[ Pobierz całość w formacie PDF ]
.Krążek na każdym drucie możeprzyjąć dwa położenia.Nim jakakolwiek informacja zostanie zakodowana w pamięci,pamięć jest w stanie nie uporządkowanym, czyli każde z dwóch położeń jest równieprawdopodobne.(Krążki liczydła są przypadkowo rozrzucone na drutach).Pooddziałaniu pamięci z pewnym systemem do zapamiętania, przyjmuje ona wyraz
nieokreślony stan, zależny od stanu tego systemu.(Każdy krążek znajduje się teraz albopo lewej, albo po prawej stronie liczydła).Pamięć przeszła zatem od stanu nieuporządkowanego do uporządkowanego.Jednakże, aby sprawdzić, czy pamięć jest napewno we właściwym stanie, trzeba użyć pewnej energii, na przykład przesuwająckrążek lub zasilając komputer.Ta energia zostaje rozproszona w postaci ciepła izwiększa nieporządek we wszechświecie.Można udowodnić, iż związany z tym wzrostentropii jest zawsze większy niż zmniejszenie się entropii pamięci.Ciepło wydaloneprzez wentylator komputera oznacza, że choć komputer zapamiętuje coś w swejpamięci, całkowity nieporządek panujący we wszechświecie i tak wzrasta.Kierunekczasu, zgodnie z którym komputer pamięta przeszłość, jest ten sam, co kierunekwzrostu nieporządku, czyli entropii.Subiektywne poczucie upływu czasu (czyli kierunek psychologicznej strzałkiczasu) jest wyznaczone w naszym mózgu przez strzałkę termodynamiczną.Podobniejak komputer, pamiętamy rzeczy w kierunku, w jakim wzrasta entropia.To sprawia,że druga zasada termodynamiki staje się niemal trywialna.Nieporządek wzrasta zczasem, bo upływ czasu mierzymy w kierunku wzrostu nieporządku.Trudno obezpieczniejsze twierdzenie!Ale czemu termodynamiczna strzałka czasu w ogóle istnieje? Lub, innymi słowy,czemu wszechświat jest w stanie wysoce uporządkowanym na jednym z krańcówczasu, który zwiemy przeszłością? Dlaczego nie znajduje się w zupełnie nieuporządkowanym stanie przez cały okres swego istnienia? To w końcu wydawałobysię bardziej prawdopodobne.I dlaczego kierunek czasu, w którym nieporządekwzrasta, jest taki sam, jak kierunek czasu, w którym wszechświat rozszerza się?W ramach klasycznej ogólnej teorii względności nie można przewidzieć, w jakisposób zaczął istnieć wszechświat, gdyż wszystkie prawa fizyki załamują się w punkcieosobliwym, jakim był wielki wybuch.Wszechświat mógł rozpocząć ewolucję w staniebardzo gładkim i uporządkowanym.W takiej sytuacji istniałyby dobrze określonestrzałki czasu, kosmologiczna i termodynamiczna, tak jak to obserwujemy.Jednakżewszechświat mógł równie dobrze rozpocząć swe istnienie w stanie bardzoniejednorodnym i nie uporządkowanym.Wtedy od razu byłby w stanie kompletnegobezładu i nieporządek nie mógłby nadal wzrastać z upływem czasu.Musiałby albopozostać stały, a w takim wypadku nie istniałaby termodynamiczna strzałka czasu,albo musiałby maleć, a wtedy termodynamiczna strzałka pokazywałaby inny kierunekniż kosmologiczna.%7ładna z tych możliwości nie zgadza się z doświadczeniem.Jednakże, jak już widzieliśmy, klasyczna ogólna teoria względności przewiduje własnyupadek.Kiedy krzywizna czasoprzestrzeni staje się bardzo duża, efekty kwantowo-grawitacyjne zaczynają grać ważną rolę i klasyczna teoria przestaje poprawnieopisywać rzeczywistość.Aby zrozumieć początek wszechświata, musimy posłużyć siękwantową teorią grawitacji.W kwantowej teorii grawitacji, jak to pokazano w poprzednim rozdziale, abywybrać stan kwantowy wszechświata trzeba określić, jak zachowują się możliwehistorie na brzegu czasoprzestrzeni.Trudności z opisem czegoś, o czym nic nie wiemyi wiedzieć nie będziemy, możnauniknąć tylko wtedy, gdy historie spełnią warunek braku brzegów, to znaczy, jeślimożliwe czasoprzestrzenie mają skończoną rozciągłość i nie mają żadnychosobliwości ani brzegów.W takim wypadku początek wszechświata byłby regularnympunktem czasoprzestrzeni i wszechświat zacząłby swą ewolucję od gładkiego iuporządkowanego stanu.Stan ten nie mógłby być całkowicie jednorodny, gdyż byłobyto sprzeczne z zasadą nieoznaczoności.Musiały istnieć niewielkie fluktuacje gęstości iprędkości cząstek.Jednak warunek  braku brzegów oznacza, że fluktuacje te były takmałe, jak tylko być mogły bez naruszenia zasady nieoznaczoności.Wszechświat rozpoczął ewolucję od okresu ekspansji wykładniczej lub inflacyjnej,w którym jego rozmiary ogromnie wzrosły.Podczas tej ekspansji fluktuacje gęstościpoczątkowo pozostawały niewielkie, lecz póz
niej zaczęły rosnąć.Obszary o niecowiększej gęstości niż średnia rozszerzały się wolniej, z powodu dodatkowegoprzyciągania grawitacyjnego nadwyżki materii.W końcu takie obszary przestały sięrozszerzać i skurczyły się, tworząc galaktyki, gwiazdy oraz istoty takie jak my.Początkowo gładki i jednorodny wszechświat z upływem czasu stał się grudkowaty inie uporządkowany.To może wyjaśnić istnienie termodynamicznej strzałki czasu [ Pobierz całość w formacie PDF ]