Dlaczego czas płynie tylko w jedną stronę?

Jednym z najbardziej intrygujących pytań w nauce jest to, dlaczego czas wydaje się płynąć tylko w jednym kierunku – z przeszłości do przyszłości. W codziennym doświadczeniu nigdy nie obserwujemy sytuacji, w której rozbite szkło samo się skleja lub dym spontanicznie wraca do papierosa. Ten kierunek zmian nazywany jest często „strzałką czasu”.

Strzałka czasu w fizyce

W fizyce mówi się o tzw. strzałce czasu, czyli kierunku, w którym zachodzą procesy w przyrodzie. Co ciekawe, wiele podstawowych równań fizyki działa równie dobrze zarówno w przód, jak i w tył czasu. Teoretycznie niektóre procesy mogłyby więc przebiegać odwrotnie.

Jednak w praktyce obserwujemy wyraźny kierunek zmian. Aby zrozumieć dlaczego, naukowcy odwołują się przede wszystkim do pojęcia zwanego Second Law of Thermodynamics.

Rola entropii

Drugie prawo termodynamiki mówi, że w zamkniętym układzie entropia – czyli miara nieuporządkowania – ma tendencję do wzrostu. Oznacza to, że systemy naturalnie przechodzą od stanów bardziej uporządkowanych do bardziej chaotycznych.

Na przykład:

• gorąca kawa stygnie w zimnym pomieszczeniu,
• lód topnieje w ciepłym otoczeniu,
• rozbite przedmioty nie składają się spontanicznie z powrotem.

Właśnie ten wzrost entropii nadaje czasowi kierunek. Przyszłość to stan, w którym nieuporządkowanie jest większe niż w przeszłości.

Początek wszechświata

Wielu naukowców uważa, że kierunek czasu może być związany z warunkami panującymi na początku kosmosu. Według teorii kosmologicznych wszechświat rozpoczął się w wydarzeniu znanym jako Big Bang.

Na samym początku wszechświat znajdował się w bardzo szczególnym stanie o stosunkowo niskiej entropii. Od tego momentu entropia stopniowo rośnie, co może tłumaczyć, dlaczego czas ma określony kierunek.

Psychologiczna strzałka czasu

Istnieje także tzw. psychologiczna strzałka czasu. Ludzie pamiętają przeszłość, ale nie pamiętają przyszłości. Nasz mózg zapisuje informacje o wydarzeniach, które już się wydarzyły, co sprawia, że postrzegamy czas jako linię biegnącą w jednym kierunku.

To doświadczenie jest zgodne z fizyczną strzałką czasu wynikającą z rosnącej entropii.

Czy czas może płynąć w drugą stronę?

Niektóre teorie fizyczne dopuszczają możliwość odwrócenia procesów na bardzo małą skalę lub w szczególnych warunkach. Jednak w makroskopowym świecie, w którym żyjemy, ogromna liczba cząstek i złożoność procesów sprawiają, że spontaniczne cofanie się czasu jest praktycznie niemożliwe.

Dlatego wszystkie znane nam zjawiska zachodzą zgodnie z jednym kierunkiem czasu.

Podsumowanie

Czas wydaje się płynąć tylko w jedną stronę przede wszystkim z powodu wzrostu entropii w przyrodzie. Procesy naturalne prowadzą od stanów bardziej uporządkowanych do bardziej chaotycznych, co nadaje czasowi kierunek.

Choć wiele praw fizyki teoretycznie dopuszcza symetrię czasu, warunki panujące we wszechświecie sprawiają, że w praktyce obserwujemy wyraźną strzałkę czasu – od przeszłości do przyszłości.