Не реклама. Ни цены, не ссылки.

Источник

Почему мы помним прошлое, но не будущее? Почему чашка может разбиться, но ее осколки никогда сами не соберутся обратно? Почему мы стареем, а не молодеем? Все эти вопросы связаны с одной из самых загадочных особенностей нашей Вселенной - направлением времени.

Стрела времени и законы физики

Большинство фундаментальных уравнений физики (законы Ньютона, уравнения Максвелла для электромагнетизма, уравнение Шрёдингера в квантовой механике) симметричны относительно обращения времени. Это означает, что если мы заменим в этих уравнениях t на -t, они останутся верными. То есть теоретически все процессы могли бы идти в обратном направлении, не нарушая базовых законов физики. Однако в реальности мы наблюдаем строгую направленность времени вперед.

Второй закон термодинамики

Ключ к пониманию направления времени лежит в понятии энтропии - меры хаоса в системе. Согласно второму закону термодинамики, энтропия изолированной системы может только возрастать. Это фундаментальное ограничение определяет:

• Необратимость теплообмена: тепло самопроизвольно переходит только от горячего тела к холодному;

• Невозможность создания вечного двигателя второго рода;

• Необратимость спонтанных процессов в природе (например, процесс горения дров в костре необратим — продукты горения уже не превратятся обратно в древесину).

Начальные условия Вселенной

Современная космология связывает направление времени с начальным состоянием Вселенной. В момент Большого взрыва Вселенная находилась в состоянии предельного порядка (низкой энтропии). С тех пор она непрерывно движется к состоянию все большего беспорядка, и именно это движение от порядка к хаосу определяет направление времени во всей Вселенной. Подобно тому, как вода течет только вниз по склону, все процессы во Вселенной "текут" в сторону увеличения беспорядка.

Квантовая механика и декогеренция

На квантовом уровне физическая реальность ведет себя иначе, чем в привычном нам мире. В изолированных квантовых системах время может как бы "течь" в обе стороны — процессы обратимы. Например, квантовая частица может свободно переходить между различными состояниями в обоих направлениях времени.

Однако эта квантовая обратимость времени сохраняется только пока система изолирована от окружающего мира. Как только происходит взаимодействие с окружением (например, измерение состояния частицы), запускается процесс декогеренции — квантовая система теряет свои уникальные свойства и начинает подчиняться классическим законам физики. Этот процесс:

• Создает квантовую стрелу времени — момент необратимого изменения в квантовой системе;

• Определяет переход от квантового мира к классическому через взаимодействие с окружением;

• Делает процессы необратимыми при переходе от микромира к макромиру.

Термодинамические флуктуации

В физике существует понятие термодинамических флуктуаций — это случайные отклонения от равновесного состояния в микроскопических системах. Теоретически в таких флуктуациях возможно временное уменьшение энтропии (беспорядка). Однако:

• Вероятность таких событий ничтожно мала и становится еще меньше с увеличением масштаба отклонения;

• Эти флуктуации происходят только на микроуровне и никогда не достигают заметных размеров;

• На общее увеличение энтропии во Вселенной эти микроскопические события не влияют — время продолжает течь в одном направлении.

Математическое описание необратимости

Физики разработали целый математический аппарат для описания однонаправленности времени. Это описание включает в себя несколько важных направлений:

• Уравнения необратимых процессов, которые описывают явления, происходящие только в одном направлении времени (например, уравнения теплопроводности и диффузии);

• Статистическую механику неравновесных систем, изучающую поведение систем, стремящихся к равновесию, но никогда самопроизвольно не возвращающихся в исходное состояние;

• Теорию динамических систем и хаоса, показывающую, как даже простые системы могут развиваться так, что их возвращение в исходное состояние становится практически невозможным (представьте, что у вас есть новая упорядоченная колода из 52 карт. Вы начинаете тщательно ее тасовать, меняя порядок карт случайным образом. С каждым перемешиванием порядок карт становится все более хаотичным и непредсказуемым).

Подведем итоги

Однонаправленность времени — фундаментальное свойство нашей Вселенной, возникающее из сложного взаимодействия между законами физики, начальными условиями космоса и статистической природой термодинамики. Хотя базовые физические законы симметричны во времени, реальные процессы строго направлены из-за роста энтропии и квантовой декогеренции.

Этот рост энтропии (меры беспорядка системы) начался с момента Большого взрыва, когда Вселенная находилась в состоянии максимального порядка. Именно постоянное увеличение энтропии создает единую космологическую стрелу времени, определяющую ход всех процессов во Вселенной — от квантовых флуктуаций до эволюции галактик.

Интересное по теме:

• Физик Гленн Старкман: «Время началось с Большого взрыва».

• Земля начала вращаться быстрее, и нам, возможно, придется «повернуть время вспять».

• Путешествия во времени: что говорит современная физика?

Что больше всего боятся путешественники во времени? Правильно, встретить самого себя. Ещё страшнее дотронуться до самого себя. Но если сами путешествия во времени худо-бедно имеют некоторые рациональные корни, которые держатся на хоть какой-то физической логике, то этот вечный страх попадания двух объектов в одно время столь очевидного описания не имеет. Давайте вместе попробуем поразмыслить на этот счёт и поищем теоретический смысл.

