W Niemczech 1865 fizyk Rudolf Clausius Stwierdził, że ciepła nie można przenieść z zimnego ciała do gorącego ciała, jeśli wokół nich nic się nie zmieniło. Clausius wymyślił koncepcję, którą nazwał „entropią”, aby zmierzyć to zachowanie ciepła – innym sposobem powiedzenia, że ciepło nigdy nie przepływa z zimnego ciała do gorącego, jest powiedzenie „entropia tylko wzrasta i nigdy nie maleje” (Zobacz ramy entropii i wzrost turbulencji).
jak Rovelli Potwierdzone w porządku chronologicznymTo jest Tylko Podstawowe prawo fizyki pozwalające odróżnić przeszłość od przyszłości. Piłka może stoczyć się w dół wzgórza lub odbić się na jego szczycie, ale ciepło nie może przepływać z zimna do gorąca.
Aby to zilustrować, Rovelli podnosi pióro i upuszcza je z jednej ręki do drugiej. „Powodem, dla którego to zatrzymuje się w mojej dłoni, jest to, że ma pewną energię, a następnie energia zamienia się w ciepło i ogrzewa moją rękę. Tarcie przestaje się odbijać. W przeciwnym razie, jeśli nie ma ciepła, odbije się na zawsze i nie rozróżnię przeszłość z przyszłości”.
Jak dotąd jest to proste. To znaczy, dopóki nie zaczniesz myśleć o tym, czym jest ciepło na poziomie molekularnym. Różnica między gorącymi a zimnymi rzeczami polega na tym, jak poruszone są ich cząsteczki – w gorącym silniku parowym cząsteczki wody są bardzo podekscytowane, szybko odchylają się i zderzają ze sobą. Same cząsteczki wody są mniej poruszone, gdy łączą się w kondensacji na szybie okiennej.
Oto problem: kiedy przybliżasz się do poziomu, powiedzmy, jedna cząsteczka wody zderza się i odbija się od drugiej, strzałka czasu znika. Jeśli obejrzysz mikroskopijny film z tej kolizji, a następnie przewiniesz go do tyłu, nie będzie jasne, w którą stronę w przód, a w którą z powrotem. W mniejszej skali zjawisko wytwarzania ciepła – zderzenia cząstek – jest symetryczne w czasie.
Oznacza to, że strzała czasu z przeszłości do przyszłości pojawia się dopiero wtedy, gdy cofniemy się o krok od mikroskopijności do makroskopowości – coś, co po raz pierwszy docenił austriacki fizyk i filozof Ludwig Boltzmann.
„Tak więc trend czasu wynika z faktu, że patrzymy na wielkie rzeczy, a nie na szczegóły”, mówi Rovelli. Od tego kroku, od podstawowego mikroskopijnego obrazu świata do gruboziarnistego, przybliżonego opisu świata makroskopowego – tu pojawia się kierunek czasu.
„Nie chodzi o to, że świat jest zasadniczo zorientowany na przestrzeń i czas” – mówi Rovelli. Dopiero gdy się rozejrzymy, dostrzeżemy trend, w którym codzienne, średniej wielkości przedmioty mają większą entropię – dojrzałe jabłko spadło z drzewa, pomieszana talia kart.
Chociaż entropia wydaje się być blisko powiązana ze strzałką czasu, jest nieco zaskakujące – a może nawet mylące – że jedyne prawo fizyki, które ma wbudowany silny kierunek czasu, traci ten kierunek, gdy patrzy się na bardzo małe rzeczy.
„Introwertyk. Myśliciel. Rozwiązuje problemy. Specjalista od złego piwa. Skłonny do apatii. Ekspert od mediów społecznościowych. Wielokrotnie nagradzany fanatyk jedzenia.”