Енгландовој тези, представљеној у часопису Хемикал физикс 2014. године, скупине атома које покрећу спољни извори енергије попут Сунца или хемијског горива, окружене океаном или атмосфером, врло често ће се поступно прераспоређивати на такав начин да ће апсорбовати и распршивати више енергије, чиме ће погодовати ентропији.
Енгланд је ову идеју тестирао у системима које снажно покрећу спољашњи извори енергије попут сунчевих зрака, а налазе се у окружењима у које могу апсорбоватии и испуштати топлоту. Научници сматрају да је живот могао настати управо у таквим системима .
Енгландове студије показале су да ће у таквим системима највећу вероватност за развој имати оне формације које снажније апсорбују и снажније распршују енергију. Притом истиче да је размножавање, темељ еволуције живота, један од механизама кроз које систем може распршивати све више енергије, будући да ствара све више и више распршивача.
Дакле, могло би се рећи да је ентропија заслужна и за постојање смера времена и за постојање живота и смрти.
Прочитајте и: