Физические законы, от классической механики до квантовых теорий, действуют в любом направлении времени. Если запустить фильм с планетами, движущимися по орбитам наоборот, это не вызовет удивления. Однако, если появится изображение, где разбивается чашка, никто не сможет спутать, что было раньше, а что позже. Причина этого кроется в том, что законы физики симметричны, но сама Вселенная — нет.
Закон энтропии и стрела времени
В 1850-х годах немецкий физик Рудольф Клаузиус описал понятие энтропии как меру хаоса в системе. Второй закон термодинамики утверждает, что в замкнутой системе энтропия может лишь увеличиваться или сохраняться на одном уровне. Это неумолимое возрастание беспорядка создает так называемую «стрелу времени». Мы помним прошлое, так как в те моменты уровень энтропии был ниже. В будущем же уровень энтропии выше, и информация о конкретных состояниях теряется безвозвратно.
Глубокие загадки физики
Д-р Шон Кэрролл, теоретик из Калифорнийского технологического института, подчеркивает: «Самая главная загадка физики — в том, почему начальная энтропия Вселенной была невероятно низкой. Если бы начальные условия были иными, мы бы не смогли существовать в мире с причиной и следствием, так как память не имела бы значения». Например, представьте комнату, где с одной стороны находятся идеально упакованные шарики (низкая энтропия), а с другой — пустота. Убирая перегородку, шарики распространяются по всей комнате. Никогда не произойдет так, чтобы они вновь собрались в кучу — это означало бы сокращение энтропии, событие крайне маловероятное.
Флуктуации и будущее
Здесь важно упомянуть флуктуационную теорему, доказанную в 1990-х. Эта теорема показывает, что микроскопические уменьшения энтропии могут происходить (например, одна молекула может случайно «собраться» в углу сосуда на краткий миг), однако вероятность таких событий падает с увеличением системы. На атомном уровне стрела времени размыта, тогда как на уровне чашек она жестка, как сталь.
Насчет этой загадки, как начальные условия Вселенной могли быть минимальны, продолжаются споры. Некоторые исследователи утверждают, что это связано с инфляционной вселенной, другие — с циклическими моделями. Есть также возможность, что наша Вселенная является статистической флуктуацией среди множества других.
