sâmbătă, 17 martie 2012

Enigme ale cosmosului (IV): entropia și săgeata timpului




       Cine poate vedea cum dintr-un compot se formează o prună sau cum din niște cioburi de pe podea se formează un pahar, are senzația că se află în vis, sau pe o altă planetă. Timpul  curge mereu înainte, indiferent că ne aflăm pe Terra sau oriunde altundeva în univers. Procesele ciclice din natură precum anotimpurile sau rotația lunii în jurul pământului sunt incluse și ele în această structură de timp ireversibilă. Din cauza acestei ireversibilități este improbabil și extrem de complicat ca ceva să ia ființă și să se dezvolte, în loc să devină cenușă. Dezordinea, conform legii a doua a termodinamicii, este cu mult mai probabilă decât ordinea. Și cu toate acestea, în univers se poate lesne observa că există o ordine exactă. Cărui fapt se datorează acest lucru? Și cine a ordonat timpului să aibă o singură direcție?

    Există în fizică o măsură anume prin care se poate reprezenta numeric dezordinea unui sistem: entropia. Conform legii a doua a termodinamicii ( prima lege descrie conservarea energiei), în general entropia poate numai să crească. Se întâmplă însă ceva extrem de interesant: apariția ordinii în anumite locuri ale unui sistem nu contravine legii creșterii entropiei, ci are ca urmare creșterea dezordinii în întregul sistem. Entropia nu poate scădea global, ci doar local. Ca să fie cât mai clar cu putință pentru ceie nefamiliarizați cu fizica, o entropie de valoare mică indică spre o ordine mare. Iar o entropie de valoare mare către o dezordine generalizată. 
     Așadar, ca la nivel local să apară ordine, acest lucru înseamnă de fapt dezordine la un nivel mai mare. Cine dorește de exemplu să-și curețe locul de muncă, trebuie să mănânce multă salată, salată care la rândul ei și-a luat energia necesară creșterii de la soare…și tot așa. Deși masa de lucru este acum ordonată, acest lucru s-a produs pe spatele unei dezordini mai mari în sistemul solar. Pare o glumă proastă, dar nu este deloc. Aceasta este entropia( și legea a doua a termodinamicii) explicată pe înțelesul tuturor. 
     Legea a doua a termodinamicii este importantă prin faptul că marchează chiar direcția în care se scurge timpul. Dar ea nu răspunde la marea întrebare totuși: DE CE se scurge timpul doar înainte? Toate legile naturale sunt în realitate simetrice în timp, fără să facă deosebire între trecut și viitor. Cu alte cuvinte, evenimentele ar putea să decurgă și înapoi: râurile să curgă la deal, să plouă de jos în sus, cioburile să devină paharul care a fost mai înainte, iar morții să iasă din morminte și să întinerească. Acest lucru este perfect posibil din punct de vedere matematic. Și totuși, nu se întâmplă. Cine și de ce a ales ca săgeata timpului să arate mereu numai spre viitor?
   S-ar putea respinge logica acestor întrebări argumentând împreună cu Hawking: „ Dezordinea crește cu timpul, pentru că noi măsurăm timpul exact în direcția în care crește dezordinea. ” Totuși, acest mod de gândire nu este nici-o soluție, așa cum mărturisește tot el în continuare: „ De ce trebuie însă să existe o săgeată termodinamică a timpului? Evenimentele ar putea foarte bine să se desfășoare înainte și înapoi - sau să nu aibă loc sub nici-o formă. De ce ne aducem aminte lucruri din trecut, dar nu și din viitor? ” 
      Fizicianul englez Arthur Stanley Eddington a imprimat încă din 1927 termenul de „ săgeată a timpului ” acestei ireversibilități din natură. Există multe procese sau fenomene ( psihologice, causale, evoluționare, radioactive, electromagnetice, termodinamice, moleculare, cuantice, cosmologice) care la prima vedere nu par să aibă multe în comun, dar arată toate ( cel puțin în prezent) către aceeași direcție temporală: din trecut spre viitor. Sunt aceste fenomene, sau măcar câteva dintre ele, independente între ele? Sau există o supersăgeată a timpului care pornește din singularitatea Big-Bangul-ului, făcând ca toate să fie misterios legate între ele, ața cu care sunt întrețesute fiind însuși timpul? 
   Mulți fizicieni și cosmologi, printre care și Hawking, sunt convinși că există o legătură foarte puternică între direcția timpului și expansiunea universului. Prin aceasta ar însemna că expansiunea deschide timpului un „loc” de desfășurare, trăgând împreună cu ea și celalte săgeți amintite mai sus. Ceea ce este foarte interesant însă, este faptul că în teoriile unei cosmologii cuantice timpul devine inexprimabil matematic. Este o iluzie, potrivit ecuației Wheeler - de Witt: s-ar putea ca de fapt să nu existe deloc trecut și viitor, ci doar prezent continuu. În ecuația Wheeller - DeWitt expansiunea cosmică preia chiar rolul timpului și mărește prin aceasta posibilitatea pentre creșterea entropiei. 
   Dar ce s-ar întâmpla dacă într-o zi s-ar opri expansiunea universului iar acesta ar începe să se contracte? Despre incredibile ipoteze legate de direcția timpului, despre ce are de-a face expresia biblică „ și cerurile s-au făcut sul ” cu posibilitatea învierii morților, aflați însă în episodul următor. Deocamdată vă las să urmăriți un documentar deosebit de interesant despre timp...ca iluzie.


Niciun comentariu:

Trimiteți un comentariu