bj
    >> Φυσικές Επιστήμες >  >> η φυσικη

Ο χρόνος κυλά προς την τάξη

Ο ένας νόμος της φυσικής που σχεδόν όλοι οι επιστήμονες πιστεύουν ότι δεν θα βρεθεί ποτέ ότι είναι λάθος είναι ο δεύτερος νόμος της θερμοδυναμικής. Παρά αυτή την εξέχουσα θέση, έχει συνδεθεί εδώ και πολύ καιρό με ένα μεγάλο μυστήριο και ένα ζοφερό υπονοούμενο. Το μυστήριο είναι ότι όλοι οι γνωστοί νόμοι της φύσης εκτός από έναν δεν διακρίνουν μια χρονική κατεύθυνση. Ο δεύτερος νόμος, ωστόσο, επιβεβαιώνει την ύπαρξη μιας παντοδύναμης μονοκατευθυντικότητας στον τρόπο με τον οποίο εκτυλίσσονται όλα τα γεγονότα σε όλο το σύμπαν. Σύμφωνα με τυπικούς λογαριασμούς, ο δεύτερος νόμος λέει ότι η εντροπία, που περιγράφεται ως μέτρο διαταραχής, θα αυξάνεται πάντα (με το πολύ μικρές διακυμάνσεις). Αυτό είναι το τρίψιμο:Ο χρόνος έχει ένα βέλος που δείχνει τον θερμικό θάνατο.

Παραδόξως, η απόδειξη ότι χρειάζεται μια πιο λεπτή περιγραφή κρύβεται σε κοινή θέα:το ίδιο το σύμπαν. Πολύ σύντομα μετά τη Μεγάλη Έκρηξη, το σύμπαν βρισκόταν σε μια εξαιρετικά ομοιόμορφη κατάσταση, η οποία έκτοτε έχει γίνει όλο και πιο ποικίλη και δομημένη. Ακόμα κι αν η ομοιομορφία ισοδυναμεί με τάξη, αυτή η αρχική κατάσταση ήταν σίγουρα ήπια και βαρετή. Και ποιος μπορεί να δει αταξία στους υπέροχα δομημένους γαλαξίες ή τα χρώματα και τα σχήματα των δέντρων το φθινόπωρο; Στην πραγματικότητα, η σειρά με την οποία έγιναν δύο από τις μεγαλύτερες ανακαλύψεις στην επιστήμη επιλύει το παράδοξο:Ο δεύτερος νόμος ανακαλύφθηκε οκτώ δεκαετίες πριν από τη διαστολή του σύμπαντος.

Η χρονική καθυστέρηση είναι κρίσιμη για έναν απλό λόγο. Οι νόμοι της θερμοδυναμικής, που ανακαλύφθηκαν το 1850 από τον William Thomson (αργότερα εξευγενίστηκε στον Λόρδο Kelvin) και τον Rudolf Clausius, προέκυψαν από μια λαμπρή μελέτη που ο Sadi Carnot (γιος του μεγαλύτερου στρατηγού του Ναπολέοντα) δημοσίευσε το 1824. Σε ένα λεπτό φυλλάδιο που περιείχε Μια από τις θεμελιώδεις αρχές της θερμοδυναμικής, προσπάθησε να δημιουργήσει τη μέγιστη απόδοση που μπορούσαν να επιτύχουν οι ατμομηχανές. Οι ατμομηχανές μπορούν να λειτουργήσουν μόνο εάν το μέσο εργασίας τους είναι περιορισμένο σε έναν κύλινδρο. Αυτό οδήγησε όλες τις πρώτες εργασίες για τη θερμοδυναμική να βασιστούν σε συστήματα σε ένα εννοιολογικό πλαίσιο. Η ανακάλυψη και ο ορισμός της εντροπίας από τον Clausius - ένα από τα θαύματα της επιστήμης - βασίστηκε πλήρως σε απειροελάχιστες αλλαγές από τη μια κατάσταση ισορροπίας ενός περιορισμένου συστήματος σε μια άλλη. Οι πρωτοπόροι της στατιστικής μηχανικής, το θεωρητικό πλαίσιο που δημιουργήθηκε πάνω από όλα από τους Clausius, James Clerk Maxwell και Ludwig Boltzmann για να παρέχουν μια μικροσκοπική ατομικιστική εξήγηση της φαινομενολογικής θερμοδυναμικής, θεωρούσαν πάντα μοντέλα μορίων αερίου παγιδευμένα σε ένα κουτί και αναγκασμένα να αναπηδήσουν από τους τοίχους του. ο ένας τον άλλον.

