시간은 순서로 향합니다

거의 모든 과학자들이 결코 잘못된 것으로 밝혀지지 않을 것이라고 믿는 물리학의 한 가지는 열역학의 제 2 법칙입니다. 이 고귀한 지위에도 불구하고, 그것은 오랫동안 위대한 미스터리와 황량한 의미와 관련이 있습니다. 미스터리는 자연의 자연 법칙을 제외한 모든 자연 법칙이 시간적 방향을 구별하지 않는다는 것입니다. 그러나 두 번째 법칙은 우주 전체의 모든 사건이 전개되는 방식에있어 강력한 단방향의 존재를 주장합니다. 표준 설명에 따르면, 제 2 법칙에 따르면, 장애의 척도로 묘사 된 엔트로피는 항상 (대부분의 작은 변동과 함께) 증가 할 것이라고합니다. 그것은 문지름입니다 :시간은 열이 열 죽음을 가리키는 화살표가 있습니다.

놀랍게도,보다 미묘한 설명이 필요하다는 증거는 우주 자체 인 분명한 시야에 숨어 있습니다. 빅뱅 직후, 우주는 극도로 균일 한 상태에 있었고 그 이후로 더욱 다양하고 구조화되었습니다. 균일 성이 순서대로 동일하더라도 그 초기 상태는 반드시 부드럽고 둔했습니다. 그리고 누가 가을에 엄청나게 구조화 된 은하계 또는 나무의 색과 모양을 볼 수 있습니까? 사실, 과학에서 가장 큰 발견 중 두 가지가 이루어진 순서는 역설을 해결합니다. 두 번째 법은 우주가 확장되기 80 년 전에 발견되었습니다.

시간 지연은 한 가지 간단한 이유에 중요합니다. 1850 년 윌리엄 톰슨 (윌리엄 톰슨)과 루돌프 클로시우스 (Rudolf Clausius)가 1850 년에 발견 한 열역학의 법칙은 1824 년에 나폴레옹의 가장 위대한 장군의 아들)가 출판 된 훌륭한 연구에서 나왔다. 증기 엔진은 작동 매체가 실린더에 한정된 경우에만 작동 할 수 있습니다. 이로 인해 열역학에 대한 모든 초기 작업은 개념 상자의 시스템을 기반으로했습니다. Clausius의 과학의 불가사의 중 하나 인 엔트로피의 발견과 정의는 한정된 시스템의 한 평형 상태에서 다른 평형 상태로의 무한한 변화에 완전히 영향을 미쳤습니다. 통계 역학의 선구자, Clausius, James Clerk Maxwell 및 Ludwig Boltzmann이 무엇보다도 만든 이론적 틀은 현상 학적 열역학에 대한 현미경 원자주의 설명을 제공하고, 상자에 갇히고 벽과 서로 튀어 나와야하는 가스 분자 모델을 고려했습니다.

제한된 시스템에 완전히 유효하고 엄청나게 유익한 풍부한 개념적 프레임 워크는이 간단한 모델에서 개발되었으며 J. Willard Gibbs의 작업에서 결정적인 형태에 도달했습니다. 이 모델은 원자와 분자의 존재를 입증하고 크기를 확립했으며 모래 한 덩어리에 엄청난 수를 결정했으며 뉴턴 클래식 물리학의 죽음을 강타했습니다. Planck이 1900 년에 첫 번째 양자 효과를 발견했을 때였습니다. 더 이상, 첫 번째 법칙과 제 2 법칙 모두 암벽과 두 번째 법칙이 영구 모션 머신을 만드는 데 불가능한 것처럼 보였습니다.

그러므로 과학자들이 위대한 천체 물리학자인 Arthur Eddington의 경고에 동의하지 않은 사람은 거의 없다는 것은 놀라운 일이 아닙니다. 가장 깊은 굴욕으로 붕괴되는 것 외에는 아무것도 없습니다.” Eddington보다 더 큰 과학자 인 아인슈타인이 더 조심 스러웠습니다. 아인슈타인은 사망하기 몇 년 전에 열역학에 대해 다음과 같이 말했다. 경고는 모두 중요합니다. 확장 우주의 조건은 적용 가능성의 틀 안에 남아 있습니까?

