Важный шаг в понимании происхождения кажущейся необратимости времени сделали ученые БФУ им. И. Канта, об этом рассказали в пресс-службе вуза. Исследователям удалось связать две стрелы времени: космологическую, связанную с расширением Вселенной, и электромагнитную, которую человек воспринимает в повседневной жизни.
Кажущаяся или истинная необратимость
Отличие прошлого от будущего (которое физики и называют стрелой времени) является для человека обычным и понятным явлением, однако фундаментальная физика утверждает, что прошлое и будущее физически эквивалентны, рассказал профессор Балтийского федерального университета имени Иммануила Канта (БФУ) Артем Юров.
"Из бытового опыта известно, что разбитое яйцо вновь не склеится, прыгун в воду не может взлететь обратно на вышку абсолютно сухим после прыжка в бассейн, а пожилой человек может самопроизвольно молодеть только в фантастическом фильме "Загадочная история Бенджамина Баттона". Однако фундаментальные законы физики обратимы и не исключают, что система может "откатиться" в исходное положение", — отметил профессор.
По его словам, в настоящий момент этот парадокс объясняется с помощью понятия энтропии (количественной меры беспорядка). Так как способов организовать беспорядок гораздо больше, чем его уменьшить, то при прочих равных он будет со временем расти.
Истоки хаоса
"Конечно, такое объяснение стрелы времени годится, только если ранняя Вселенная была неестественно упорядочена. Но что могло ее так упорядочить? Именно за невозможность ответить на этот вопрос около века назад ученое сообщество критиковала Людвига Больцмана — родоначальника современной термодинамики", — сообщил ученый.
Существенного продвижения в решении этого вопроса удалось добиться космологам, занимающимся так называемой теорией инфляции. Согласно этой парадигме, 13,6 миллиардов лет назад Вселенная пережила очень быстрое раздувание, удваиваясь в размерах каждую триллионную триллионной триллионной доли секунды.
"Потом эта инфляция прекратилась, и вся накопленная энергия выплеснулась вовне — это событие мы и называем Большим взрывом. Однако он не был началом возникновения Вселенной – он, скорее, был завершением этого процесса", — объяснил Юров.
Он добавил, что к концу инфляции Вселенная выглядела как раз так, как и требовалось для больцмановского понимания термодинамической стрелы времени. Но для происхождения инфляции тоже требуется неестественно низкоэнтропийное состояние, так что резкое расширение нашей Вселенной, по-видимому, не объясняет всех проблем, хотя и позволяет продвинуться вперед в понимании наблюдаемого отличия прошлого от будущего.
Триединство времени
Кроме термодинамической стрелы времени, физики различают еще две: так называемую электромагнитную стрелу и космологическую. Электромагнитная стрела выражает простой факт: в естественных условиях звезды излучают свет, а не втягивают его в себя. Космологическая же связана с расширением Вселенной, то есть будущее отличается от прошлого размером Вселенной.
Обычно эти две стрелы считают вторичными по отношению к основной, термодинамической (энтропийной) стреле, но специалисты БФУ решили поступить нестандартно. Они записали аналог волнового уравнения (с учетом гравитации) не вполне традиционным способом и неожиданно получили связь между космологической и электромагнитной стрелами времени.
Математическая связь между этими двумя стрелами времени показывает, что расширение Вселенной и то, что волны света расходятся от звезд, на самом деле это две стороны одной медали. То есть из-за расширения Вселенной звезды излучают свет, а не поглощают его, подытожил Юров.
Другими словами, если бы Вселенная сжималась, то звезды, по мнению калининградских физиков, втягивали бы в себя свет и выглядели бы черными пятнами на фоне светлого неба.
"Если люди доживут до смены расширения Вселенной сжатием, то они сами смогут проверить, верно ли это заключение, выглядящее фантастичнее, чем приключения Гарри Поттера", — добавил профессор.
Сегодня авторы гипотезы работают над созданием сложного теста, который возможно позволит проверить справедливость сделанного вывода путем тонких астрономических наблюдений, объяснили в университете.