Ένα πλούσιο εννοιολογικό πλαίσιο, απολύτως έγκυρο και εξαιρετικά γόνιμο για περιορισμένα συστήματα, αναπτύχθηκε από αυτό το απλό μοντέλο και έφτασε στην οριστική του μορφή στο έργο του J. Willard Gibbs. Το μοντέλο απέδειξε την ύπαρξη ατόμων και μορίων, καθόρισε τα μεγέθη τους, προσδιόρισε τον απίστευτο αριθμό τους σε έναν κόκκο άμμου και χτύπησε το θάνατο της Νευτώνειας κλασικής φυσικής. Τότε ήταν που ο Planck ανακάλυψε το πρώτο κβαντικό φαινόμενο το 1900. Επιπλέον, τόσο ο πρώτος όσο και ο δεύτερος νόμος φάνηκε να βασίζονται σε μια βασική αρχή:την αδυναμία δημιουργίας μηχανών αέναης κίνησης.

Επομένως, δεν προκαλεί έκπληξη το γεγονός ότι λίγοι, αν υπάρχουν, επιστήμονες έχουν διαφωνήσει με την προειδοποίηση του μεγάλου αστροφυσικού Άρθουρ Έντινγκτον, «Εάν η θεωρία σας αποδειχθεί ότι είναι αντίθετη με τον δεύτερο νόμο της θερμοδυναμικής, δεν μπορώ να σας δώσω καμία ελπίδα. δεν υπάρχει τίποτε άλλο από το να καταρρεύσει με βαθύτατη ταπείνωση». Ο Αϊνστάιν, σίγουρα σπουδαιότερος επιστήμονας από τον Έντινγκτον, ήταν πιο προσεκτικός. Λίγα χρόνια πριν από το θάνατό του, ο Αϊνστάιν είπε για τη θερμοδυναμική:«Είναι η μόνη φυσική θεωρία παγκόσμιου περιεχομένου που είμαι πεπεισμένος ότι, στο πλαίσιο της εφαρμοσιμότητας των βασικών της εννοιών, δεν θα ανατραπεί ποτέ». Η προειδοποίηση είναι πολύ σημαντική:Οι συνθήκες σε ένα διαστελλόμενο σύμπαν παραμένουν εντός του πλαισίου της δυνατότητας εφαρμογής;

Αυτό αμφισβητώ. Δεν προτείνω ότι μπορούμε ποτέ να αλλάξουμε τα γεγονότα που έφεραν πρώτοι στο φως οι Thomson και Clausius. Ούτε εσύ ούτε εγώ θα γίνουμε νεότεροι ούτε θα δούμε ένα θρυμματισμένο φλιτζάνι να ξανασυναρμολογείται από θαύμα και να πηδά ξανά στο τραπέζι. Υπάρχει μια διάχυτη μονοκατευθυντικότητα, ένα βέλος του χρόνου, σχετικά με τον τρόπο που συμβαίνουν τα πράγματα στο σύμπαν. Ο Κέλβιν, ο πρώτος που αναγνώρισε τη σημασία του, το ονόμασε «μια καθολική τάση στη φύση για τη διάχυση της μηχανικής ενέργειας». Δεν αρνούμαι την ύπαρξη του βέλους, αλλά προτείνω ότι η «νοοτροπία του κουτιού» μας οδήγησε να παρεξηγήσουμε τι συμβαίνει στο σύμπαν και μας τύφλωσε ακόμη και στην ομορφιά που δημιουργεί. Ένας μονόδρομος δεν χρειάζεται να οδηγεί σε μια μάντρα σκραπ. μπορεί να μας φέρει σε ένα όμορφα διαμορφωμένο πάρκο.