그것이 내가 질문하는 것입니다. 톰슨과 클로시우스가 처음으로 밝혀진 사실을 바꿀 수 있다고 제안하지는 않습니다. 너도 나는 젊어 지거나 산산이 부서진 컵을 기적적으로 재 조립하고 테이블 위로 뛰어 들지 않을 것이다. 우주에서 일이 일어나는 방식에 대한 광범위한 단방향, 시간의 화살표가 있습니다. 그 중요성을 처음으로 인식 한 켈빈은이를“기계적 에너지의 소산에 대한 보편적 인 경향”이라고 불렀다. 나는 화살의 존재를 부정하지는 않지만“상자 정신”으로 인해 우주에서 일어나는 일을 오해하고 심지어 그것이 창조하는 아름다움에 대해 우리를 눈을 멀게했다. 일방 통행 거리는 스크랩 마당으로 이어질 필요가 없습니다. 그것은 우리를 세밀하게 조경 한 공원으로 데려 올 수 있습니다.

두 가지 상황을 비교하십시오. 먼저, 분자는 상자에 있습니다. 때때로, 당신이 그것을보기 위해 그것을 열면, 상자를 균일하게 채우고 습관적인 일상을 통과하는 것을 발견 할 수 있습니다. 관심있는 것은 없습니다. 그럼에도 불구하고 이것은 압력과 온도의 평범한 측정을 해석하는 데 사용되는 모델이었습니다. 그것은 모든 놀라운 발견과 오늘날 우리가 의존하는 많은 기술로 이어졌습니다. 그것이 자신감에 영감을 준 것은 당연합니다.

그러나 이제 벽이 갑자기 제거 된 상태에서 공간에 상자를 묘사하십시오. 분자는 무엇을 할 것인가? 대답은 Siegfried Sassoon의시“모두 Sang”:

감옥에 갇힌 새들은 자유에서 찾아야하는 것처럼, 흰색을 가로 질러 격렬하게 날개
과수원과 어두운 녹색 들판; 켜짐 - 온 - 그리고 시야에서.

시적 용어가 아닌 수학적으로, 분자는 곧 상호 작용하고 날아가는 것을 막아 내고, 방출 속도를 영원히 유지하고 서로 더 멀어지게됩니다. 사실, 간단한 계산은 당신을 놀라게 할 수 있습니다. 분자가 무너지는 속도는 1929 년에 허블이 발표 한 은하식 경기 침체의 법칙에 더 잘 어울립니다.이 간단한 빅뱅 모델은 증가에 대한 장애처럼 보이지 않습니다.

뉴턴의 보편적 중력 이론의 핵심에서 엔트로피 장애와 현실 사이에는 더 큰 불일치가 있습니다. 그는 케플러의 행성 운동 법뿐만 아니라 사과의 몰락을 설명함으로써 명성을 얻었습니다. 그러나 세 몸의 문제 (지구, 태양 및 달이 상호 중력 분야에서 움직이는 것을 염두에두고 두통을 일으켰습니다. 유명한 어려운 문제이지만, 1772 년에 위대한 수학자 인 조셉 루이스 라그 랜저 (Joseph-Louis LaGrange)는 나중에 모든 신체에 대해 사실 인“3 바디 우주”의 행동에 대한 상당한 발견을 포함하여 약간의 진전을 이루었습니다. 그것은 현재 질병의 중심 순간이라고 불리는 것에 관한 것입니다. i . 이것은 시스템의 정도를 측정합니다. 꿀벌의 경우 떼의 직경에 관한 것입니다. 단일 조건이 충족되면 특징적인 보편적 인 방식으로 행동합니다. 시스템의 총 에너지는 음수가 아닙니다.

