Вісь часу

Вісь часу — часова вісь (що іменується також у контексті термодинаміки стрілою часу) — концепція, що описує час як пряму (тобто математично одновимірний об'єкт), простягнуту з минулого в майбутнє. З будь-яких двох незбіжних точок осі часу одна завжди є майбутнім щодо іншої.

Вісь часу в класичній фізиці

Класична фізика представляє простір-час як прямий добуток одновимірного часу на тривимірний простір. Перетворення Галілея завжди зберігають часову координату (з точністю до зсуву). Таким чином, вісь часу є прямою, а точки її (іменовані моментами часу) параметризуються однією часовою координатою.

Незважаючи на доведену невідповідність цього уявлення фізичній природі часу, воно використовується в побудові шкали всесвітнього координованого часу на Землі, а також у багатьох наукових моделях, що не потребують врахування скінченності швидкості світла.

Вісь часу в загальній теорії відносності

У теорії відносності існує лише часткове впорядкування точок простору-часу за часом. Щодо двох подій ми не завжди можемо сказати, яка належить минулому, а яка майбутньому, так що осі часу в звичному сенсі немає. Події щодо даного діляться на майбутні — на які можна вплинути, минулі — які на нього впливають, і невизначені — ні те, ні інше.

Порівнянним поняттям є світова лінія, на якій визначено власний час, однак вона своя у кожного тіла. У спеціальній теорії відносності (також як і в більшості моделей викривленого простору-часу в загальній теорії відносності) зберігається порядок часу. Тобто, якщо світові лінії двох тіл перетнулися у двох точках простору-часу, то одна з них є минулим з точки зору обох тіл, а інша — майбутнім. Хоча загальна теорія відносності не забороняє багаторазові перетину світових ліній з порушенням порядку часу і навіть самоперетинання світової лінії (див. подорож у часі), застосовність подібних моделей простору-часу до реального фізичного світу сумнівна.

Вісь часу в квантовій механіці

Згідно Копенгагенської інтерпретації квантової механіки, квантова еволюція управляється рівнянням Шредінгера, яке є часово симетричним та колапсом хвильової функції, яка є часово незворотньою.

Термодинамічні аспекти

У термодинаміці підкреслюється виділеність напрямку часу (нерівноцінність минулого і майбутнього).

У всіх процесах існує виділений напрям, в якому процеси протікають самі собою від більш упорядкованого стану до менш впорядкованого. Чим більше впорядкування системи, тим складніше відновити його з безладдя. Незрівнянно простіше розбити скло, ніж виготовити нове і вставити його в раму. «Набагато простіше вбити живу істоту, ніж повернути її до життя, якщо взагалі можливо. Бог створив маленьку комашку. Якщо її розчавити, вона помре.» — Такий епіграф поставив американський біохімік Альберт Сент-Дьйорді до своєї книги «Біоенергетика»

Принципова односпрямованість часу є ознакою, що виділяє термодинаміку серед інших розділів фізики, однак це, взагалі кажучи, лише статистичний ефект (згідно з ергодичною гіпотезою, в менш упорядкованому стані система проводить набагато більше часу, ніж в упорядкованому, тому при недостатньо тривалому спостереженні еволюції буде здаватися, що система прагне перейти в менш впорядкований стан). У сучасних фундаментальних теоріях фізики — теорії відносності і квантовій теорії поля — напрямок часу, в принципі, нічим не виділено.

Джерела

• Стріла часу // Філософський енциклопедичний словник / В. І. Шинкарук (гол. редкол.) та ін. — Київ : Інститут філософії імені Григорія Сковороди НАН України : Абрис, 2002. — С. 611. — 742 с. — 1000 екз. — ББК 87я2. — ISBN 966-531-128-X.
• Г. Я. Мякишев, А. З. Синців «Молекулярна фізика. Термодинаміка. 10 клас»

Див. також

• Простір-час
• Нерозв'язані проблеми фізики
• Багатовимірний час

Посилання

• Arrow of Time FAQ, Sean M. Carroll
• The Ritz-Einstein Agreement to Disagree, a review of historical perspectives of the subject, prior to the evolvement of quantum field theory.
• The Thermodynamic Arrow: Puzzles and Pseudo-Puzzles [Архівовано 1 квітня 2010 у Wayback Machine.] Huw Price on Time's Arrow
• Arrow of time in a discrete toy model
• The Arrow of Time