Напомню, что в зависимости от контекста ожидаемы два похожих события - произойдёт или коллапс пространства-времени и пропадёт буквально всё, или произойдёт только лишь коллапс существующих материальных объектов с одинаковым кодом. Какой именно вариант тут нас ожидает предсказать сложно. Фантасты с удовольствием смакуют этим эффектом и во многих фильмах с путешествиями во времени наблюдаются самые разные последствия.

Чаще всего есть этакий "софт" вариант. Копия объекта просто потихоньку начинает растворяться и пропадает. Но это чаще лишь способ притянуть всё к сюжетной линии. Ведь на практике всё должно было бы быть как раз-таки очень даже ярко и мгновенно.

Есть ещё разновидности этого события. Герой может рассматриваться не как полная копия самого себя, а как существо, прошедшее другой путь и не являющееся тем же самым объектом. Тоже самое будет касаться самого себя в разные возрастные периоды. Во многом разная логика тут напоминает попытки применить разные гипотезы строения Вселенной. Скажем, каждая новая сюжетная линия - это аналог подхода с мультивселенными. Такая логика нам сейчас не совсем интересна, так как подход практически очевиден.

Гораздо полезнее поискать физический смысл в аксиоме путешественников во времени:

Одно и то же тело не может занимать одно и то же место в одно и то время.

На самом деле у этого принципа есть вполне себе разумное описание. Другое дело, что не совсем ясен результат взаимодействия. Яркий и зрелищный коллапс - это скорее яркое и фантастическое преувеличение проблемы.

Любой объект состоит из частиц. Частицы состоят из более мелких частичек и так до квантового уровня. Квантовые объекты описываются функцией состояния.

Вероятность обнаружения конкретной частицы имеет функциональную зависимость от синусов и косинусов. Это не имеет ничего общего с амплитудой в виде энергии, импульса или чего-то еще, полумесяцы и впадины увеличиваются, а вероятности обнаружения уменьшаются при проведении наблюдения. Именно вероятность нахождения определяет положение частицы. Сама теория противоречит логике появления двух объектов в самой точке. При этом что же всё-таки будет при их встрече не уточняется.

При это частицы, обладающие целочисленным спином, называются бозонами и могут занимать одно и то же пространство в одно и то же время, что означает, что вероятность нахождения одного из них в координатах (x, y, z) увеличивается, чем их больше. Бозоны вообще могут находиться в одном и том же квантовом состоянии. Частицы с полуцелым спином являются фермионами и следуют статистике ферми-Дирака и, следовательно, не могут занимать одно и то же пространство. Вероятность нахождения одного объекта в точке (x, y, z) всегда будет равна вероятности нахождения одной частицы. Только одна может находиться в квантовом состоянии одновременно.

То есть всё приходит к тому, что такая ситуация просто невозможна. Но глубоко в теории, яркие и красочные эффекты тоже могут быть как-то описаны.

Тут можно обратиться к принцип запрета Паули. Он гласит, что два или более тождественных фермиона не могут одновременно находиться в одном и том же квантовом состоянии в квантовой системе. Отметим, что появление точно такой же частички в том же месте как раз-таки подразумевает включение принципа.

Если нарушить принцип Паули, частицы с одинаковыми квантовыми числами будут отталкивать друг друга с силой, которая увеличивается по мере их приближения. Скажем, для электронов эта сила называется обменным взаимодействием и отвечает за разделение электронов и создание структуры атомов. 

Преодолеть эту силу в обычных условиях невозможно. При попытке это сделать будут проявляться эффект сверхпроводимости. Столкнуть электроны всё-таки можно. При этом возможно рождение новых частиц, однако это возможно только если энергия будет достаточна для рождения других частиц. При этом будут рождаться другие частицы (так называемые глубоко неупругие процессы).

Также при попытке сжать материю возникнет предел, когда электроны не смогут приблизиться, не нарушив принцип запрета. Это создаёт давление, которое сопротивляется дальнейшему сжатию материи, называемое давлением вырождения. Описанные явления вполне себе могут быть причиной красочных фейерверков и некоторой аналогии схлопывания пространства.

Следующий момент можно привязать к "коду Вселенной". Представьте, что у вас есть некоторый программный код, который выводит объекты на экран. Как отреагирует простой компьютер на попытку вывести две точки в одно место одновременно? Скорее всего синим экраном. Хотя современные системы имеют встроенные алгоритмы защиты от таких полянок. Но какой-нибудь 98-ой можно было повесить так абсолютно наглухо.

Если применить эту логику к материи, которая выводится кодом, то тут тоже начнутся всяческие веселые явления. Среди них могут быть и сбои в матрице с красочными эффектами. Понятно, что подобная логика ведёт куда-то в сторону теории симуляции, но сама по себе конструкция атомов и наличие некоторого природного упорядочивания подсказывает, что в этом может быть здравый смысл.

