時間を戻せたら本当に面白いでしょうね。しかし、同様に、これは人々の生活と宇宙の成り行きに完全な混乱を引き起こす可能性があります。それでも、多くの人が自問する疑問は、「なぜ時間は前に進み、決して後戻りしないのか?」ということです。
どのようなメカニズムでこのようなことが起こるのでしょうか？ Discovery Newsの Ian O’Neill による記事によると、ジャーナル Physical Review Letters に掲載された最近の研究で、理論物理学者のグループが、いわゆる「時間の矢」 (または量子の矢) を調査しました。世界の 4 次元相対論的地図上で時間の方向を区別するために使用される概念。
つまり、この「矢」は常に未来を指している、容赦のない時間の流れ、現在の動きを表す言葉なのです。研究者らはこの研究で、それが宇宙規模でどのように現れるかを観察する別の方法に焦点を当てた。そして、時間が戻らない理由を理解するには、これらの概念に加えて、さらにいくつかの概念を理解する必要があります。
エントロピー
過去の仮説に基づく物理学の 1 つの概念では、時間は、特定のシステムが低エントロピーの状態で開始し、その後、熱力学によって駆動されてエントロピーが増加すると仮定する方法で説明されます。エントロピーは、システムの不可逆性の程度を測定する熱力学量です。
Discovery Newsによると、この推論に従って、過去のエントロピーは低く、未来のエントロピーは高く、これは熱力学的時間非対称性として知られる概念です。
より現実的な例で言えば、私たちは日常の経験の中で、部屋にガスが充満したり、角氷が溶けたりするなど、さまざまな形でエントロピーが増大することに遭遇することができる。これらの例では、エントロピーの不可逆的な増加、したがって無秩序が観察されます。
たとえば、氷が溶けると、物質はさらに無秩序になり、構造が崩れます。結晶化構造における分子の体系的な配置は、固定された位置や方向を持たない、よりランダムで規則性の低い分子の動きに置き換えられます。内部で熱伝達が起こるため、エントロピーが増加します。
この概念を宇宙規模で適用すると、ビッグバンによって宇宙は低エントロピーの状態、つまりエントロピーが最小の状態で誕生したと考えられます。
永劫の時を経て、宇宙が膨張し寒冷化するにつれて、大規模系のエントロピーは増大した。したがって、前の仮説で説明したように、時間は本質的に宇宙のエントロピーの程度、つまり無秩序に関連しています。
このアイデアは問題を引き起こす可能性があります
Discovery Newsの Ian O’Neill 氏によると、ビッグバンの直後、いくつかの証拠が環境が高温で極度に無秩序な原始粒子のカオスであることを示しています。宇宙が成熟して冷えるにつれて、重力が引き継ぎ、宇宙はより秩序正しく、より複雑になり、冷却されたガスの雲と、重力崩壊から進化した星や惑星が形成されました。
長い年月を経て、有機化学が可能となり、時間と空間について哲学する生命と人類が誕生しました。そして、私たちはその混乱が実際に起こっているのを観察することができます。宇宙規模で見ると、「過去の仮説」が想定していたような増加ではなく、実際には減少しています。
この概念は、カナダのオンタリオ州にある理論物理学ペリメーター研究所（PI）の研究者フラビオ・メルカティ氏によって主張され、エントロピーの測定方法に問題があると述べた。
彼は、エントロピーは次元を持つ物理量（エネルギーや温度など）であるため、それらを比較して測定できるように外部の基準枠が必要であると述べています。では、エントロピーではないとしたら、何が世界時を前進させることができるのでしょうか?
複雑
複雑さの定義は、多くの場合、「システム」という概念に依存します。これは、接続の外側にある他の要素との関係を区別する関係を持つ一連の部品または要素です。
さらに、多くの定義は、複雑さがシステム内の無数の要素の状態と、要素間の関係の無数の形式を表すと仮定または仮定する傾向があります。ただし、何が複雑であるか、何が単純であるかは相対的なものです。
言い換えれば、複雑さは、最も基本的な形式でシステムがどれほど複雑かを表す無次元の量です。したがって、私たちの宇宙に目を向けると、複雑さは時間に直接関係しています。時間が進むにつれて、宇宙はますます構造化されていきます。
研究者のフラヴィオ・メルカティ氏の意見では、「私たちが論文で答えようとしている疑問は、そもそもこのエントロピーが非常に低い状態にあるこのシステムを何が定義しているのかということだ。私たちの答えは、重力と、重力が秩序と構造を生み出す傾向である」としている。 （複雑さ））混乱から抜け出すことができました」と彼は言いました。
検索
この理論を検証するために、研究者のメルカティと彼の同僚は、おもちゃの宇宙内の粒子をシミュレートする基本的なコンピューター モデルを作成しました。彼らは、どのようなシミュレーションを実行しても、宇宙の複雑さは時間の経過とともに常に増加し、決して減少しないことを発見しました。
もう一度ビッグバンを例にとってみましょう。そこから、宇宙は最も複雑でない状態 (高温で無秩序な粒子とエネルギーの「スープ」) から始まりました。その後、重力が支配し始める状態まで宇宙が冷えると、ガスが合体し、星や形成された銀河が進化しました。宇宙は容赦なく複雑化しており、重力はこの複雑さの増大の背後にある原動力です。
「私たちが研究した重力玩具モデルのすべての解は、どこか非常に均質で混沌とした非構造化状態を持っているという特性を持っており、それは宇宙の創造時に構成されていたプラズマスープに非常によく似ています。時間が経つにつれて、国家の重力が異質性を増大させ、不可逆的に多くの構造と秩序を生み出します」とメルカティ氏は語った。
さらに、宇宙が成熟するにつれて、サブシステムは他の力にとって十分に孤立し、時間の矢が低エントロピーのサブシステムを支配する条件を確立できるようになったと付け加えた。
宇宙規模では、私たちの時間の認識は継続的に増大する複雑さによって動かされていますが、これらのサブシステムではエントロピーが支配的です。
「宇宙は、その複雑さが増している構造です。宇宙は、広大な空の空間によって分離された大きな銀河で構成されています。遠い過去には、それらはもっと密集していました。私たちの推測では、私たちの時間の認識は、次の法則の結果です。複雑さが不可逆的に増大することを決定づける」とメルカティ氏は付け加えた。
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