(Почти) обратимата стрела на времето

време

Физиците теоретици от Масачузетския и Калифорнийския технологичен институт Алън Гът и Шон Каръл предложиха модел на Вселена с обратен ход на времето. Става дума за алтернативна Вселена, в която събитията се развиват в обратна посока.

В предложения от тях модел миналото и бъдещето сменят местата си. Идеята не е нова, но и физиците не го отричат. Тяхното изследване се базира на известната теория за „оста (стрелата) на времето“. Според нея човек възприема бъдещето различно от миналото. Но в космологични мащаби бъдещето и миналото могат да изглеждат еднакво.

За това Гът и Карол разказаха наскоро пред изданието New Scientist. По думите им на законите на физиката им е все едно в каква посока тече времето. Според предложената от тях концепция посоката на времето съвпада с ръста на ентропията (в термодинамиката това е необратимо разсейване на енергията). Като пример учените дават чаша кафе с мляко – след смесване на напитките вече е невъзможно да се върне системата в изходно положение.

Физиците са се обърнали към теорията на Големия взрив, като проследили еволюцията на Вселената от момента на зараждане на живота. Те изучили система от частици, имащи произволни скорости и движещи се под влияние на стрелата на времето.

Половината от частиците веднага се устремили извън пределите на състоящия се от тях облак, увеличавайки ентропията. Останалите се насочили към центъра, съответно намалявайки ентропията. Но след това, преминавайки през центъра, тези частици също се устремили извън границите на облака, увеличавайки ентропията. Сумарният ръст на последните частици протичал независимо в каква посока тече времето. Учените провели няколко теста и установили, че всички частици рано или късно разширяват облака. Това потвърдило хипотезата, че нулевата ентропия се явява своеобразна точка за отчет, а миналото и бъдещето могат да се движат в различни посоки от нея.

Според учените, ако стрелата на времето възниква в една посока, то тя може да възникне и в обратната, а облакът от частици винаги ще се разширява. Според авторите създаденият от тях модел потвърждава съществуването на Мегавселена, в която всеки от световете се развива уникално. Съответно и времето в тях тече различно.

Вторият закон на термодинамиката твърди, че ентропията в отворена система постоянно расте. Това означава, че не може да има нищо вечно. Всеки процес дава ръст на количеството безпорядък във Вселената. Всъщност вторият закон на термодинамиката е неизменна част от нашия всекидневен живот – никой не е видял разтворената захар в чая да скоква обратно в лъжичката. Процес, обратен на ентропията, е невъзможен.

Стивън Хокинг обяснява този процес така: „Ако попитате защо счупените чаши не се сглобяват и не скокват обратно на масата, ще ви отговорят, че това е забранено от втория закон на термодинамиката. Той гласи, че безпорядъкът (ентропията) с течение на времето само нараства. С други думи, това е така нареченият закон на Мърфи – събитията имат тенденцията да се развиват в лоша страна. Състоянието на цялата чаша на масата е по-подредено, отколкото парчетата на пода. Затова преходът от цяла чаша на масата в миналото към отломките на пода в бъдеще е естествен, а а обратният – не.

Нарастването на безпорядъка с течението на времето е един от примерите на това, което се нарича стрела на времето, тоест това, което придава посока на времето и позволява да се различават миналото и бъдещето. Съществуват поне три различими стрели на времето. Преди всичко термодинамичната – тоест посоката, в която безпорядъкът нараства. Второ, има психологическа стрела на времето. Това е посоката, която съответства на това как възприемаме течението на времето, помнейки миналото, а не бъдещето. И накрая, имаме космологична стрела на времето – посоката, в която Вселената се разширява.

