Чому час не тече назад. Епізод 1 з 5

Основні закони фізики - речі на кшталт F=ma, сила тяжіння обернуто пропорційна квадрату відстані між тілами, рівняння Шредінгера і багато інших - не кажуть нічого про напрямок часу.
Звичайно, вони стосуються того, що відбувається зараз, того, що станеться пізніше і того, що сталося раніше.
Але різниця між переміщенням вперед і назад у часі відсутня.
Минуле і майбутнє в рівних умовах.
Доки справа не стосується законів мікросвіту.
Однак, і в макросвіті є одна закономірність, згідно з якою час йде лише в одному напрямку.
І це - другий закон термодинаміки.
Суть його полягає в тому, що будь-яка ізольована система матиме тенденцію до зростання ентропії, або невпорядкованості чи хаосу.
Як от, коли холодне молоко і гаряча кава змішуються в теплу каву з молоком, але ніколи не зможуть розмішатися назад.
Як тільки система досягає повністю невпорядкованого стану, її стану рівноваги, то більше не існує напрямку зростання ентропії, щоб можна було визначити стрілу часу.
Тому той факт, що ми в даний момент відчуваємо плин часу, означає, що ми не перебуваємо в стані рівноваги.
Існує два основні способи, які можуть пояснити такий стан.
Або всесвіт якраз зараз перебуває в стані з мінімальною ентропією з двома напрямками часу - вперед і назад, зі зростанням ентропії від цього моменту в обидва боки.
Або в певний момент часу, в далекому минулому, Всесвіт почав своє існування з іще меншою ентропією ніж зараз, і з того моменту хаос тільки росте.
Спойлер: правильним є варіант номер 2.
Ця низькоентропійна конфігурація була Великим вибухом.
13.8 мільярдів років тому Всесвіт був гарячим, щільним, однорідним і таким, що надзвичайно швидко розширювався.
Однорідна плазма частинок може не здаватися неорганізованою та низькоентропійною.
Але, коли густина речовини екстремальна висока, сила гравітаційного притягання між частинками величезна.
Однорідність, з врахуванням такої тенденції, не є рівноважним станом, але її можна вважати ідеально збалансованим станом з мінімальною ентропією.
Частинки і більші об’єкти через гравітацію прагнуть утворювати концентровані конфігурації, на кшталт протозірок, протогалактик, або, навіть, чорних дір.
Тож, який вигляд матиме всесвіт в стані рівноваги з максимальною ентропією?
Це був би порожній простір.
І справді, це те, до чого ми прямуємо.
Всесвіт розширюється і його середня густина зменшується.
В кінцевому підсумку всі зірки згорять, чорні діри випаруються і не залишиться нічого, окрім порожнечі в будь-якому напрямку.
А це означає, що стріла часу зникне і будь-що, на кшталт життя чи свідомості, буде неможливим.
Той факт, що наше небо всіяне мільярдами зірок і галактик, а наша біосфера рясніє життям, є відображенням ранньої низької ентропії стадії еволюції нашого Всесвіту.
Ми не знаємо, чому Всесвіт почав своє існування в такому впорядкованому стані.
Але ми повинні радіти з цього, оскільки це дало нам нерівноважну відправну точку, яка необхідна для існування плину часу, яким ми його знаємо.
Все, що біло потім, від формування зірок і галактик до зародження життя, це історія про зростання ентропії.
Стріла часу не є вбудованим елементом більшості фундаментальних законів фізики.
Вона завдячує свої існуванням специфічним початковим умовам нашого Всесвіту.