Συγκρίνετε δύο καταστάσεις. Πρώτον, τα μόρια στο κουτί τους. Αν, κάθε τόσο, το ανοίγετε για να τα κοιτάξετε, μπορείτε να είστε βέβαιοι ότι θα τα βρείτε να γεμίζουν το κουτί ομοιόμορφα και να περνούν τη συνήθη ρουτίνα τους—να έρχονται σε επαφή με τυχαία αποτελέσματα. Δεν αναπτύσσεται τίποτα ενδιαφέρον. Αυτό, ωστόσο, ήταν το μοντέλο που χρησιμοποιήθηκε για την ερμηνεία των εγκόσμιων μετρήσεων της πίεσης και της θερμοκρασίας. Οδήγησε σε όλες εκείνες τις θαυμάσιες ανακαλύψεις και σε μεγάλο μέρος της τεχνολογίας από την οποία εξαρτόμαστε τόσο σήμερα. Δεν είναι περίεργο που ενέπνευσε εμπιστοσύνη.

Αλλά τώρα φανταστείτε το κουτί στο διάστημα με τους τοίχους του ξαφνικά αφαιρεμένους. Τι θα κάνουν τα μόρια; Η απάντηση βρίσκεται στο ποίημα του Siegfried Sassoon "Everyone Sang":

Όπως πρέπει να βρουν τα φυλακισμένα πουλιά στην ελευθερία, Φτερώνοντας άγρια ​​πέρα ​​από το λευκό
Περιβόλια και σκούρα πράσινα χωράφια. on – on – και εκτός οπτικού πεδίου.

Με μαθηματικούς και όχι ποιητικούς όρους, τα μόρια παύουν σύντομα να αλληλεπιδρούν και να πετούν χώρια, διατηρώντας για πάντα τις ταχύτητες απελευθέρωσής τους και απομακρύνοντας το ένα από το άλλο. Στην πραγματικότητα, ένας απλός υπολογισμός μπορεί να σας εκπλήξει:Η ταχύτητα με την οποία τα μόρια απομακρύνονται προσεγγίζει όλο και καλύτερα τον νόμο της γαλαξιακής ύφεσης που ανακοίνωσε το Hubble το 1929. Αυτό το απλό μοντέλο της Μεγάλης Έκρηξης δεν μοιάζει με διαταραχή σε αύξηση.

Υπάρχει μεγαλύτερη αναντιστοιχία μεταξύ της εντροπικής διαταραχής και της πραγματικότητας στην ίδια την καρδιά της θεωρίας της παγκόσμιας βαρύτητας του Νεύτωνα. Απέκτησε φήμη εξηγώντας όχι μόνο τους νόμους του Κέπλερ για την κίνηση των πλανητών αλλά και την πτώση ενός μήλου. Ωστόσο, το πρόβλημα των τριών σωμάτων —είχε στο μυαλό του τη γη, τον ήλιο και τη σελήνη που κινούνταν στα αμοιβαία βαρυτικά τους πεδία— του προκαλούσε πονοκεφάλους. Αν και ένα περίφημο δύσκολο πρόβλημα, το 1772 ο μεγάλος μαθηματικός Joseph-Louis Lagrange έκανε κάποια πρόοδο, συμπεριλαμβανομένης μιας σημαντικής ανακάλυψης σχετικά με τη συμπεριφορά ενός «σύμπαντος τριών σωμάτων» που αργότερα αποδείχθηκε ότι ισχύει για οποιοδήποτε αριθμό σωμάτων. Αφορά αυτό που τώρα ονομάζεται ροπή αδράνειας κέντρου μάζας, I . Αυτό μετρά την έκταση του συστήματος—για τις μέλισσες θα ήταν περίπου η διάμετρος ενός σμήνους—και συμπεριφέρεται με έναν χαρακτηριστικό καθολικό τρόπο εάν ικανοποιείται μία μόνο συνθήκη:Η συνολική ενέργεια του συστήματος δεν είναι αρνητική.

