რა არის დრო და რატომ მიდის ის წინ?

ჩვენ ვფიქრობთ, რომ სამყაროს აქვს ვადები, წერტილი, საიდანაც იგი დაიწყო, დღემდე. მაგრამ რამდენად იციან თანამედროვე კოსმოლოგებმა დროის შესახებ? სურათი ალექს მიტელმანის საშუალებით/ვიკიმედიარა

Რა დროა?

ავტორითომას კიჩინგი,UCL

წარმოიდგინეთ დრო უკან მიდის. ადამიანები იზრდებოდნენ უფროსების ნაცვლად და თანდათანობით გაახალგაზრდავების ხანგრძლივი ცხოვრების შემდეგ - რაც არ იცოდნენ ყველაფერი, რაც მათ იცოდნენ - ისინი მშობლების თვალში ბრჭყვიალა გახდებოდნენ. ეს ის დროა, როგორც წარმოდგენილიასამეცნიერო ფანტასტიკის მწერლის ფილიპ კ. დიკის რომანიმაგრამ გასაკვირია, რომ დროის მიმართულება ასევე არის საკითხი, რომელსაც კოსმოლოგები ებრძვიან.

მიუხედავად იმისა, რომ ჩვენ ვაღიარებთ, რომ დროს აქვს მიმართულება, ფიზიკოსები არა: ბუნებრივი კანონების უმრავლესობა „დროის შეუქცევადია“, რაც იმას ნიშნავს, რომ ისინი იმუშავებენ ისევე კარგად, თუ დრო განისაზღვრება როგორც უკან შემობრუნება. მაშ, რატომ მიდის დრო ყოველთვის წინ? და ყოველთვის ასე იქცევა?

Help ForVM მოგაწვდით უფრო მეტ სტატიას კოსმოსის შესახებ. გთხოვთ გაიღოთ რაც შეგიძლიათ ჩვენს ყოველწლიურ ხალხის დაფინანსების კამპანიას.

აქვს თუ არა დროს დასაწყისი?

დროის ნებისმიერი უნივერსალური კონცეფცია საბოლოოდ უნდა ეფუძნებოდეს თავად კოსმოსის ევოლუციას. როდესაც უყურებთ სამყაროს, ხედავთ მოვლენებს, რომლებიც მოხდა წარსულში - ჩვენამდე მისვლას მსუბუქი დრო სჭირდება. სინამდვილეში, უმარტივესი დაკვირვებაც კი დაგვეხმარება გავიგოთ კოსმოლოგიური დრო: მაგალითად, ის ფაქტი, რომღამის ცა ბნელიარა თუკი სამყაროს უსასრულო წარსული ექნებოდა და მოცულობით უსასრულო, ღამის ცა იქნებოდა სრულიად კაშკაშა - ივსებოდა უსასრულო რაოდენობის ვარსკვლავების შუქით კოსმოსში, რომელიც ყოველთვის არსებობდა.

დიდი ხნის განმავლობაში, მეცნიერები, მათ შორის ალბერტ აინშტაინი, ფიქრობდნენ, რომ სამყარო სტატიკური და უსასრულო იყო.მას შემდეგ დაკვირვებებმა აჩვენარომ ის ფაქტობრივად ფართოვდება და აჩქარებული ტემპით. ეს ნიშნავს, რომ ის უნდა წარმოიშვას უფრო კომპაქტური მდგომარეობიდან, რომელსაც ჩვენ დიდ აფეთქებას ვუწოდებთ, რაც იმას ნიშნავს, რომ დროს აქვს დასაწყისი. სინამდვილეში, თუ ჩვენ ვეძებთ სინათლეს, რომელიც საკმაოდ ძველია, ჩვენ შეგვიძლია დავინახოთ დიდი აფეთქების რელიქტური გამოსხივებაც კიკოსმოსური მიკროტალღოვანი ფონირა ამის გაცნობიერება იყო პირველი ნაბიჯი სამყაროს ასაკის დასადგენად (იხ. ქვემოთ).

