Pengalaman Anda tentang Waktu Mungkin Mundur Dari Sisa Semesta

Aliran waktu dalam satu arah begitu intuitif, begitu abadi, sehingga kita menganggapnya benar. Hal-hal yang tidak jatuh; pecahan tidak dapat dipasang kembali; manusia bertambah tua, begitu seterusnya. Namun waktu tetap menjadi misteri. Persamaan fisika tampaknya tidak memiliki preferensi untuk arah waktu - seperti palindrom, mereka bekerja sama baiknya di kedua arah. Memang, proses fisik pada tingkat mikroskopis dianggap benar-benar "simetris waktu," dan tidak ada hukum fisik yang menyatakan bahwa waktu tidak dapat mengalir ke arah yang berlawanan. Jadi - mungkin itu?

Ludwig Boltzmann adalah orang pertama yang tercatat dengan alasan yang cukup kuat untuk waktu memiliki directionality di tingkat makroskopik. Dengan melakukan hal itu, fisikawan dan filsuf Wina menutup sebagian pemikiran terbesar abad ke-19. Dia membangun ide Nicolas Léonard Sadi Carnot, insinyur Prancis, yang karyanya dalam transfer panas pada awalnya menggambarkan perilaku mesin uap.

Carnot berada di militer Prancis di bawah Napoleon ketika mereka kalah dari Inggris. Setelah ini, ada sedikit persaingan antara kedua negara, bukan satu-satunya saat ini terjadi. Secara khusus, Prancis kesal karena Inggris jauh di depan mereka dalam teknologi mesin uap, terima kasih kepada orang-orang seperti James Watt pada abad sebelumnya. Jadi Carnot melompat ke perlombaan dan menggambarkan mesin teoritis. Mesin Carnot adalah mesin yang sangat efisien yang, tentu saja, tidak ada, tetapi sangat berguna untuk memikirkan konsep-konsep ini.

Apa yang Carnot sadari adalah bahwa mesin yang sangat efisien dapat dibalik. Selama Anda tidak kehilangan energi karena panas, Anda dapat menjalankannya maju atau mundur sebanyak yang Anda suka tanpa kehilangan. Tetapi begitu mesin tidak efisien secara sempurna, jika bahkan kehilangan sedikit panas, maka Anda tidak dapat membalikkan proses itu lagi. Anda telah kehilangan sebagian energi selamanya sebagai panas. Ini seperti mengatakan yang terbaik yang dapat Anda lakukan adalah mesin unicorn imajiner yang memiliki jumlah entropi nol, tetapi Anda tidak pernah bisa mendapatkan entropi negatif. Dan dalam kebanyakan kasus kehidupan nyata, Anda hanya akan mendapatkan entropi positif (meskipun kata ini tidak ada pada saat itu).

Gagasan Carnot kemudian dikodifikasikan dan dibuat untuk diterapkan pada alam secara luas oleh Rudolf Clausius, fisikawan Jerman yang menjadi ayah dari konsep entropi dan, dengan itu, dasar-dasar termodinamika. Tak satu pun dari orang-orang ini mampu menjelaskan waktu dengan konsep ini, yang akhirnya dikenal sebagai Hukum Kedua Termodinamika. Tetapi Boltzmann, yang bekerja kemudian di abad ini, memiliki keunggulan dibandingkan mereka. Yakni, dia percaya pada atom.