Για να καταλάβετε ποια είναι η συμπεριφορά, υποθέστε με τον Newton ότι ο χρόνος κυλά για πάντα μπροστά από το παρελθόν στο μέλλον. Τότε αυτό που βρήκε ο Lagrange είναι ότι I μειώνεται από το άπειρο στο μακρινό παρελθόν, περνά από ένα μοναδικό ελάχιστο και αυξάνεται στο άπειρο στο μακρινό μέλλον. Αυτό το μοναδικό ελάχιστο το ονομάζω Janus Point. Η ρωμαϊκή θεότητα μπορεί να επικαλεστεί επειδή κοιτάζει ταυτόχρονα σε δύο αντίθετες κατευθύνσεις του χρόνου ταυτόχρονα. Αυτό που βλέπει είναι εντυπωσιακό. Στην περιοχή γύρω από το κατώφλι στο οποίο στέκεται παραδοσιακά, η κατανομή των σωματιδίων (ειδικά όταν είναι πολλά) είναι πιο ομοιόμορφη από οπουδήποτε αλλού στο χρονοδιάγραμμα του σύμπαντος. Στη συνέχεια, και προς τις δύο κατευθύνσεις, τα σωματίδια συγκεντρώνονται, παίρνοντας ένα σχήμα που είναι πιο διατεταγμένο και σχηματίζοντας «γαλαξίες». Από τη σκοπιά του, ο Ιανός μπορεί να το δει αυτό, αλλά αν εσύ, όντας ένας απλός θνητός, ήσουν σε ένα τέτοιο σύμπαν, θα βρισκόσουν αναγκαστικά στη μία ή στην άλλη πλευρά του σημείου του Ιανού και δεν θα μπορούσες να «διαβείς» από την άλλη πλευρά . Θα διαπιστώσατε ότι οι νόμοι της φύσης γύρω σας δεν διακρίνουν μια κατεύθυνση του χρόνου, αλλά ότι το σύμπαν σας γίνεται όλο και πιο σβολιασμένο προς μία κατεύθυνση.

Υπάρχει μια ακριβής, μαθηματικά σημαντική ποσότητα που μπορεί να ονομαστεί πολυπλοκότητα και αυξάνεται (με μικρές διακυμάνσεις) και προς τις δύο κατευθύνσεις από τον Ιανό. Η μεγάλη διαφορά από αυτό που κάνει η εντροπία είναι ότι η αύξηση της πολυπλοκότητας αντανακλά την αύξηση της τάξης και όχι την αταξία. Τα αποτελέσματα σε περιορισμένα και μη περιορισμένα συστήματα είναι ακριβώς τα αντίθετα μεταξύ τους. Επιπλέον, η αύξηση της πολυπλοκότητας στα μη περιορισμένα συστήματα προκύπτει άμεσα από τον ισχύοντα δυναμικό νόμο, ενώ η εντροπία αυξάνεται στα περιορισμένα συστήματα για στατιστικούς λόγους.

Τα παραδοσιακά επιχειρήματα υποθέτουν ότι με κάποιο τρόπο, για έναν ακόμη ανεξιχνίαστο λόγο, το σύμπαν βρίσκεται σε μια ειδική κατάσταση χαμηλής εντροπίας και αντίστοιχα υψηλής τάξης που στη συνέχεια καταστρέφεται ανελέητα. Ένα μοντέλο που δίνεται συχνά είναι τα μόρια που περιορίζονται σε ένα μικρό κουτί στη γωνία ενός μεγάλου κουτιού. Αυτή είναι η ειδική αρχική συνθήκη. Τώρα σηκώστε το καπάκι του μικρού κουτιού. οι νόμοι της δυναμικής επιτρέπουν δύο εντελώς διαφορετικά αποτελέσματα. Είναι κατανοητό, αλλά σχεδόν καθόλου, ότι τα μόρια θα συγκεντρωθούν στη γωνία του μικρού κουτιού και στη συνέχεια θα είναι σε μια ακόμη πιο ειδική κατάσταση. Αλλά είναι στατιστικά πιο πιθανό τα μόρια να απλωθούν στο μεγάλο κουτί και τελικά να το γεμίσουν ομοιόμορφα. Αυτή είναι μια στατιστική εξήγηση του εντροπικού βέλους. Εφαρμοζόμενη σε ολόκληρο το σύμπαν, μια ειδική αρχική συνθήκη αυτού του είδους έχει ονομαστεί η «Υπόθεση του παρελθόντος» από τον φιλόσοφο της επιστήμης David Albert. Η δυσκολία είναι ότι τίποτα στους γνωστούς νόμους της φύσης δεν εξηγεί την ειδική αρχική κατάσταση.