Обязательно посмотрите мой ролик по теме:

 Это случилось лет 10 назад. Так же катались по «непрофильным» вызовам — ОРВИ да давление, которое таблетками лечится. Тут передают по рации вызов — плохо с сердцем мужчине пятидесяти лет. Имеется задержка передачи вызова бригаде пять минут — считается, немного. Вызов записали. Адрес водителю назвали. Ехать недалеко — минут пять, не больше. Да только водитель поехал в другую сторону почему-то. И мы не сразу заметили. Я карту вызова с предыдущего вызова заполняла. Куда смотрела помощница, я не знаю. Поднимаю голову и вижу, что не туда едем.

— Сережа, а ты нас куда везешь? Адрес в противоположном направлении.

— Ой! Я что-то задумался и не туда поехал. Сейчас крутанемся по-быстрому.

Чуть подзатыльник ему не отвесила, честное слово! По-быстрому крутануться не получается — в том месте нет разворота. Пришлось проехать дальше. Длительность пути составила уже 10 минут.

На адресе мужчина только и успел пожаловаться на сильную боль в груди. И умер. Вот прямо сразу. Капец!

Конечно, мы тут же приступили к реанимации, попутно вызвав в помощь врачебную бригаду. Но усилия двух бригад оказались безуспешными. Мы не смогли вернуть мужчину к жизни.

Иногда время имеет огромное значение. Если бы сразу к нему выехала бригада, возможно, что смогли бы спасти. Даже вовремя обезболить — уже много значит.

Плюс нитроглицерин. Не зря же лечение острого коронарного синдрома начинаем с нитропроб и обезболивания. А тут целых 10 минут! За это время много можно сделать.

До сих пор огорчена тем, как все получилось.

Учёные Объединённого института лабораторной астрофизики (JILA, США) построили самые точные на сегодняшний день атомные часы — если запустить их на время, вдвое превышающее текущий возраст Вселенной, они собьются лишь на одну секунду. Это поможет улучшить навигационные сервисы и помочь в исследовании вызванных гравитацией искажений в течении времени на малых расстояниях.

Принцип работы атомных часов основан на подсчёте колебаний атомов — это крайне предсказуемые события. Например, атомы цезия-133 совершают 9 192 631 770 колебаний в секунду, и с 1967 года это используется для официального определения секунды. Атомные часы на основе этого элемента сбиваются на одну секунду за 300 млн лет.

Учёные JILA построили атомные часы, которые намного точнее. Проект основан на нескольких разработках, которые исследователи создали за последние годы. В приборе используются атомы не цезия, а стронция, которые колеблются 429 трлн раз в секунду; а измерения производятся при помощи не микроволн, а видимого света, волна которого имеет более высокую частоту.

Десятки тысяч атомов стронция заключаются в мягкую «световую решётку», которая помогает значительно повысить точность атомных часов, потому что отсутствуют два источника ошибок: влияние лазерного излучения и столкновения атомов друг с другом. В результате точность прибора составляет 8,1 единицы к 10 квинтиллионам. Другими словами, такие часы дадут сбой на одну секунду, проработав 30 миллиардов лет — это более чем вдвое превосходит текущий возраст Вселенной.

Такая высокая точность поможет, например, улучшить работу систем связи и спутниковой навигации. Она окажется полезной и в физических исследованиях: гравитация способна искажать скорость течения времени, и данный прибор способен отметить эту разницу на расстоянии толщиной с один волос.

Потому, что так удобнее видеть результаты подсчетов.

Если считать просто палочками, то глядя на рисунок, посчитать их очень долго. А если нарисовать 4, а пятой эти 4 перечеркнуть, то короткого взгляда достаточно, чтобы понять, что это 5.

Плюс психологический момент - перечеркивая группу палочек, мы как бы подводим итог, завершаем определенный этап.

Возможно, человеку нужно видеть эти группы дней по четыре или  по три. Он их перечеркивает.  Есть - сделано! Но я бы взял по 7 дней. Скажем 5 вертикальных и 2 горизонтальных.

Исследователь из Китая под ником Love Comparison показал простой способ сломать Windows 11. Для этого нужно вручную через BCDEdit (редактора данных конфигурации загрузки) выставить системную дату и время на 23:59 31 декабря 9999 года, а потом подождать минутку до наступления на ПК 10000 года.

Обычными настройками можно максимум поставить 31 декабря 2099 года. Используя команду DATE можно изменить дату и время до 31 декабря 8906 года. Больше не даст, будут сообщения об ошибке.

С помощью волшебной команды в консоли «BCDEDIT /SET OPTIONSEDIT 1» перейти в режим конфигурации загрузки и внести там изменения для даты в файле запуска ОС, установив значение года на 9999. Сразу поставить 10000 год и там не получится.

А теперь магия. При наступлении 10000 года OC начинает сбоить: курсор двигается медленно, увеличивается задержка ввода, все настройки системы сбрасываться до заводских. Через несколько минут система полностью зависает и поможет только переустановка.

Возможна несколько причин для сбоев:

Ломается перевод время в строку или обратно. YYYY-MM-DD

Достигнуто максимальное возможное значение для .NET-овского класса DateTime

Надеемся, что к 9999 году мы не будем пользоваться Windows 11.

@rusec_life