Mengapa waktu berjalan maju dan tidak mundur?

Di Jerman 1865 fisikawan Rudolf Clausius Dia menyatakan bahwa panas tidak dapat dipindahkan dari benda dingin ke benda panas, jika tidak ada yang berubah di sekitar mereka. Clausius datang dengan konsep yang dia sebut “entropi” untuk mengukur perilaku panas ini – cara lain untuk mengatakan bahwa panas tidak pernah mengalir dari benda dingin ke benda panas adalah dengan mengatakan “entropi hanya meningkat dan tidak pernah berkurang” (Lihat kerangka entropi dan munculnya turbulensi).

seperti Rovelli Dikonfirmasi dalam urutan kronologisIni adalah Hanya Hukum dasar fisika yang dapat membedakan masa lalu dan masa depan. Sebuah bola dapat menggelinding menuruni bukit atau memantul ke puncaknya, tetapi panas tidak dapat mengalir dari dingin ke panas.

Sebagai ilustrasi, Rovelli mengambil penanya dan menjatuhkannya dari satu tangan ke tangan lainnya. “Alasan ini berhenti di tangan saya karena memiliki beberapa energi, kemudian energi berubah menjadi panas dan memanaskan tangan saya. Gesekan berhenti memantul. Jika tidak, jika tidak ada panas, ini akan memantul kembali selamanya, dan saya tidak akan membedakan masa lalu dari masa depan.”

Sejauh ini, ini langsung. Yaitu, sampai Anda mulai berpikir tentang apa yang dimaksud dengan panas pada tingkat molekuler. Perbedaan antara benda panas dan benda dingin adalah seberapa gelisah molekulnya – dalam mesin uap panas, molekul air sangat bersemangat, membelokkan dan bertabrakan satu sama lain dengan cepat. Molekul air itu sendiri kurang gelisah ketika mereka bergabung sebagai kondensasi pada kaca jendela.

Inilah masalahnya: ketika Anda memperbesar ke tingkat, katakanlah, satu molekul air bertabrakan dan memantul dari yang lain, panah waktu menghilang. Jika Anda menonton video mikroskopis dari tabrakan ini dan kemudian memundurkannya, tidak akan jelas arah mana yang maju dan mana yang mundur. Pada skala yang lebih kecil, fenomena yang menghasilkan panas – tumbukan partikel – simetris dengan waktu.

Ini berarti bahwa panah waktu dari masa lalu ke masa depan hanya muncul ketika Anda mengambil langkah mundur dari mikroskopis ke makroskopik – sesuatu yang pertama kali dihargai oleh fisikawan dan filsuf Austria Ludwig Boltzmann.

“Jadi tren waktu datang dari fakta bahwa kita melihat hal-hal besar, bukan detailnya,” kata Rovelli. Dari langkah ini, dari pandangan mikroskopis dasar dunia hingga deskripsi perkiraan kasar tentang dunia makroskopik – di sinilah arah waktu masuk.

“Bukannya dunia pada dasarnya berorientasi pada ruang dan waktu,” kata Rovelli. Saat kita melihat sekeliling kita melihat tren di mana setiap hari, benda berukuran sedang memiliki lebih banyak entropi – apel matang jatuh dari pohon, tumpukan kartu yang campur aduk.

Sementara entropi tampaknya terkait erat dengan panah waktu, agak mengejutkan – dan mungkin bahkan membingungkan – bahwa satu-satunya hukum fisika yang memiliki arah waktu yang kuat di dalamnya kehilangan arah itu ketika Anda melihat hal-hal yang sangat kecil.