Ας σκεφτούμε τώρα το σημείο Janus. Είναι μοναδικό και ιδιαίτερο σημείο. Δεν υπάρχει για κάποιον ανεξήγητο λόγο. Οι νόμοι του Νεύτωνα λένε ότι πρέπει να υπάρχει. Ακόμα κι αν η αδύναμη κατάσταση της ενέργειας είναι χαλαρή, κάτι πολύ παρόμοιο με τη μορφή μιας «περιοχής του Ιανού» θα υπάρχει σχεδόν πάντα. Η πολυπλοκότητα θα αυξηθεί και προς τις δύο κατευθύνσεις από αυτό. Η αύξηση της σειράς έχει μια δυναμική εξήγηση και είναι αυτή που βάζει την κατεύθυνση στο χρόνο. Επιπλέον, τα όντα εκατέρωθεν του σημείου Janus θα πίστευαν ότι προχωρούν στο χρόνο και θα είχαν συνήθως το ίδιο είδος εμπειριών, όπως δύο άνθρωποι που περπατούσαν στις απέναντι πλευρές του όρους Φούτζι στην Ιαπωνία θα έβρισκαν την αλλαγή του εδάφους και της βλάστησης σε πολλά με τον ίδιο τρόπο.

Οι αμφιβολίες για την επανειλημμένα ισχυριζόμενη ανάπτυξη της αταξίας στο σύμπαν γίνονται μεγαλύτερες όταν αναλογιστούμε τι συμβαίνει όταν, καθώς τα σωματίδια αναδύονται από τη μάχη σώμα με σώμα στο σημείο του Ιανού - συνήθως πηγαίνουν εκεί προς όλες τις πιθανές κατευθύνσεις - μερικά από αυτά ενώνονται ως «Κέπλερ ζευγάρια." Εκτός από τις συναντήσεις με άλλα σωματίδια, που γίνονται εξαιρετικά σπάνιες καθώς το σύμπαν του μοντέλου διαστέλλεται και οι τυπικές αποστάσεις μεταξύ των σωματιδίων γίνονται όλο και μεγαλύτερες, τέτοια ζεύγη συνδέονται για πάντα, καθιζάνοντας σε ολοένα και πιο τέλεια ελλειπτική κίνηση γύρω από το κοινό κέντρο μάζας τους. Σχηματίζουν εξαιρετικά ακριβείς ράβδους, πυξίδες και ρολόγια όλα σε ένα. Ο κύριος άξονάς τους ορίζει μια αστρονομική μονάδα μήκους και μια σταθερή κατεύθυνση πυξίδας (αληθινός βορράς), ενώ η περίοδος της κίνησής τους ορίζει μια μονάδα χρόνου. Μοιάζει με διαταραχή;

Ο Γουίλιαμ Μπλέικ μισούσε το κουρδιστό σύμπαν του Νεύτωνα, όπως έγινε γνωστό. Ο ποιητής θεώρησε ότι ήταν αναγωγικό, αλλά αυτό βασίστηκε στην εμφάνιση του ηλιακού συστήματος, που μοιάζει με ρολόι. Στην πραγματικότητα, ο Νεύτωνας ήταν τόσο έκπληκτος από την ομορφιά και την τάξη του που δεν μπορούσε να πιστέψει ότι οι νόμοι του μπορούσαν να εξηγήσουν την ύπαρξή του - ο Θεός πρέπει να το είχε δημιουργήσει έτσι και να το παρακολουθεί προσεκτικά για να δει ότι η τάξη δεν διαταράσσεται. Στην πραγματικότητα, τα ζεύγη Kepler είναι μικροσκοπικά ηλιακά συστήματα και οι νόμοι του Νεύτωνα τα δημιουργούν από το χάος. Το σύμπαν του κατασκευάζει πρώτα ρολόγια και μετά τους επιτρέπει να πουν την ώρα.

