Deine Erfahrung der Zeit mag vom Rest des Universums zurück sein

Der Fluss der Zeit in eine Richtung ist so intuitiv und unveränderlich, dass wir ihn für absolut selbstverständlich halten. Dinge fallen nicht auf zerbrochene Stücke bauen nicht wieder zusammen; Menschen werden älter, so geht es. Die Zeit bleibt jedoch ein Rätsel. Physikgleichungen scheinen keine Vorliebe für zeitliche Direktionalität zu haben - wie Palindrome funktionieren sie in beiden Richtungen gleich gut. Man geht davon aus, dass physikalische Prozesse auf mikroskopischer Ebene tatsächlich „zeitsymmetrisch“ sind, und kein physikalisches Gesetz besagt, dass die Zeit nicht in die entgegengesetzte Richtung fließen kann. Also - vielleicht ist es so?

Ludwig Boltzmann war der erste in der Liste, der einen recht guten Grund dafür fand, dass die Zeit auf makroskopischer Ebene direktional war. Damit hat der Wiener Physiker und Philosoph einige der größten Köpfe des 19. Jahrhunderts abgeschlossen. Er baute auf den Ideen des französischen Ingenieurs Nicolas Léonard Sadi Carnot auf, dessen Arbeit in der Wärmeübertragung anfänglich das Verhalten von Dampfmaschinen beschrieb.

Carnot war im französischen Militär unter Napoleon, als sie gegen die Briten verloren hatten. Danach gab es eine gewisse Rivalität zwischen den beiden Nationen, nicht das einzige Mal, dass dies passiert ist. Insbesondere die Franzosen waren verärgert, dass die Briten in der Dampfmaschinentechnologie so weit voraus waren, dank Leuten wie James Watt im vorigen Jahrhundert. So sprang Carnot ins Rennen und beschrieb einen theoretischen Motor. Carnots Motor war ein perfekt effizienter Motor, den es natürlich nicht gibt, der aber sehr nützlich ist, um über diese Konzepte nachzudenken.

Carnot hat erkannt, dass ein perfekt effizienter Motor reversibel ist. Solange Sie keine Energie durch Wärme verlieren, können Sie sie ohne Verlust vorwärts oder rückwärts laufen lassen. Aber sobald der Motor nicht vollkommen effizient ist und sogar ein wenig Wärme verliert, können Sie diesen Vorgang nicht mehr rückgängig machen. Sie haben einen Teil der Energie als Wärme für immer verloren. Das ist so, als würde man sagen, das Beste, was man je tun kann, ist eine imaginäre Einhorn-Engine, die eine Nullsummen-Entropie hat, aber man kann niemals eine negative Entropie bekommen. In den meisten Fällen erhalten Sie immer nur eine positive Entropie (obwohl dieses Wort damals noch nicht vorhanden war).

Carnots Ideen wurden später von Rudolf Clausius, dem deutschen Physiker, der den Begriff der Entropie und damit die Grundlagen der Thermodynamik hervorgebracht hat, auf die Natur übertragen. Keiner dieser Männer konnte die Zeit mit diesem Konzept erklären, das schließlich als zweiter Hauptsatz der Thermodynamik bekannt wurde. Aber Boltzmann, der später im Jahrhundert arbeitete, hatte einen Vorteil gegenüber ihnen. Er glaubte nämlich an Atome.

Die Atomtheorie war zu Boltzmanns Tagen nicht weit verbreitet. Chemiker bevorzugten die Theorie, weil sie Berechnungen vereinfachte, in anderen Disziplinen schien sie jedoch weniger zu stützen. Durch die Verwendung der Atomtheorie beschreiben die Gesetze der Physik jedoch mühelos unsere Welt, da sie nicht postuliert werden müssen, sondern einfach abgeleitet werden können. (Wärme ist zum Beispiel nur die Bewegung von Atomen.) Obwohl Boltzmann sich damals schwer bemühte, seine Ideen zu beweisen, zeigte er schließlich, dass Entropie ein Maß für die Anzahl der Möglichkeiten ist, mit denen die Atome, aus denen ein Objekt besteht, interagieren können - a Sache "Unordnung", wie wir es beiläufig annähern. Noch wichtiger ist, dass er zeigte, dass Entropie im Gegensatz zu anderen Dingen im Universum eine Richtwirkung hat. Er schrieb:

