Стрела времени

Идея о вероятностном поведении
молекул означала новый подход к
описанию систем, состоящих из
огромного числа частиц (большие
системы).
Максвелл ввел для описания
случайного поведения молекул понятие
вероятности, вероятностный
(статистический) закон и вывел закон
распределения числа молекул газа по
скоростям.
В 1878 г. Больцман применил понятие
вероятности ко второму началу
термодинамики. В результате ему
удалось показать, что второй закон
(начало) термодинамики является,
кроме прочего, следствием
статистических законов поведения
большой совокупности частиц.
Законы ньютоновской классической
механики являются обратимыми, т.е.
в классической динамической системе
всегда можно, варьируя начальные
условия, привести систему в
определенное «нужное» состояние.
Другими словами, интегрирование
дифференциальных уравнений
движения сводится к вычислению
траекторий движения частицы, которые
дают полное описание поведения
частицы как в прошлом, настоящем, так
и в будущем.
С развитием статистической физики и
термодинамики на место причинных
динамических законов становятся
статистические законы, позволяющие
предвидеть эволюцию природы не с
абсолютной достоверностью, а лишь с
большой степенью вероятности.
Различны с точки зрения лапласовского
детерминизма и выводы о возможности
управления большими системами.
Согласно классической физике,
отсутствие элементов вероятности,
случайности обеспечивает возможность
воздействия на систему, управления
системой с совершенно однозначными
последствиями.
Вероятностное, статистическое
поведение является атрибутом, т.е.
неотъемлемым качеством больших
систем. Важно помнить, что второе
начало термодинамики и
статистические закономерности
утрачивают свою силу для систем с
малым количеством объектов.
Максвелл говорил, что
в системах с малым количеством
объектов следствием
статистических законов должно
стать нарушение второго начала
термодинамики.
Существует одно неотъемлемое
свойство времени – его
направленность от прошлого к
будущему
Английский астрофизик Фрейд Хойл
высказал мысль о связи направления
времени с направлением процесса
увеличение расстояния между галактиками в
ходе расширения Вселенной, которое
наблюдается в настоящее время. Но
расширение Вселенной не означает
расширения в каждом месте, иначе
расширялись бы размеры тел, а этого не
наблюдается. А поскольку нет этого общего
физического влияния, разбегание галактик
или расширения Вселенной не может влиять
на ход времени в элементарных процессах.
Связь с расширением Вселенной может
определять только «космологическую шкалу
времени».
Существует и субъективное восприятие
течения времени в результате
психологических процессов, которые
дают нам “психологическую шкалу
времени”. Психолог Эллиот Аронсон
считает, что человеческая память
является реконструирующей: мы не
записываем прошлые события, подобно
магнитофону, а воссоздаем
воспоминания из фрагментов, заполняя
пробелы тем, что, по нашему мнению,
должно было быть в тот момент. И эта
реконструкция сильно зависит от
внешнего мнения — человеку нетрудно
внушить, что было в прошлом.
В то же время во Вселенной идет
необратимый процесс роста энтропии.
возрастание энтропии означает
необратимость процесса и
рассматривается как проявление
возрастающего хаоса, постепенного
“забывания” начальных условий. Таким
образом, термодинамические процессы
определяют и «термодинамическую
шкалу времени».
«Стрелы времени»
психологическая
(субъективное
восприятие,
опыт)
космологическая
(расширение
Вселенной)
термодинамичес
кая (рост
энтропии)
Согласно второму началу все физические
процессы протекают в направлении передачи
тепла от более горячих тел к менее горячим,
а это означает, что медленно, но верно идет
процесс выравнивания температуры во
Вселенной. Следовательно, в будущем
ожидается исчезновение температурных
различий и превращение всей мировой
энергии в тепловую, равномерно
распределенную во Вселенной.
Вывод Клаузиуса
Энергия мира
постоянна
Энтропия мира
стремится к
максимуму
Таким образом, тепловая смерть Вселенной
означает полное прекращение всех
физических процессов вследствие перехода
Вселенной в равновесное состояние с
максимальной энтропией.
Под флуктуацией физической
величины понимается отклонение
истинного значения величины от ее
среднего значения, обусловленное
хаотическим тепловым движением
частиц системы.