ფარდობითობა

მაგრამ არსებობს დაბრკოლება, აინშტაინის ფარდობითობის სპეციალური თეორია აჩვენებს ამასდრო შედარებითია ...: რაც უფრო სწრაფად მოძრაობ ჩემთან შედარებით, მით უფრო ნელა გადის შენთვის დრო ჩემი დროის აღქმის მიმართ. ასე რომ, ჩვენს გაფართოებულ გალაქტიკათა სამყაროში, ტრიალებენ ვარსკვლავებს და ტრიალებენ პლანეტებს, დროის გამოცდილება განსხვავებულია: ყველაფერი წარსული, აწმყო და მომავალი შედარებითია.

რატომ შეუძლია ღამის ცას საკმაოდ გითხრათ დრო. სურათი თაღების ეროვნული პარკის გავლით/Flickrრა

გამოდის, რომ რადგანაც სამყარო საშუალოდ ყველგან ერთნაირია და საშუალოდ ერთნაირად გამოიყურება ყველა მიმართულებით, არსებობსკოსმიური დრორა მისი გასაზომად, ჩვენ მხოლოდ უნდა გავზომოთ კოსმოსური მიკროტალღოვანი ფონის თვისებები. კოსმოლოგებმა გამოიყენეს ეს სამყაროს ასაკის დასადგენად: მისი კოსმიური ასაკი. გამოდის, რომ სამყარო 13.799 მილიარდი წლისაა.

დროის ისარი

ასე რომ, ჩვენ ვიცით, რომ დრო დიდი ალბათობით დაიწყო დიდი აფეთქების დროს. მაგრამ რჩება ერთი შემაძრწუნებელი კითხვა: რა ზუსტადარისდრო?

ამ კითხვის გასახსნელად, ჩვენ უნდა შევხედოთ სივრცის და დროის ძირითად თვისებებს. სივრცის განზომილებაში შეგიძლიათ წინ და უკან გადაადგილება; მგზავრები ამას ყოველდღიურად განიცდიან. მაგრამ დრო სხვაგვარადაა, მას აქვს მიმართულება, თქვენ ყოველთვის წინ მიიწევთ, არასოდეს უკუღმა. მაშ, რატომ არის დროის განზომილება შეუქცევადი? ეს არის ერთ -ერთი მთავარი გადაუჭრელი პრობლემა ფიზიკაში.

იმის ასახსნელად, თუ რატომ არის დრო თავად შეუქცევადი, ჩვენ უნდა მოვძებნოთ პროცესები ბუნებაში, რომლებიც ასევე შეუქცევადია. ფიზიკაში (და ცხოვრებაში!) ერთ – ერთი იმ რამდენიმე ცნებათაგანია, რომ დროთა განმავლობაში საგნები ნაკლებად „მოწესრიგებული“ ხდება. ჩვენ აღწერს ამას აფიზიკური თვისება, რომელსაც ენტროპია ეწოდებარომელიც აკოდირებს რა წესრიგშია რაღაც.

წარმოიდგინეთ გაზის ყუთი, რომელშიც ყველა ნაწილაკი თავდაპირველად ერთ კუთხეში იყო მოთავსებული (მოწესრიგებული მდგომარეობა). დროთა განმავლობაში ისინი ბუნებრივად შეეცდებიან შეავსონ მთელი ყუთი (უწესრიგო მდგომარეობა) - და ნაწილაკების დალაგებულ მდგომარეობაში დაბრუნება მოითხოვს ენერგიას. ეს შეუქცევადია. ომლეტის გასაკეთებლად კვერცხის გატეხვას ჰგავს. მას შემდეგ, რაც ის გაიშლება და შეავსებს ტაფას, ის არასოდეს დაბრუნდება კვერცხის ფორმაში. იგივეა სამყაროსთან: როგორც ის ვითარდება, იზრდება მთლიანი ენტროპია.