„Der allgemeine Kampf um die Existenz belebter Wesen ist kein Kampf um Rohstoffe, diese für Organismen sind Luft, Wasser und Boden, die reichlich vorhanden sind, noch für Energie, die in der Sonne reichlich vorhanden ist, und für einen heißen Körper in Form von Wärme. sondern ein Kampf um die Entropie, der durch den Übergang von Energie von der heißen Sonne in die kalte Erde verfügbar wird. “

Diese Ausrichtung ist so, dass die Entropie am Anfang des Universums (aus unbekannten Gründen) als niedriger Wert begann und mit dem Altern des Universums kontinuierlich zunimmt. Der Grund dafür liegt anscheinend darin, dass Atome so viel mehr Möglichkeiten haben zu interagieren, wenn sie sich ausbreiten. Es ist wahr, dass jeder physikalische Prozess auf mikroskopischer Ebene in beide Richtungen geschehen kann (und wahrscheinlich auch), aber da es einfach so viele weitere Optionen für atomare Wechselwirkungen gibt (insbesondere wenn sie sich ausbreiten und weniger geordnet werden), ist dies weit, weit wahrscheinlicher, dass die Dinge weniger geordnet werden. Wenn jedes Atom seine geordnete Wechselwirkung durchbricht, stehen ihm möglicherweise hunderte von anderen Wechselwirkungen zur Auswahl, und diese Auswahl multipliziert sich nur, wenn die anderen Atome ihre Wechselwirkungen unterbrechen. Die Chancen, dass ein Atom dorthin zurückkehrt, wo es war, sind sehr, sehr gering. Die Entropie bewegt sich daher mit zunehmendem Alter des Universums von niedrig nach hoch.

Im Gegensatz zu anderen physikalischen Prozessen bedeutet dies, dass die Entropie eine bestimmte Richtung hat. Und davon, sagt Boltzmann, kommt der Pfeil der Zeit. Da sich die Dinge tendenziell in eine Richtung bewegen und nicht in die andere (obwohl sie sich in beiden Richtungen bewegen können), erfährt unser Universum eine Ausrichtung. Die Tatsache, dass ein zerbrochenes Glas nur eine unendlich geringe Wiederherstellungswahrscheinlichkeit hat, bedeutet, dass es auf makroskopischer Ebene keine Symmetrie gibt. Zeit ist der Unterschied zwischen einem Staat und einem anderen in unserem Universum. Der Grund, warum Sie heute Abend und nicht gestern zum Abendessen entscheiden können, ist, dass die Entropie den Zustand des Universums dazwischen geändert hat. Die Ressourcen, die gestern existierten, existieren nicht mehr und haben sich bis heute ergeben. Es ist so, als würde man sagen, dass jeder Moment das Zerfallsprodukt des vorherigen ist. Auf eine seltsame Weise führt die Wahrscheinlichkeit zu Zeit.

Aber jetzt überlege dir das Leben. Vieles, was das Leben auszeichnet, ist die Tendenz, der Entropie zu widerstehen. Während sich also alles im Universum von niedrigerer zu höherer Entropie bewegt, tun wir die Dinge im Gegenteil: Wir widerstehen dem Gleichgewicht und bauen Komplexität auf - im einfachsten physikalischen Sinne geht es darum, Moleküle zu zwingen, auf weniger Arten zu interagieren. Beachten Sie, dass dies nicht bedeutet, dass wir gegen das Zweite Gesetz verstoßen: Solange andere Elemente im System die lokalisierten Reduktionen ausgleichen, tendiert das gesamte System immer noch zu einer höheren Entropie. Jeden Tag, an dem sich unsere Zellen und Organellen selbst bauen und reparieren, widersetzen wir uns dem primären Merkmal der physischen Materie, das uns einen Bezugspunkt für den Vormarsch der Zeit gibt.

