Transcript Katarzyna Tkacz - Śmiech, AGH, WIMiC CZAS W PROCESACH ODWRACALNYCH I NIEODWRACALNYCH 1.

Katarzyna Tkacz - Śmiech, AGH, WIMiC
CZAS W PROCESACH ODWRACALNYCH I
NIEODWRACALNYCH
1. Czym jest czas? – próba definicji
2. Upływ czasu - konwencjonalny pogląd
3. Idea zdarzeń jednoczesnych i blokowa koncepcja
czasu
4. Czy czas płynie?
5. Strzałka czasu
5. Zjawiska odwracalne i nieodwracalne
7. Strzałka termodynamiczna i II zasada termodynamiki
8. Czas w świecie kwantów
CZYM JEST CZAS?
Czas jest
•
•
•
•
•
•
czymś, co istnieje tylko w ludzkim umyśle (Św. Augustyn)
warunkiem koniecznym postrzegania rzeczywistości (Kant)
wrażeniem (Mach)
tym, co nie pozwala wszystkiemu wydarzyć się jednocześnie (trywialne)
wymiarem następstwa zdarzeń (nieprecyzyjne)
interwałem, jaki upłynął (w określonych jednostkach) między 2 zdarzeniami
(trochę bardziej precyzyjne)
• zbiorem następujących po sobie chwil (obiegowe)
• ruchem niebios (Platon)
• miarą ruchu niebios (Arystoteles)
• dodatkowym wymiarem podobnym do przestrzeni (wniosek z teorii względności)
• tym, co zmienna czasowa t oznacza w fundamentalnych teoriach
współczesnej nauki (naukowe)
Poczucie czasu wiąże się z zaobserwowaniem przemian.
Czas jest wymiarem podobnym do
przestrzeni.
Na przykład dwuwymiarowa orbita
Księżyca w przestrzeni może być
uważana za trójwymiarową helisę w
czasoprzestrzeni.
UPŁYW CZASU – POGLĄD KONWENCJONALNY
GRAMATYKA:
CZAS PRZESZŁY
CZAS TERAŹNIEJSZY
CZAS PRZYSZŁY
REALNA JEST TYLKO
TERAŹNIEJSZOŚĆ
Ustalona raz na
zawsze - ISTNIEJE
Realna
- TERAZ -
Nieokreślona
„TERAZ” nieustannie przesuwa się do przodu.
UPŁYW CZASU
?
CZAS płynie JEST!
Konwencjonalny pogląd na upływ czasu jest sprzeczny z teorią względności.
Teoria względności nie nadaje chwili obecnej
jakiegokolwiek znaczenia.
JEDNOCZESNOŚĆ ZDARZEŃ
JEDNOCZESNOŚĆ ZDARZEŃ
Ruchomy układ odniesienia
Nieruchomy układ odniesienia
Osoba w środku wagonu zobaczy, że przednie i
tylne drzwi otwierają się jednocześnie
Osoba na nasypie zobaczy, że najpierw otwierają
się drzwi tylne.
Z punktu widzenia osoby na nasypie drzwi tylne wybiegają naprzeciw promieniowi
świetlnemu, podczas gdy drzwi przednie uciekają przed nim.
JEDNOCZESNOŚĆ ZDARZEŃ I BLOKOWA
KONCEPCJA CZASU
Jeżeli dwie osoby poruszają się względem siebie, to wydarzenie, o którym jedna sądzi,
że przynależy do przeszłości, dla drugiej osoby może być przyszłością.
WNIOSEK:
Ustalona jest nie tylko przeszłość ale również przyszłość
BLOKOWA KONCEPCJA CZASU
W opisie świata nie ma żadnego momentu
wyróżnionego, jak chwila teraźniejsza, ani
żadnego procesu systematycznie
przemieniającego zdarzenia przyszłe w
teraźniejsze.
y
x
czas
Chwili obecnej nie można nadać
wyjątkowego sensu. Przeszłość,
teraźniejszość i przyszłość są tak
samo realne.
CAŁĄ WIECZNOŚĆ MOŻNA PRZEDSTAWIĆ W POSTACI 4 - WYMIAROWEGO BLOKU
STRZAŁKA CZASU
Sir Arthur Eddinghton, 1927 rok
STRZAŁKA CZASU
klasa zjawisk, które
mają swój kierunek
w czasie
Podczas gdy upływ czasu nie ma odpowiednika w fizyce, to kategorie
przeszłości i przyszłości mają swoje fizyczne uzasadnienie.