Teori atom tidak secara luas berlangganan pada hari Boltzmann. Ahli kimia lebih menyukai teori karena membuat perhitungan lebih mudah, tetapi tampaknya tidak memiliki banyak dukungan dalam disiplin ilmu lain. Dengan menggunakan teori atom, hukum fisika dengan mudah menggambarkan dunia kita, karena mereka tidak perlu didalilkan, mereka hanya dapat diturunkan. (Panas hanyalah gerakan atom, misalnya.) Meskipun ia berjuang keras untuk membuktikan gagasannya pada saat itu, Boltzmann akhirnya menunjukkan bahwa entropi adalah ukuran dari jumlah cara di mana atom-atom yang menyusun suatu objek dapat berinteraksi - a "Gangguan", seperti yang kita perkirakan. Lebih penting lagi, ia menunjukkan bahwa entropi memiliki arah, tidak seperti hal-hal lain di alam semesta. Dia menulis:

"Perjuangan umum untuk keberadaan makhluk hidup bukanlah perjuangan untuk bahan baku, ini untuk organisme adalah air & tanah, semua tersedia berlimpah, juga untuk energi yang ada dalam banyak di bawah sinar matahari dan benda panas apa pun dalam bentuk panas, melainkan perjuangan untuk entropi, yang tersedia melalui transisi energi dari matahari yang panas ke bumi yang dingin."

Arah ini sedemikian rupa sehingga entropi dimulai sebagai nilai rendah di awal alam semesta (karena alasan yang tidak diketahui), dan terus meningkat seiring bertambahnya usia alam semesta. Alasan untuk ini, tampaknya, adalah karena ada begitu banyak cara bagi atom untuk berinteraksi ketika mereka menyebar. Memang benar bahwa setiap proses fisik dapat (dan mungkin memang) terjadi di kedua arah pada tingkat mikroskopis, tetapi karena ada begitu banyak pilihan untuk interaksi atom (terutama ketika mereka menyebar dan menjadi kurang teratur), itu jauh, jauh lebih mungkin bahwa hal-hal akan menjadi kurang teratur. Pada dasarnya, ketika masing-masing atom memutus interaksi yang tertata, ia berpotensi untuk memilih ratusan interaksi lain, dan pilihan itu hanya berlipat ganda ketika atom lain memutus interaksi mereka. Peluang atom untuk kembali ke posisi semula sangat, sangat rendah. Entropi, oleh karena itu, bergerak dari rendah ke tinggi seiring bertambahnya usia alam semesta.

Tidak seperti proses fisik lainnya, ini berarti bahwa entropi memiliki arah khusus untuk itu. Dan itu, kata Boltzmann, adalah tempat panah waktu berasal. Karena segala sesuatu cenderung bergerak dalam satu arah dan bukan yang lain (meskipun mereka dapat bergerak di keduanya), alam semesta kita mengalami keterpisahan. Fakta bahwa kaca yang hancur hanya memiliki kemungkinan yang sangat kecil untuk dipasang kembali berarti, pada tingkat makroskopis, tidak ada simetri. Waktu adalah perbedaan antara satu kondisi dan kondisi lainnya di alam semesta kita. Jadi alasan Anda dapat memutuskan apa yang harus makan malam malam ini dan bukan kemarin adalah karena entropi telah merevisi keadaan alam semesta di antaranya. Sumber daya yang ada kemarin tidak ada lagi, dan telah memunculkan hari ini. Ini seperti mengatakan bahwa setiap momen adalah produk peluruhan yang sebelumnya. Jadi dengan cara yang aneh, probabilitas memunculkan waktu.

Tapi sekarang pertimbangkan hidup. Banyak hal yang mendefinisikan kehidupan adalah kecenderungannya untuk menolak entropi. Jadi, sementara segala sesuatu di alam semesta bergerak dari entropi yang lebih rendah ke yang lebih tinggi, kita makhluk hidup melakukan sebaliknya: Kita melawan keseimbangan dan membangun kompleksitas - yang, dalam pengertian fisik paling sederhana, adalah tentang memaksa molekul untuk berinteraksi dengan cara yang lebih sedikit. Perhatikan bahwa ini tidak berarti bahwa kita melanggar Hukum Kedua: selama elemen-elemen lain dalam sistem mengimbangi pengurangan yang dilokalkan, maka keseluruhan sistem masih cenderung ke arah entropi yang lebih tinggi. Setiap hari sel dan organel kita membangun dan memperbaiki diri, kita menentang fitur utama dari masalah fisik yang memberi kita titik referensi untuk perjalanan waktu ke depan.