Но какво би станало, ако (някога) разширението на Вселената спре, отстъпвайки място на свиването? Ще се обърне ли термодинамичната стрела на времето и ще започне ли безпорядъкът да намалява с течение на времето? Ще видят ли хората как счупените чаши сами се събират от отломките и скокват на масата?“

Както пише Мичиу Каку („Хиперпространство“), ентропията неотменно расте както на звездите, така и на нашата планета. В крайна сметка това означава, че звездите изчерпват своето ядрено гориво и угасват, превръщайки се в мъртви маси ядрено вещество. Звездите една след друга ще престанат да мигат, Вселената ще потъмнее. Всички звезди ще станат черни дупки, неутронни звезди или студени бели джуджета и това ще се случи след като техните ядрени топки угаснат. Ентропията ще нараства дотогава, докато ядреното гориво не се изчерпа окончателно.

В края на краищата цялата материя, която ни е известна, включително Земята и Слънчевата система, ще се разпаднат на малки частици – електрони и неутрино. По такъв начин разумните същества ги очаква незавидна перспектива – протоните и неутроните в техния организъм ще се разпаднат. Организмът на разумните същества вече няма да се състои от привичните 100 химични елемента. Разумният живот ще трябва да търси нов начин да си създаде ново тяло от енергия, електрони и неутрино.

След изминаването на невероятно множество години температурата във Вселената почти ще достигне абсолютната нула. Разумният живот в това мрачно бъдеще ще се сблъска с перспективата за измиране. Но дори в пустинната студена Вселена при температури, близки до абсолютната нула, ще остане още един, последен източник на енергия – черните дупки.

Според Стивън Хокинг черните дупки не са толкова черни – в продължение на дълго време енергията постепенно изтича от тях в Космоса. В далечното бъдеще черните дупки може да станат спасители на човечеството, тъй като излъчват енергия, като се изпаряват. Разумният живот неизбежно ще се струпва около черните дупки и ще получава енергия от тях.

Но какво ще стане след това, когато запасите от енергия на изпаряващите се черни дупки секне? Астрономите Джон Бароу от университета на Съсекс и Джоузеф Силк смятат, че квантовата теория остава открит въпроса за възможностите за тунелиране на нашата Вселена в друга вселена.

Вероятността за събития от такъв род е изключително малка и ще се наложи да ги чакаме дълго време, превишаващо продължителността на живота на нашата Вселена, така че няма за какво да се притесняваме, че реалността ще колапсира още в нашия живот, а заедно с този колапс ще се появят и нови физични закони.

Бароу и Силк смятат: Където има квантова теория, там има и надежда. Ние не можем да сме абсолютно сигурни в това, че „топлинната смърт“ е неизбежна, тъй както не можем с пълна определеност да предскажем бъдещето на квантовомеханичната Вселена – в безкрайното квантово бъдеще всичко, което може да се случи, в крайна сметка ще се случи.

В подобен дух Айзък Азимов е строил догадки за това как ще реагират разумните същества на окончателната гибел на Вселената.

Ето какво пише Азимов в разказа „Последният въпрос“:

Звездите и Галактиките умираха и се разсейваха. След десет трилиона години на изтощаване, тъмнината в Космоса ставаше все по-непрогледна.

Един по един хората се сливаха с АК. Всяко физическо тяло се лишаваше от своята интелектуална идентичност, но това в крайна сметка не бе загуба, а печалба.

Последният човешки разум се спря преди сливането и огледа пространството, в което нямаше нищо друго, освен остатъци от последната угаснала звезда. Около нея се стелеше изключително фина материя, от време на време тя се раздвижваше от почти неуловим приток на топлина, чиято температура скоро щеше да достигне абсолютната нула.

— АК, това краят ли е? — запита Човекът. — Не е ли възможно този хаос отново да бъде превърнат във Вселена? Не може ли да стане това?

— ВСЕ ОЩЕ НЯМА ДОСТАТЪЧНО ДАННИ ЗА СМИСЛЕН ОТГОВОР.

И последният човешки интелект се разсея. Остана единствено АК… в хиперпространството.

Материята и енергията бяха вече изчерпани, а заедно с тях се стопиха пространството и времето. Дори АК съществуваше единствено заради последния въпрос. И никога досега не даде отговор. Преди десет милиарда години един полупиян служител го бе задал на компютъра, който имаше по-малко сходство с АК, отколкото тогавашните хора със сегашния Човек.