행동이 무엇인지 이해하려면 뉴턴과 함께 시간이 과거에서 미래로 영원히 앞으로 흐르다고 가정하십시오. Lagrange가 찾은 것은 i 입니다 먼 과거의 무한대에서 감소하고, 독특한 최소값을 통과하며 먼 미래에 무한대로 성장합니다. 나는 이것을 독특한 최소를 야누스 포인트라고 부릅니다. 로마 신성은 한 번에 두 번의 반대 방향으로 동시에 보이기 때문에 호출 될 수 있습니다. 그가 보는 것은 인상적입니다. 그가 전통적으로 서있는 임계 값 주위의 영역에서, 입자의 분포 (특히 많은 경우)는 우주 타임 라인의 다른 어느 곳보다 균일합니다. 그런 다음 양방향으로 입자는 클러스터링되어 더 순서대로 모양을 취하고“은하”를 형성합니다. 그의 유리한 지점에서, 야누스는 이것을 볼 수 있지만, 만약 당신이 단순한 필사자 인 경우, 그러한 우주에 있었다면 반드시 야누스 지점의 한쪽 또는 다른쪽에 있고 다른 쪽을“볼”수 없을 것입니다. 당신은 주변 자연의 법칙이 시간 방향을 구별하지 않고 우주가 한 방향으로 더 꽉 차 있다는 것을 알게 될 것입니다.

Janus의 양방향으로 복잡성이라고 불릴 수있는 정확하고 수학적으로 유의 한 수량이 있습니다. 엔트로피가하는 것과 가장 큰 차이점은 복잡성의 성장이 장애가 아닌 질서의 증가를 반영한다는 것입니다. 제한되지 않은 시스템의 영향은 서로의 반대입니다. 더욱

전통적인 논쟁은 어쨌든 아직 헤아릴 수없는 이유 때문에 우주는 낮은 엔트로피의 특수한 상태에 있으며, 그에 따라 높은 순서가되며, 그에 따라 다른 고출물이 파괴된다고 가정합니다. 종종 주어진 모델은 큰 상자의 모서리에있는 작은 상자에 한정된 분자입니다. 그것이 특별한 초기 조건입니다. 이제 작은 상자의 뚜껑을 들어 올리십시오. 역학의 법칙은 두 가지 다른 결과를 허용합니다. 고상 할 수는 있지만 간신히 간신히, 분자가 작은 상자의 모서리에 모여서 더욱 특별한 상태에있을 것입니다. 그러나 통계적으로 분자가 큰 상자로 퍼져서 결국 균일하게 채울 가능성이 더 높습니다. 이것은 엔트로피 화살표에 대한 통계적 설명입니다. 전체 우주에 적용 된 이런 종류의 특별한 초기 조건은 과학 철학자 David Albert에 의해“과거 가설”이라고 불 렸습니다. 어려움은 알려진 자연 법칙에서 특별한 초기 조건을 설명하는 것이 없다는 것입니다.

이제 야누스 포인트에 대해 생각해 봅시다. 독특하고 특별한 요점입니다. 설명 할 수없는 이유는 없습니다. 뉴턴의 법은 그것이 거기에 있어야한다고 말합니다. 에너지의 약한 상태가 완화 되더라도“야누스 영역”의 형태로 거의 항상 존재합니다. 복잡성은 양방향으로 증가합니다. 순서의 증가는 역동적 인 설명을 가지고 있으며 방향을 시간에 넣는 것입니다. 더욱이, 야누스 포인트의 양쪽에있는 존재들은 일본의 후지 산 반대편을 걷는 두 사람이 지형과 초목이 거의 같은 방식으로 발견되는 것처럼, 그들이 시간이 지남에 따라 앞으로 나아갈 것이라고 생각하고 일반적으로 같은 종류의 경험을 가질 것이라고 생각할 것입니다.

야누스 포인트 (Janus Point)의 근접에서 입자가 나타날 때, 일반적으로 가능한 모든 방향으로 가고 있기 때문에 우주에서 반복적으로 주장 된 장애의 성장에 대한 의문은 우리가 어떤 방향으로 나올 때, 그 중 일부는“케플러 쌍”으로 함께 모입니다. 모델 우주가 팽창하고 입자 사이의 전형적인 거리가 점점 커지고, 그러한 쌍은 영원히 결합하여 공통 질량 중심에 대한 더 완벽한 타원 운동으로 정착하는 다른 입자와의 만남을 제외하고는 예외적으로 드물게됩니다. 그들은 정교하게 정확한 막대, 나침반 및 시계를 하나로 형성합니다. 그들의 주요 축은 천문학적 길이와 고정 나침반 방향 (True North)을 정의하는 반면, 운동 기간은 시간 단위를 정의합니다. 그것은 장애처럼 보입니까?