Τον 19ο αιώνα κανείς δεν είχε την πιο απομακρυσμένη ιδέα ότι το σύμπαν θα μπορούσε να διαστέλλεται, αν και η πιθανότητα θα μπορούσε να είχε αναγνωριστεί όταν ο Lagrange έκανε την ανακάλυψή του. Η σημασία του διαστελλόμενου σύμπαντος είναι ότι δημιουργεί χώρο για να συμβούν πράγματα. Ο Γουίλιαμ Τόμσον μπορεί να έκανε ακούσια τους ανθρώπους να σκέφτονται με λάθος τρόπο όταν μίλησε για την καθολική διασπορά της μηχανικής ενέργειας. Ανάμεσα σε πολλά ταλέντα, ήταν ένας λαμπρός μηχανικός και, όπως ο Carnot με τη μελέτη του στις ατμομηχανές, πάντα αναζητούσε τρόπους για να βελτιώσει την ανθρώπινη κατάσταση. Μια αρνητική χροιά αποδίδεται στη «διάσπαση». αν ο Thomson χρησιμοποιούσε την ουδέτερη λέξη «διασπορά», θα μπορούσαν να είχαν φανεί θετικές καθώς και αρνητικές πιθανότητες.

Υπάρχει ένα όμορφο εφέ που πηγαίνω να δω συχνά στις απογευματινές βόλτες κοντά στο σπίτι μου. Ένα δέντρο κρέμεται πάνω από ένα ρυάκι όπου το νερό ρέει ομαλά πάνω από ένα ρυάκι. Αν έχει βρέξει, σταγόνες νερού πέφτουν από το δέντρο πάνω στο νερό, δημιουργώντας κυκλικά κύματα που απλώνονται πάνω από το νερό που ρέει. Μπορείτε να παρακολουθήσετε το εφέ για πάρα πολύ καιρό, εάν θέλετε να συνεχίσετε με τη δουλειά. Τα κύματα που δημιουργούνται από σταγόνες που χτυπούν το νερό σε διαφορετικά σημεία συναντώνται και περνούν μεταξύ τους, αναδύοντας το καθένα ανέπαφο. Εάν το ρυάκι δεν είχε όχθες και το νερό δεν είχε ιξώδες, αυτό θα δημιουργούσε την κατάσταση που βρίσκει η ακτινοβολία στα απέραντα κενά του διαστελλόμενου σύμπαντος μας και τα σχέδια θα παρέμεναν τόσο όμορφα για πάντα. Αυτή είναι η διαφορά μεταξύ ενός ανοιχτού και ενός κλειστού συστήματος.

Πριν οι όχθες έχουν την επίδρασή τους στο ρυάκι, η μηχανική ενέργεια είναι πρώτα εξ ολοκλήρου μέσα σε κάθε πτώση, αλλά στη συνέχεια απλώνεται στα κυκλικά κύματα. Εκτός από την ισορροπία ή σχεδόν την ισορροπία, η εντροπία του Clausius είναι μια ποσότητα που είναι δύσκολο να προσδιοριστεί και να μετρηθεί. Η διάχυση του Thomson είναι ένα ποιοτικό αποτέλεσμα που είναι καθολικό και εύκολο να αναγνωριστεί. Ανέφερε τη θερμότητα που δημιουργείται από την τριβή ως παράδειγμα διάχυσης. η εικονογράφηση επαναλαμβάνεται ατέλειωτα. Αλλά ο Τόμσον αγαπούσε τον ποταμό Κέλβιν στη Γλασκώβη και πήρε το βαρονικό του όνομα από αυτόν. Πρέπει να έβλεπε συχνά σταγόνες νερού να πέφτουν στο ποτάμι. Αν στον τίτλο της εργασίας του του 1852, που είχε τόσο μεγάλη επιρροή, είχε αλλάξει τη «διασκορπισμό» σε «διάδοση» -θα ήταν καλύτερος χαρακτηρισμός- ποιος μπορεί να πει πώς αυτό θα μπορούσε να άλλαζε την ερμηνεία του δεύτερου νόμου, ειδικά μετά Η μνημειώδης ανακάλυψη του Hubble;