Jadi jika Boltzmann benar, dan waktu ada karena perubahan entropis ini, maka mungkin persepsi kita tentang berlalunya waktu adalah kebalikan dari semua hal lain di alam semesta. Waktu ketika Anda akan mati adalah di "masa depan," tetapi molekul Anda hampir tidak akan memperhatikan. Mereka akan lepas ikatan dengan oksigen.

Tetap saja, waktu itu relatif. Kami telah sepakat bahwa arah pergerakan kami melalui itu adalah "maju," tetapi ini, mari kita hadapi itu, sewenang-wenang. Relatif terhadap apa pun di alam semesta, mungkin, ini mungkin mundur. Jadi, "permulaan alam semesta" mungkin, pada kenyataannya, menjadi akhir dari itu. Artinya entropi itu mulai tinggi, dan semakin kecil. Berarti Anda mungkin juling menempatkan semuanya, tetapi semuanya masih berfungsi, persis mundur dari apa yang kami pikir sedang terjadi. Sulit membayangkan seperti apa rupa ini.

Bagaimana jika, kemudian, semuanya dibalik dan terbalik? Ketika kita membangun arloji untuk memantau berlalunya waktu yang menghitung detik, sisa alam semesta mungkin melihat hitungan mundur. Apa yang tampak seperti matahari terbit di timur dan matahari terbenam di barat akan menjadi pembalikan putaran Bumi sehubungan dengan perspektif benda langit lainnya. Dan Perang Infinity yang sedang kita hadapi sudah terjadi. Kami menyukai sedikit kesalahan dalam rangkaian waktu yang membalikkan semua nilai, dan hanya merasakan waktu bergerak maju karena, beberapa tahun yang lalu, biologi meretas fisika.

Pada akhirnya saran saya di sini bisa sampai pada semantik. Jika waktu benar-benar merupakan perbedaan dari satu kondisi ke kondisi lainnya, maka "waktu" seperti yang kita tahu hanyalah pengalaman kita tentang perubahan, namun perubahan itu terjadi. Menugaskannya directionality agak sewenang-wenang. Dan lebih jauh lagi, meskipun kita mungkin merupakan manifestasi dari pembalikan dalam entropi, tidak ada alasan yang jelas untuk percaya bahwa fakta akan mempengaruhi persepsi kita tentang arah perubahan yang lain. Seharusnya dimungkinkan untuk dibuat dari hal-hal yang berlawanan dari segala sesuatu yang lain - yaitu, untuk hidup - dan masih memperhatikan arah ke depan dalam cara hal-hal berubah.

Konsep "ilusi waktu" tidak benar-benar relevan dengan fisika, karena jelas bahwa waktu ada dalam persamaan. Matematika tidak ambigu tentang hal ini. Persepsi waktu, bagaimanapun, lebih dalam bidang ilmu saraf (meskipun secara efektif tidak mungkin untuk diuji, menjadikan ini tidak lebih dari eksperimen pemikiran mewah untuk saat ini). Sama seperti otak Anda mengabaikan fakta bahwa Anda selalu dapat melihat hidung Anda, mungkin ada semacam proses yang menyaring persepsi kita tentang waktu.

Bagaimanapun, gagasan bahwa perasaan dan pengalaman kita tentang "hal-hal yang berubah" adalah mundur dari apa yang mungkin dialami benda mati, jika benda itu dapat mengalami apa pun, adalah sesuatu yang menarik, jika hanya eksperimen pikiran. Itu mulai menarik pada konsep waktu, yang mungkin hanya menjadi kata mewah untuk "hal-hal terjadi." Selama apa pun di sekitar Anda terjadi, setidaknya, Anda dapat yakin Anda tiba di masa depan, di mana pun arah Anda menemukannya.