Час плине у двох напрямках: фізик запропонував теорію, яка змінює уявлення про Всесвіт

Про це пише BBC.

Відповідно до теорії Великого вибуху, 13,8 млрд. років тому точка-сингулярність розміром менше атома спричинила сильний вибух. Звідти утворилася вся матерія, з якої складається наш Всесвіт, що продовжує розширюватися і сьогодні.

І якраз в цей момент почався плин часу. Відтоді він нестримно прогресує. Цок-цок, цок-цок…

Великий вибух запустив частки у всіх напрямках, які потім зібралися разом, утворюючи зірки, планети і галактики, які пересуваються по Всесвіту.

Однак час, здається, рухається тільки в одному напрямку, завжди вперед, як стріла, що летить в повітрі. Але чому, якщо простір і матерія розширюються в усіх напрямках, час рухається лише вперед?

Цю ідею оскаржує досвідчений вчений-теоретик. Фактично він ставить під сумнів класичний виклад історії про Великий вибух і пропонує нову концепцію часу.

Його звати Джуліан Барбур. Він — фізик, який публікував свої дослідження в найпрестижніших наукових журналах і визнаний колегами людиною з глибокими, оригінальними і сміливими ідеями з фундаментальних питань розвитку Всесвіту. Деякий час він був гостьовим професором фізики в університеті Оксфорда, хоча завжди залишався незалежним дослідником поза академічним середовищем.

Барбур є автором нової книги «Точка Януса: нова теорія часу» (2020), в якій він пропонує двосторонній всесвіт з часом, який плине у двох напрямках. Він пророкує Всесвіту більш обнадійливе майбутнє, ніж холодна смерть, яку прогнозують деякі інші теорії. Водночас не всі теоретики підтримують ідеї Барбура.

Кореспондент BBC Mundo поговорив з Джуліаном Барбуром, аби зрозуміти, в чому полягає його провокаційна ідея і як вона може привести нас до розв'язання фундаментальних питань про наше існування.

Всесвіт з двома обличчями

У міфології Стародавнього Риму Янус був богом початку і кінця. Зазвичай, його зображували у вигляді людини з двома обличчями, які дивляться в протилежні боки.

Фігура Януса дуже добре ілюструє ідею Барбура про початок Всесвіту.

Його припущення полягає в тому, що під час Великого вибуху час не починав свій плин лише в одному напрямку, а міг почати свій рух і в абсолютно протилежному напрямку.

За словами Барбура, якби Янус існував під час Великого вибуху, він міг би побачити, як час почав рухатися у двох протилежних напрямках, які він міг би спостерігати одночасно двома своїми обличчями.

Щоб зрозуміти, як він дійшов до такого висновку, ми повинні зрозуміти дві ключові концепції: другий закон термодинаміки та ентропію.

Безлад

Барбур використовує новий погляд на другий закон термодинаміки. Цей закон говорить, що система завжди розвивається до більш хаотичного стану, але не навпаки.

Класичний приклад — скляний келих. Завжди буде велика ймовірність, що він розіб'ється і розлетиться на велику кількість шматочків, і ми знаємо, що опісля ці фрагменти не можна зібрати разом, аби зробити келих таким, яким він був до цього.

Отже, скляний келих — це упорядкований об'єкт, який під час розбивання стає безладним, і це незворотний процес.

У фізиці цей феномен безладу називається ентропією. Другий закон термодинаміки каже, що ентропія може тільки збільшуватися, а не зменшуватися.

І ось тут можна зрозуміти, чому ми кажемо, що час рухається тільки в одному напрямку: тому що час рухається тільки в тому напрямі, в якому збільшується ентропія. Чим довше ви залишатимете келих на столі, тим вище ризик того, що хтось штовхне і розіб'є його.

Навіть якщо мине тисяча років, скляні шматочки вже ніколи не зберуться у цілий бокал. Те ж саме відбувається у Всесвіті: чим більше часу минає, тим більшою стає його ентропія.

Мислити нестандартно

Закони термодинаміки сформулювали під час Індустріальної революції, коли інженери намагалися створити більш ефективні парові машини, які б марнували якомога менше енергії.

Другий закон показує, що під час передачі і перетворення енергії частина її розсіюється. На практиці це — марнування.

Для Барбура в цьому і полягає проблема, тому що цей другий закон сформулювали з урахуванням циліндрів і машин, в яких енергія і тепло передаються з одного місця в інше фактично через обмежений простір.

Він вважає помилкою думати, ніби те, що відбувається в закритому просторі, — це те саме, що відбувається у великих масштабах безмежного Всесвіту. За словами Барбура, треба буквально «мислити нестандартно».

Підвищена складність

Подивімося на приклад, який використовує Барбур.

Якщо ми помістимо кубик льоду в коробку, ентропія збільшиться таким чином: спочатку у нас буде дуже впорядкований кубик, тобто з низькою ентропією. Потім цей кубик розтане, коробка розмокне, а ентропія збільшиться.

І нарешті потім, коли вода почне випаровуватися, а її частки будуть розподілені по всій коробці, ентропія досягне максимального рівня.

За словами Барбура, в просторі без обмежень ці частинки води можуть продовжувати рух і, завдяки гравітації, приєднуватися до інших частинок, поки не утворять нові складніші структури, які будуть рости у всіх напрямках простору… і часу.

Отже, згідно з ідеями Барбура, те, що визначає плин часу, — це не збільшення ентропії, а збільшення складності без обмежень у часі або просторі.

Обнадійливе майбутнє

Згідно з традиційним поглядом на фізику, ентропія неухильно зростає з плином часу, а це означає, що одного разу наш Всесвіт досягне свого максимального стану ентропії: він розшириться настільки, що стане повним хаосом.

Уявіть, що Всесвіт — це глечик, повний скляних кульок, і в якийсь момент ця посудина розіб'ється, а кульки хаотично розсиплються. Таке майбутнє пророкують деякі експерти нашому Всесвіту.

Одночасно з розширенням Всесвіту та збільшенням ентропії тепло та енергія будуть розсіюватися, поки все не стане холодним та інертним. Це те, що фахівці називають «тепловою смертю», або «Великим замерзанням».

Барбур, однак, ризикнув дати більш оптимістичний прогноз.

У його теорії плин часу необов'язково просувається до повної ентропії, навпаки, він пророкує дедалі складніший і більш структурований Всесвіт, який зростає без кордонів. Насправді замість розсіювання Барбур воліє говорити, що енергія поширюється.

Він не вірить, що час веде нас в одному напрямку до ентропії, яка перетворить все в набір часток, які не відрізняються одна від одної. Його бачення полягає в тому, що існуватиме дедалі більш різноманітний і динамічний Всесвіт, де не бракуватиме тепла та енергії для подальшого зростання в усіх напрямках часу та простору.

Carpe diem

Для Барбура його концепція часу містить послання для життя. Carpe diem, тобто — насолоджуйтеся кожним днем, каже 83-річний фізик.

Незалежно від того, якою буде доля Всесвіту на космічному рівні, правда полягає в тому, що зараз кожна людина живе з незаперечною впевненістю.

«Я не хочу бути меланхолічним, але ми з вами помремо», — каже він.

Барбур прагне змінити не лише традиційні уявлення про фізику, він вважає, що кожен може змінити своє ставлення до життя, думаючи про добробут інших.

«Я думаю, що ми можемо врятувати світ, якщо люди звикнуть до ідеї бути кращими у своєму ставленні до інших».

І передусім, підсумовує вчений, незалежно від того, в якому напрямку рухається Всесвіт: «Моя порада — не витрачайте даремно свій час!»