Wenn also Boltzmann recht hatte und aufgrund dieser entropischen Veränderung Zeit existiert, ist unsere Wahrnehmung des Zeitablaufs vielleicht das Gegenteil von allem anderen im Universum. Die Zeit, in der Sie sterben werden, ist „in der Zukunft“, aber Ihre Moleküle werden es kaum bemerken. Sie werden sich nicht mit Sauerstoff verbinden.

Trotzdem ist die Zeit relativ. Wir waren uns einig, dass unsere Bewegungsrichtung "nach vorne" ist, aber das ist, will ich mal, willkürlich. In Bezug auf alles andere im Universum könnte dies möglicherweise rückwärts sein. Der "Anfang des Universums" könnte also tatsächlich das Ende sein. Das bedeutet, dass die Entropie hoch begann und kleiner wird. Das bedeutet, dass Sie vielleicht schielen könnten, alles zusammen zu setzen, aber alles funktioniert immer noch genau umgekehrt, von dem, was wir denken. Es ist schwer vorstellbar, wie das überhaupt aussehen könnte.

Was wäre, wenn dann alles umgedreht und umgekehrt wäre? Wenn wir eine Uhr bauen, um den Lauf der Zeit zu überwachen, der die Sekunden zählt, könnte der Rest des Universums einen Countdown sehen. Was wie ein Sonnenaufgang im Osten und ein Sonnenuntergang im Westen aussieht, wäre eine Umkehrung der Erddrehung in Bezug auf die Perspektive anderer Himmelskörper. Und der Infinity-Krieg, gegen den wir rennen, ist bereits passiert. Wir sind wie kleine Flecken im Zeitkontinuum, die alle Werte umkehren, und nehmen nur die Zeit wahr, weil die Biologie vor Äonen die Physik gehackt hat.

Letztendlich könnte mein Vorschlag hier auf Semantik zurückgehen. Wenn Zeit wirklich der Unterschied von einem Zustand zum anderen ist, dann ist „Zeit“, wie wir sie kennen, nur unsere Erfahrung der Veränderung, jedoch tritt diese Veränderung auf. Die Zuweisung einer Direktionalität ist etwas willkürlich. Und obwohl wir vielleicht eine Umkehr der Entropie manifestieren, gibt es keinen offensichtlichen Grund zu der Annahme, dass die Tatsache unsere Wahrnehmung der Richtungsabhängigkeit anderer Änderungen beeinflussen würde. Es sollte möglich sein, aus dem Gegenteil von allem anderen zu bestehen, das heißt, am Leben zu sein, und trotzdem die Vorwärtsrichtung in der Art und Weise wahrzunehmen, in der sich die Dinge ändern.

Das Konzept der „Illusion der Zeit“ ist für die Physik nicht wirklich relevant, da klar ist, dass Zeit in den Gleichungen fest verankert ist. Mathe ist darüber nicht unklar. Die Wahrnehmung der Zeit ist jedoch eher im Bereich der Neurowissenschaften (obwohl sie praktisch unmöglich zu testen ist, was dies zu einem bloßen Gedankenversuch macht). Auf die gleiche Weise, in der Ihr Gehirn die Tatsache ignoriert, dass Sie immer Ihre Nase sehen können, kann es auch eine Art Verarbeitung geben, die unsere Wahrnehmung von Zeit filtert.

In jedem Fall ist die Vorstellung, dass unser Gefühl und unsere Erfahrung von „sich ändernden Dingen“ rückwärts von dem ist, was ein unbelebtes Objekt erfahren könnte, wenn es etwas erfahren könnte, eine faszinierende Sache, wenn auch nur ein Gedankenexperiment. Es fängt schon bei dem Begriff der Zeit an, was einfach nur ein schickes Wort für "Sachen, die passieren". Solange etwas um Sie herum geschieht, können Sie zumindest sicher sein, dass Sie in der Zukunft ankommen Richtung finden Sie es.