Sciencemag.cz
Doporučujeme
Neměli bychom druhou větu termodynamiky chápat spíše tak, že entropie roste směrem do budoucnosti, ale je „časově symetrická“, tedy roste i do minulosti?
Vypadá to velmi divně, pojďme se ale podívat, co se tím myslí. Především, pohybujeme se na úrovni pravděpodobnosti. Ve skutečnosti je možné, že se všechny pomalé částice vody soustředí v jedné polovině nádoby a rychlé ve druhé, na jedné straně voda začne vřít a na druhé mrznout. Je to jen velmi nepravděpodobné.
Teď se zaměřme na situaci, kdy ve sklenici máme kousek ledu, kolem něj studenou vodu a ještě kolem něj vodu o pokojové teplotě. Je jasné, co se (téměř jistě) bude dít dál. Ale jak je to s minulostí? Aktuální stav má nízkou entropii, je tedy velmi nepravděpodobné, že by vznikl náhodně. Jenže co stav kostky ledu ve vodě o pokojové teplotě, ten přece znamená předpokládat ještě mnohem unikátnější situaci, menší pravděpodobnost. Čili něco nepravděpodobného vysvětlujeme tím, že tomu předcházelo cosi ještě méně pravděpodobného – a tak dále do minulosti. Je to absurdní, protože když už musíme připustit statistickou fluktuaci, měli bychom připouštět tu pokud možno nejnižší. Tak uvažuje Brian Greene, fyzik a popularizátor známý především knihou Elegantní vesmír.
Problém je ovšem v tom, že chápání entropie podle druhé věty termodynamiky jako neustále rostoucí veličiny odpovídá naší zkušenosti: na začátku byl v naší sklenici (téměř jistě) stav s ještě nižší entropií, protože někdo do vody dal kostky ledu. Entropii jsme vždy viděli narůstat. Vlastně bychom museli přehodnotit celou naši zkušenost – minulost by byla jiná, než si ji pamatujeme.
Co je samozřejmě možné, dostali bychom se tím mj. ke konceptu Boltzmannových mozků (i když ty přímo v Greenově úvaze zmíněny nejsou; viz např. Skutečně nejsme Boltzmannovými mozky?). Problém je, že v takovém případě, tj. nemůžeme-li věřit záznamům pozorování, bychom nemohli věřit ani konceptu fyzikálních zákonů (odvozených v „neiuluzivní“ minulosti); a právě z jejich platnosti přitom vycházela posloupnost úvah vedoucí až k diskusi o entropii.
„Nezbývá tedy, než dojít k tomu, že entropie stále roste od nějakého speciálního kosmologického okamžiku. Velký třesk nastartoval vesmír do stavu nízké entropie… současný pořádek je kosmologickou relikvií,“ uvádí Greene doslova.
Teď se můžeme dostat k otázce, zda druhá věta termodynamiky bude platit i okolo velkého třesku, nicméně zde naše úvaha víceméně končí. Velký třesk měl prostě jakési unikátní vlastnosti. Z čehož vyplývá, že ze speciálních vlastností velkého třesku vyplývá i existence šipky času. (Samozřejmě se to dále nijak nevylučuje se vznikem hvězd a evolucí, i při celkovém růstu entropie mohou vznikat uspořádané systémy; to však předmětem této úvahy vůbec nebylo. Také zcela pomíjíme souvislost času a kvantové mechaniky.)
Zdroj: Brian Greene: Struktura vesmíru, Paseka 2012