Ο κύκλος είναι το πιο τέλειο γεωμετρικό σχήμα και το pi, που συσχετίζει την περιφέρειά του με την ακτίνα του, προσφέρεται δίκαια για να είναι ο πιο τέλειος αριθμός. «Α,» λες, «μπορεί να γεννήθηκε κάτι όμορφο, αλλά φθείρεται καθώς τα κύματα γίνονται όλο και πιο ρηχά». Στο οποίο απαντώ ότι ξεχνάς τα μαθήματα του Ταξίδια του Γκιούλιβερ και τη σχετικότητα του μεγέθους. Μόνο οι αναλογίες έχουν φυσική σημασία. Η ομορφιά βρίσκεται στις αναλογίες και παραμένουν για πάντα ακόμη και στο διαστελλόμενο σύμπαν.

Θα τελειώσω λέγοντας ότι η έννοια του σημείου Janus, που επιλύει την αναντιστοιχία μεταξύ ενός νόμου που δεν διακρίνει μια κατεύθυνση του χρόνου και των λύσεων που κάνουν, μπορεί να αποδειχθεί λιγότερο σημαντική από το πώς η διαστολή του σύμπαντος μπορεί να αλλάξει τον τρόπο. ερμηνεύουμε τον δεύτερο νόμο και κοιτάμε το σύμπαν. Το λέω αυτό γιατί το σενάριο που περιέγραψα προϋποθέτει ότι το μέγεθος του σύμπαντος παραμένει πεπερασμένο στο σημείο του Ιανού. Αλλά μπορεί στην πραγματικότητα να γίνει μηδέν στη Νευτώνεια θεωρία και το κάνει συνήθως στη γενική θεωρία της σχετικότητας του Αϊνστάιν. Αυτό ανοίγει εξαιρετικά ενδιαφέρουσες δυνατότητες που θα μπορούσαν απλώς να οδηγήσουν σε μια πραγματικά νέα θεωρία του χρόνου.

Ο Τζούλιαν Μπάρμπορ είναι ανεξάρτητος θεωρητικός φυσικός και στο παρελθόν επισκέπτης καθηγητής φυσικής στο Πανεπιστήμιο της Οξφόρδης. Το νέο του βιβλίο, The Janus Point:A New Theory of Time, διατίθεται από το Basic Books.

Εικόνα επικεφαλής:turgaygundogdu / Shutterstock


Πόσο γρήγορα θα έπρεπε να πάτε για να κάνετε ένα κόκκινο φως να φαίνεται πράσινο; Σχετικιστικό φαινόμενο Doppler

Όλοι γνωρίζουν για το φαινόμενο doppler με τους ήχους. Όταν πλησιάζει ένα τρένο, η ένταση του ήχου του αυξάνεται. Αφού περάσει, το γήπεδο φαίνεται να πέφτει. Αυτό συμβαίνει επειδή τα ηχητικά κύματα συμπιέζονται (το μήκος κύματος μειώνεται/η συχνότητα αυξάνεται) μπροστά από μια κινούμενη πηγή ήχου. Τ

Για να προβλέψετε τις αναταράξεις, απλά μετρήστε τις ρουφηξιές

Το νερό τρέχει πάντα στο εργαστήριο του Björn Hof. Και κατά κάποιο τρόπο, ο Hof προσπαθεί να εκθρέψει ένα στέλεχος αναπαραγωγικών πλασμάτων, απλώς όχι ζωντανών. Στην τελειότητα που μοιάζει με το Ζεν, προσθέτει περιστασιακά ένα τσίμπημα σύγχυσης:μια μικρή ποσότητα νερού που εγχέεται από την πλευρά

Γιατί δεν μπορούμε να πετάξουμε ένα φρίσμπι με δύο χέρια;

Η πτήση ενός Frisbee καθορίζεται από τη δύναμη ανύψωσης και τη δύναμη έλξης. Μόλις μεταφερθεί στον αέρα, η περιστροφή στο δίσκο παρέχει τη γυροσκοπική σταθερότητα που απαιτείται για να αιωρείται ενάντια στη βαρύτητα. Η εμβιομηχανική του βραχίονα ρίψης καθορίζει την κομψότητα της πτήσης. Η τέλεια γων