Fletxa del temps

De la Viquipèdia, l'enciclopèdia lliure.
Saltar a la navegació Saltar a la cerca

La fletxa del temps es defineix com el fenomen (real, observable i complex) de manera que un sistema físic evoluciona des d’un estat inicial X en el moment t fins a un estat final X * en el moment t * (amb t *> t) i no tornarà mai a X en qualsevol moment després de t *.

Gairebé tots els processos físics a nivell microscòpic són simètrics respecte al temps , de fet les equacions utilitzades per descriure-les tenen la mateixa forma encara que la direcció del temps sigui invertida. A nivell macroscòpic, en canvi, s’aplica la segona llei de la termodinàmica , o llei de l’ entropia , segons la qual el grau de trastorn en un sistema aïllat augmenta amb el temps d’una manera irreversible espontàniament. En aquest sentit, l’entropia es pot utilitzar per indicar la direcció en què es mou el temps.

Aquest no és l’únic exemple: a nivell macroscòpic, fenòmens com la fricció , la viscositat i la dissipació d’ energia produeixen una fletxa de temps.

La fletxa termodinàmica del temps

Es va dir [ per qui? ] que la fletxa del temps tal com la percebem nosaltres - proporcionant passat i futur distints - és el resultat de la influència de la segona llei de la termodinàmica sobre l' evolució del cervell. Per recordar alguna cosa, la nostra memòria passa d’un estat desordenat a un estat més ordenat, o d’un estat ordenat a un altre. Per assegurar-se que el nou estat és correcte, s’ha de consumir energia per fer la feina i això augmenta el desordre a la resta de l’Univers. Sempre hi ha un augment més gran del desordre que l’ordre adquirit per la nostra memòria, de manera que la fletxa del temps en què recordem les coses té la mateixa direcció que aquella respecte a la qual augmenta el desordre de l’Univers.

Segons la hipòtesi del Big Bang , l’ Univers era inicialment molt calent, amb l’energia distribuïda uniformement. A mesura que l’Univers amplia les seves baixades de temperatura, deixa menys energia disponible per fer treballs útils en el futur que en el passat. Així doncs, el propi Univers té una fletxa termodinàmica definida.

Augment de l’entropia

A més de la consciència i la percepció del temps, la segona llei de la termodinàmica caracteritza la direcció de qualsevol transformació real. Si l'univers és un sistema aïllat, és a dir, que res no està fora de l'univers, la seva entropia augmenta contínuament. Per tant, no és possible una transformació reversible, en què l'estat final sigui idèntic a l'inicial [ sense font ] , perquè aquests dos difereixen almenys en una quantitat física, l'augment de l'entropia. L’entropia augmenta en cada instant del temps, no en tots els punts de l’espai, és a dir, és vàlida per a un sistema macroscòpic, no per a la partícula única, tant pel que resulta del principi d’incertesa de Heisenberg com pel que resulta de l’equació de Boltzmann .

En mecànica estadística, l' entropia es defineix fins a una constant com el logaritme natural de W, el nombre de microestats coherent amb les condicions límit del sistema:

és la constant de Boltzmann .

Si l’entropia augmenta a causa del segon principi , també augmenta el nombre de microestats que pot assumir el sistema, el seu trastorn microscòpic . Davant d’una configuració de partícules molt variable, podria semblar que l’a el nivell macroscòpic tendeix a un ordre creixent [ poc clar ] .

La fletxa electromagnètica del temps

El fet que normalment s’observen ones electromagnètiques divergents i no convergents crea una altra fletxa del temps. [ es necessita una cita ] Per exemple, en absència de qualsevol radiació incident, s'observa fàcilment l'emissió espontània, mentre que l'absorció en absència de radiació mai no s'observa. Aquesta fletxa té moltes similituds amb la fletxa termodinàmica.

Un exemple d’irreversibilitat

Penseu en la situació en què un recipient gran s’omple de dos líquids separats, com ara una tintura per un costat i aigua per l’altre. Sense barreres entre els dos líquids, les oscil·lacions aleatòries de les molècules fan que els líquids siguin cada cop més barrejats a mesura que passa el temps. Tanmateix, un cop barrejats els líquids, no s’espera que el colorant i l’aigua que quedin sols es separin de nou.

Ara imagineu que l’experiment es repeteix, però aquesta vegada amb un contenidor molt petit amb només unes poques molècules (potser només 10). Donat un període de temps relativament curt, es pot imaginar que, per casualitat, les molècules es separen per un instant, amb totes les molècules de colorant per un costat i totes les de l’aigua. Aquest resultat es formalitza en el teorema de la fluctuació .

La separació no és impossible per a les molècules del contenidor gran, molt poc probable, fins al punt de no passar mai, fins i tot si es disposés de temps igual a l'edat de l'Univers. Els líquids comencen en un estat molt ordenat i la seva entropia o trastorn augmenta amb el pas del temps.

Si s’observa el recipient gran al principi del procés de mescla, es pot trobar en un estat de mescla parcial. Seria raonable concloure que, sense intervenció exterior, el líquid ha arribat a aquest estat perquè era més ordenat en el passat, quan hi havia una separació més gran, i serà més desordenat o barrejat en el futur.

Contra evidència

Hi ha diversos arguments contra la idea de la irreversibilitat del temps. [ quins? ] Donada l'equació hamiltoniana:

(energia, massa, velocitat de la llum al buit, impuls)

Articles relacionats

Altres projectes

Enllaços externs

Física Portal de física : accediu a les entrades de Viquipèdia relacionades amb la física