სამწუხაროდ, ეს არ აპირებს თავის გაწმენდას. სურათი ალექს დინოვიცერის საშუალებით/ვიკიმედიარა

მზარდი არეულობა

გამოდის, რომ ენტროპია საკმაოდ კარგი საშუალებაა დროის ისრის ახსნისთვის. და მიუხედავად იმისა, რომ შეიძლება ჩანდეს, რომ სამყარო უფრო მოწესრიგებული ხდება ვიდრე ნაკლები - ველური ზღვიდან შედარებით ერთნაირად გავრცელებულია ცხელი გაზი თავის საწყის სტადიაში ვარსკვლავებზე, პლანეტებზე, ადამიანებზე და დროთა განმავლობაში სტატიებზე - მიუხედავად ამისა, შესაძლებელია რომ ის გაიზარდოს უწესრიგოდ. ეს იმიტომ ხდება, რომ გრავიტაციამ, რომელიც დაკავშირებულია დიდ მასებთან, შეიძლება მატერია მიიყვანოს ერთი შეხედვით მოწესრიგებულ მდგომარეობებში - იმ უწესრიგობის ზრდით, რომელიც ჩვენ ვფიქრობთ, რომ უნდა მომხდარიყო, რაღაცნაირად იმალებოდა გრავიტაციულ ველებში. ასე რომ, არეულობა შეიძლება გაიზარდოს, მიუხედავად იმისა, რომ ჩვენ ამას ვერ ვხედავთ.

მაგრამ იმის გათვალისწინებით, რომ ბუნება მიდრეკილია უწესრიგობისკენ, რატომ დაიწყო სამყარო ასეთი მოწესრიგებული მდგომარეობით? ეს ჯერ კიდევ საიდუმლოდ ითვლება. ზოგიერთი მკვლევარი ამტკიცებს, რომ დიდი აფეთქება შეიძლება არც იყო დასაწყისი, სინამდვილეში იყოპარალელური სამყაროებისადაც დრო გადის სხვადასხვა მიმართულებით.

დასრულდება დრო?

დროს ჰქონდა დასაწყისი, მაგრამ ექნება თუ არა დასასრული, დამოკიდებულია ბუნების ბუნებაზებნელი ენერგიარაც იწვევს მის გაფართოებას დაჩქარებული სიჩქარით. ამ გაფართოების სიჩქარემ შეიძლება საბოლოოდ გაანადგუროს სამყარო, აიძულოს იგი დასრულდეს დიდი მოწყვეტით; ალტერნატიულად, ბნელი ენერგია შეიძლება დაიშალოს, შეცვალოს დიდი აფეთქება და დაასრულა სამყარო დიდი კრახით; ან სამყარო შეიძლება უბრალოდ სამუდამოდ გაფართოვდეს.

მაგრამ დასრულდება თუ არა რომელიმე მომავალი სცენარი დროზე? კვანტური მექანიკის უცნაური წესების თანახმად, მცირე შემთხვევითი ნაწილაკები შეიძლება მომენტალურად გამოვიდეს ვაკუუმიდან, რაც მუდმივად ჩანს ნაწილაკების ფიზიკურ ექსპერიმენტებში. ზოგი ამტკიცებდა რომბნელი ენერგიაშეიძლება გამოიწვიოს ასეთი 'კვანტური რყევები'წარმოშობს ახალ დიდ აფეთქებას, დავამთავრეთ ჩვენი დროის ხაზი და დავიწყეთ ახალი. მიუხედავად იმისა, რომ ეს უკიდურესად სპეკულაციური და ძალზედ ნაკლებად სავარაუდოა, ჩვენ ვიცით, რომ მხოლოდ მაშინ, როდესაც ჩვენმესმის ბნელი ენერგიავიცნობთ სამყაროს ბედს.

მაშ რა არის ყველაზე სავარაუდო შედეგი? Მხოლოდ დრო გეტყვით.

თომას კიჩინგიასტროფიზიკის ლექტორი,UCL

ეს სტატია თავდაპირველად გამოქვეყნდა ქᲡაუბარირა წაიკითხეთორიგინალური სტატიარა

დედააზრი: რა არის დრო და რატომ მიდის ის წინ? ლონდონის საუნივერსიტეტო კოლეჯის კოსმოლოგი ტომას კიჩინგი განმარტავს, თუ როგორ მიუთითებს დროის ისარი მომავალზე.