Original: http://www.ronaldkoster.net/arrow_of_time.html

– Miért fut mindig előre az idő? Időutazás lehetséges?

Ronald Koster, 1.0 verzió, 2001-01-12

Kulcsszavak: idő nyíl, idő, időutazás, entrópia, a termodinamika második törvénye

Összegzés

Az univerzumban az idő mindig előre halad, soha nem hátra. Ezt hívják „Az idő nyilának”. A termodinamika második törvénye az Idő Nyílának és a valószínűség törvényeinek eredménye. Ezt a következőképpen lehet levezetni (matematikai jelöléssel):

(“Ok-okozati viszony” VAGY “Szerénység elve”) ⇒ “Az időben visszafelé haladni nem lehet”
⇒ “Az idő a világegyetemben soha nem figyelhető meg úgy, hogy visszafelé fut” = A

(A ÉS “Amit soha nem lehet megfigyelni, az nem létezik” ⇒ “Az idő az univerzumban soha nem tud visszafelé futni”
⇔ “Az idő az univerzumban mindig előre fut” = B

(B ÉS “A valószínűség törvényei”) ⇒ “A világegyetem entrópiája idővel növekszik”

Az idő mindig az egész Univerzumban fut előre

Univerzumunkban megfigyelhetjük, hogy az idő mindig előre fut. Einstein relativitáselmélete óta tudjuk, hogy az univerzumban nem létezik abszolút idő. Az idő az univerzumban különböző sebességgel, lassabban halad masszív tárgyak közelében és különböző sebességgel olyan keretekben, amelyek egymáshoz képest nagy sebességgel rendelkeznek. De tudjuk, hogy az idő  mindenhol előre halad. Valószínűleg a termodinamika második törvényén keresztül tudjuk ezt ellenőrizni a legjobban:

Egy rendszer entrópiája idővel növekszik.

Valójában ez a termodinamika második törvényének meghatározása. Ez a törvény a következők közvetlen következménye:

• a valószínűség törvényei;
• az idő mindig előre fut.

Ez és a második törvény meghatározása magában foglalja az entrópia csökkenésének egyetlen módját a rendszerben, mivel a valószínűség törvényei szigorúan matematikai jellegűek és ezért vitathatatlanok, amikor a rendszerben az idő visszafelé fut. Ilyen folyamat, amelyben az entrópia csökken, még soha nem volt megfigyelhető sem a Földön, sem az univerzum másutt. Ezért hisszük, hogy az idő mindenhol előre halad a világegyetemben. De lehetséges elméleti magyarázatot vagy dedukciót találni az „idő arorowjának” is. Itt van a magyarázat.

Miért lehetetlen az időutazás

A tudományos fantasztikus irodalomban az időutazás népszerű téma. De figyelembe lehet venni az időutazást tudományos tényekben is. Vegyünk egy dobozot, amelyet időutazásra használhatunk. Az idő ebben a mezőben más ütemben fut, mint a dobozon kívüli inerciális keretben megfigyelt idő. Ez a tehetetlenségi keret tetszőleges méretű. Úgy választjuk, hogy a világegyetem egészére vagy legalább egy nagyon nagy részére kiterjedjen.

A jövőbe való utazás ezzel a mezővel elméletileg egyszerű. A relativitáselmélet azt tanítja nekünk, hogy amikor a doboz nagy sebességgel halad (közel a fénysebességhez), a doboz fedélzetén töltött idő lassabban fog futni, mint az inerciális keretben eltöltött idő. Ennek másik módja az, ha a dobozt egy nagyon masszív tárgy, például egy neutroncsillag vagy egy fekete lyuk közepébe helyezi. Ennek a doboznak a lakója, amelyet most megfigyelői formának hívunk, így a jövőbe utazik. Ez leírja, hogyan használjuk ezt a mezőt időgépként a jövőbe való utazáshoz.

Idővel visszafelé utazni ezzel a mezővel nehezebb kérdés. Ehhez időre lenne szükség a doboz belsejében, hogy a tehetetlenségi kereten kívüli idővel ellentétes irányban haladjon. Legalább két oka van annak, hogy ez nem lehetséges. Mindegyik önmagában tiltja ezt. Ez a két ok az „ok-okozati paradoxon” és a „szerénység elve”.

Okozati paradoxon

Tegyük fel, hogy egy ember visszautazik az időbe, amikor apjának még nem voltak gyermekei. Ezután megöli az apját. Semmi sem tiltja, hogy ezt megtegyük. Ez azonban oksági paradoxonhoz vezet. Ha megöli az apját, mielőtt még gyermekei lennének, hogyan születhetett meg, és ha nem született, hogyan utazhatott volna vissza az időben és megölhette az apját, stb. A paradoxon megoldásának egyetlen módja az, ha kijelenti, hogy látszólag visszafelé haladni az időben nem lehetséges.

A szerénység elve

A szerénység elve az az elv, hogy semmi kicsi nem befolyásolhatja az egész univerzumot. Nem valószínű, hogy egy kis léptékű rendszer kihat az egész univerzumra. Elképzelhető, hogy egy csillag jelentősen befolyásolhat egy másik csillagot, de nem egy teljes galaxist. Ugyanígy az űrhajó befolyásolhat egy másik, hasonló méretű vízi járművet, de nem csillagot, stb. Ha a fent leírt dobozunkkal időben visszafelé lehet utazni, ez a következőket jelentené.

Amikor a megfigyelő utazás közben a dobozban van, a dobozában töltött idő tovább halad, de a kint lévő inerciarendben lévő idő visszafelé halad. És nem aljas vers, mert akkor a megfigyelő fiatalabbá válik, és a jövőbe utazik. Az általunk említett tehetetlenségi keret elvileg végtelen méretű, vagyis átfogja az egész univerzumot, vagy legalábbis annak nagyon nagy részét. Valamilyen módon, amikor a megfigyelő az időbeli visszafelé haladása során a dobozában van, a doboza az egész univerzumra úgy hat, hogy az idő visszafelé fut benne. A kis méretű doboz az egész univerzumot érinti. Ez nagyon valószínűtlen. Ismét egy másik paradoxon. A paradoxon megoldásának egyetlen módja az, ha kijelenti, hogy nyilvánvalóan nem lehet időben visszafele haladni a doboz segítségével.

Következtetés: Az univerzumban az idő mindig előre halad

Ezért nem találunk olyan megfigyelőt, aki valaha is visszautazhatna az időben. Ez egyenértékű azzal, ha kijelentjük, hogy egyetlen oberszerver sem képes megfigyelni az univerzumban visszafelé futó időt. És egyetlen „megfigyelő sem figyelheti meg soha”, egyenértékű azzal, hogy „soha nem fordulhat elő”. Azt az elvet használva, hogy a nem megfigyelhető dolgok nem létező dolgok. Így az univerzumban az idő soha nem futhat visszafelé. Ez az idő nyilának magyarázata!

PS. Ne feledje, hogy az ok-okozati viszony és a szerénység elve nem tiltja meg, hogy olyan eszközt építsünk, amely az idő hátrafelé történő mozgatását eredményezheti egy elszigetelt (kis léptékű) térben. A fenti levonás csak az egész világegyetem Idő Nyilát magyarázza. Egy ilyen eszköz csökkentené az izolált tér entrópiáját! Azonban a teljes univerzum entrópiája ennek a folyamatnak a folyamán még növekedni fog, mivel az univerzumban az idő még mindig előre halad. Így az entrópia növekedése az elszigetelt térdarabon kívüli világban nagyobb lenne, mint az entrópia csökkenése a térdarabban.