STRZAŁKA CZASU
PROCESY ODRWACALNE I NIEODWRACALNE
PROCESY ODWRACALNE
PROCESY NIEODWRACALNE
(pojęcie wyidealizowane)
(pojęcie realne)
Procesy zachodzące nieskończenie
powoli, złożone z nieskończonej liczby
następujących po sobie, prawie nie
różniących się od siebie, stanów
równowagi.
Przemiany, które mogą przebiegać
spontanicznie tylko w jednym kierunku.
czas
?
STRZAŁKA CZASU
PSYCHOLOGICZNA
Problem percepcji upływu czasu. Czas identyfikowany jest z
pamięcią. Pamięć ludzka zbiera informacje - nie może pamiętać
przyszłości.
BIOLOGICZNA
W procesie ewolucji następują przemiany, w których układy
prostsze przechodzą w formy złożone, wysoce zorganizowane
(kosztem entropii Wszechświata).
SOCJOLOGICZNA
Aspekt ludzkiego działania odnosi się do jego niepowtarzalności.
KOSMOLOGICZNA
Wszystkie procesy
podporządkowane są
rozszerzaniu się
Wszechświata.
TERMODYNAMICZNA Odnosi się do prawa wzrostu entropii.
KWANTOWA
Ma związek z interpretacją mechaniki kwantowej.
TERMODYNAMICZNA STRZAŁKA CZASU
II zasada termodynamiki
ENTROPIA
kałuża
płatki śniegu
MINIMUM ENTROPII
MAKSIMUM ENTROPII
PORZĄDEK
NIEPORZĄDEK
Sir Arthur Eddinghton:
„Prawo wzrostu entropii zajmuje najwyższe miejsce spośród wszystkich praw
przyrody. Jeśli ktoś wytknie sprzeczność jakiejś teorii z równaniami Maxwella
– tym gorzej dla równań Maxwella, ale jeśli jakaś teoria okaże się sprzeczna
z II zasadą termodynamiki, oznacza to śmierć tejże właśnie teorii.”
TERMODYNAMICZNA STRZAŁKA CZASU
ZASADA WZROSTU ENTROPII
„USTAWA O CZASIE”
Pamięć i nieodwracalność czasu nie są zjawiskiem absolutnym,
mają charakter statystyczny.
Odwrócenia czasu nie wyklucza żadne prawo przyczynowe, ale
prawo statystyczne czyni je nieprawdopodobnym.
Dla indywiduum izolowanego czas nie ma strzałki.
UKŁADY W RÓWNOWADZE - ENTROPIA OSIĄGA MAKSIMUM, PRODUKCJA
ENTROPII WYNOSI ZERO
STRZAŁKA TERMODYNAMICZNA TRACI SENS
SKALA MAKROSKOPOWA
Nic się już „nie dzieje”.
SKALA MIKROSKOPOWA
Trwa bezwładny ruch cząstek. Dzieją się
zdarzenia.
„Istnieje” czas - czas pozbawiony
strzałki.
Zjawiska czysto mechaniczne są
odwracalne.
STRZAŁKA CZASU W ŚWIECIE ATOMOWYM
Czy w procesach w skali atomowej strzałka czasu się ujawnia?
czas
czas
Na poziomie zderzających się cząstek prawa fizyki nie czynią rozróżnienia między
przyszłością a przeszłością - strzałka czasu może wskazywać w dowolnym kierunku,
a prawa pozostaną takie same.
Co się dzieje pomiędzy dwoma zdarzeniami odległymi w czasie o czas
krótszy od 10-43 s?
STRZAŁKA CZASU W ŚWIECIE ATOMOWYM
Interpretacja mechaniki kwantowej
Kolaps funkcji falowej
Proces wyboru z wielu potencjalnych rzeczywistości jednej konkretnej, która jest
realizowana, zachodzi zawsze w jednym kierunku czasu.
Czy „Bóg gra w kości” ?
Albert Einstein
PYTANIA… BEZ ODPOWIEDZI
 Pytania o rolę dobrej woli i naturę przeznaczenia.
 Pytania o procesy zachodzące w mózgu, odpowiedzialne
za percepcję upływu czasu.
 Pytania o istnienie upływu czasu.
Na podstawie:
D. Barnett: „The arrow of time” Public lecture series, Denver, Colorado, 1998.
P. Davies: „Zagadka upływającego czasu”
J. Schwartz, M. McGuinness: „Einstein dla początkujących”, Wydawnictwo „ALFA”, Warszawa, 1989.
J. Gribbin: „Encyklopedia fizyki kwantowej”, Wydawnictwo „AMBER”, Warszawa, 1998.
S. Hawking: „Krótka historia czasu”