윌리엄 블레이크 (William Blake)는 뉴턴의 시계 우주를 미워했다. 시인은 그것이 환원 적이라고 생각했지만 그것은 시계와 비슷한 태양계의 외관을 기반으로했다. 사실, 뉴턴은 그 아름다움과 질서에 놀랐습니다. 그는 자신의 법이 그 존재를 설명 할 수 있다고 믿을 수 없었습니다. God는 그것을 그렇게 설정하고 질서가 방해받지 않는 것을 보려면 신중하게 감시해야합니다. 실제로 Kepler Pairs는 소형 태양계이며 Newton의 법칙은 혼란에서 벗어나게합니다. 그의 우주는 먼저 시계를 만든 다음 시간을 말할 수있게합니다.

19 세기에 라그랑주가 자신의 발견을했을 때 가능성이 인식되었을 수도 있지만 우주가 확장 될 수 있다는 가장 원격 아이디어는 없었습니다. 확장 된 우주의 중요성은 그것이 일어날 수있는 공간을 만드는 것입니다. 윌리엄 톰슨 (William Thomson)은 기계적 에너지의 보편적 소산에 대해 말할 때 사람들을 잘못 생각하게 생각했을 수도 있습니다. 여러 재능 중에서도 그는 훌륭한 엔지니어였으며 Steam Engines에 대한 그의 연구를 통해 Carnot과 마찬가지로 항상 인간을 개선 할 수있는 방법을 찾고있었습니다. 부정적인 의미는“소산”에 첨부된다. Thomson이 중립적 인 단어“확산”을 사용했다면 긍정적 인 가능성뿐만 아니라 부정적인 가능성이 보였을 것입니다.

집 근처에서 오후 산책에 종종 보러가는 아름다운 효과가 있습니다. 나무는 물이 포드 위로 매끄럽게 흐르는 브룩 위에 매달려 있습니다. 비가 내리면 물 한 방울이 나무에서 물로 떨어지면서 흐르는 물 위로 퍼지는 원형 파도를 만듭니다. 일을해야한다면 너무 오랫동안 효과를 볼 수 있습니다. 다른 지점에서 물에 부딪히는 방울로 생성 된 파도는 서로 만나고 서로를 통과합니다. 브룩에 은행이없고 물에 점도가 없다면, 우리의 확장 우주의 광대 한 공간에서 방사선이 발견되는 상태를 만들고 패턴은 영원히 아름답게 유지 될 것입니다. 그것이 개방형 시스템과 폐쇄 시스템의 차이점입니다.

은행이 브룩에 영향을 미치기 전에 기계적 에너지는 먼저 각 하락 하락 내에 있지만 원형 파에서 퍼집니다. 평형에서 또는 거의 평형을 제외하고 Clausius의 엔트로피는 정의하고 측정하기 어려운 양입니다. Thomson의 소산은 보편적이고 인식하기 쉬운 질적 효과입니다. 그는 소산의 예로서 마찰에 의해 생성 된 열을 언급했다. 그림은 끝없이 반복되었습니다. 그러나 Thomson은 글래스고에서 켈빈 강을 좋아하고 그의 남작 이름을 가져갔습니다. 그는 종종 강에 물이 떨어지는 것을 보았을 것입니다. 영향력이 높은 1852 년 논문의 제목에서 그는“소산”을“확산”으로 바꿨다면, 특히 허블의 기념비적 발견 이후 제 2 법의 해석을 어떻게 바꿀 수 있었는지 말할 수있는 더 나은 특성화가되었을 것인가?

원은 가장 완벽한 기하학적 인물이며 Pi는 반경과의 둘레와 관련하여 가장 완벽한 숫자로 공정하게 입찰합니다. “아,”당신은“아름다움의 일이 태어 났을 수도 있지만 파도가 얕고 얕아지면서 붕괴됩니다.” gulliver 's Travels의 교훈을 잊어 버린다고 대답합니다. 그리고 크기의 상대성. 신체적 의미를 가진 비율 일뿐입니다. 아름다움은 비율에 있으며, 확장 된 우주에서도 영원히 지속됩니다.