Zakoni fizike gotovo uvijek se ponašaju na isti način bez obzira na vrijeme, ne mijenjaju se ako teče naprijed ili ako teče unatrag, a to se čini da se to pravilo odnosi na bilo kakvu interakciju, nuklearnu, gravitacijsku, elektromagnetsku ili jaku postojeću između dvije čestice: oni su vremenski invarijani.
Ako samo pogledamo kretanje tijela ili rotaciju Zemlje na njegovoj osi ili revoluciju mjeseca oko planeta ne možemo reći da li vrijeme teče naprijed ili unatrag.Kao što smo rekli, zakoni fizike ne razlikuju se zbog ove vremenske invarijacije.
Postoje i druge fenomene koje vrlo jasno pokazuju strelicu vremena. Ispustimo punu čašu vode na pod i vidimo je kako se razbija, staklo posvuda i tekućina posvuda, nikada ne vidimo dijeljenje stakla i vode kako se pojavljuju na stolu, čak ni ponavljajući eksperiment milijarde puta.
To se odnosi na sve, naočale, boce, jaja i tako dalje. To su primjeri koji pokazuju da svemir izgleda da više voli smjer koji je definiran”.Termodinamička strelica vremena”.
U slučaju “slomljenog stakla”, “jaja” ili “boca” dvije temeljne interakcije dolaze u igru, snaga gravitacije i elektromagnetske sile.Te interakcije postaju tako složene i pojavljuju se između tako velikog broja čestica da se konačno i vrlo vjerojatno stanje vraća kao što je bilo u početku.
Možemo dati još jedan vrlo jednostavan primjer: uzeti spremnik pun čestica plina, ali s razdjeliteljem u sredini, jedan dio spremnika je vruć, drugi dio je hladan. Uklonite razdjelivač i promatrajte čestice koje miješaju i dosežu toplinsku ravnotežu. U tom trenutku možemo čekati milijarde godina, ali čestice se nikada neće vratiti u svoje početno stanje..
Ova nepovratnost je dobro shvaćena za velike sustave čestica i bitan je dio znanosti termodinamike i statističke mehanike. To je dio razloga zašto tako često koristimo količinu entropije, a naše razumijevanje tih procesa nam pomaže da razumijemo drugi zakon termodinamike: U zatvorenom sustavu, entropija se povećava ili ostaje konstantna, nikada se ne smanjuje..
Ali ovo je čisto statističko razumijevanje. Samo u sustavima s velikim brojem interaktivnih čestica se manifestira ova vrsta kaosa, što pokreće ove dvostruke fenomene vremenske nepovratnosti i povećane entropije.Naravno, ista pravila koja uređuju sustave mnogih čestica moraju upravljati čak i nekoliko čestica, tako da bi trebali postojati primjeri kaosa, nepovratnosti i povećanja entropije u sustavima s ograničenim brojem čestica.
U izdanju Mjesečnih komunikacija u travnju 2020. godine Kraljevsko Astronomsko društvo Dokument pod nazivom: “Sustavi tri kaotična gravitacijska tijela i njihova nepovratnost na dužini Planck”.
Prethodna istraživanja pokazala su da je kaos inherentno vlasništvo mnogih astrofizičkih sustava u stvarnom životu, uključujući:
– Mali objekti niske mase u Sunčevom sustavu,
– Sustavi sa samo malim brojem zvijezda,
– Single zvijezde skupove,
– Galaksije koje se razvijaju s vremenom.
Ako imamo blagu promjenu u početnim uvjetima sustava, gdje je samo jedan objekt u malo drugačijem položaju ili ima nešto drugačiju brzinu – s vremenom ćemo dobiti potpuno drugačiji rezultat..
Kako bi se razumjelo povećanje entropije, potrebno je promatrati povećanje broja mogućih ishoda prilikom početka od početnih uvjeta koji se samo malo razlikuju jedni od drugih. Ako samo malo promijenite početne uvjete, dobit ćete isto konačno stanje: ovo je primjer konvergentnog rješenja, gdje se entropija ne povećava značajno.
Ali drugi put, dobit ćete vrlo različite konačne države koje izgledaju vrlo malo odnose na početno stanje. Ovo su Divergentna rješenjaI to je ono što uzrokuje povećanje entropije. Iako fizički sustavi s velikim brojem čestica to mogu postići, važno je fizički povezati ih s početnim uvjetima. To je teže učiniti za sustave s velikim brojem čestica, a posljednjih desetljeća je bila kontroverzna tema studija.
Međutim, nedavno je napredak u računalnoj moći i algoritmima snažne sile omogućio da se neke vrlo jednostavne probleme numerički riješi i takve stvari se utvrđuju.
Koji se problemi i uvjeti pretvaraju i koji se razlikuju?,
Gdje se sve može izračunati s proizvoljnom preciznošću. (na račun vremena izračuna), I gdje, ako je rješenje reverzibilno s vremenom, možete početi od konačnog stanja i povratiti početne visokoznamenke uvjete preciznosti za svako tijelo sustava..
Kakav je novi stav Boekholt, Portegies Zwart i Valtonen ? On je krenuo analizirati sustav od tri jednake crne rupe (tj. točke mase) koje počinju na početku, ali s proizvoljnim položajima. Neka rješenja za ovu konfiguraciju ranije su bila reverzibilna, dok su druga smatrana nepovratnim.
Ovaj novi rad poboljšava razumijevanje, čime se povećava točnost izračuna ;povećava točnost rezultata povećanjem broja reverzivih rješenja koja su se ranije činila nepovratnim.
Što preciznije izračunamo udaljenost između bilo koja dva predmeta, to je bolje vremenska reversibilnost..
Ali sve to ima granicu postavljena kvantnim pravilima koja upravljaju našim svemirom. Nije moguće izračunati udaljenosti s proizvoljnom preciznošću u našoj fizičkoj stvarnosti ,jer ispod određene razmjere udaljenosti, Planckove ljestvice, zakoni fizike više nisu primjenjivi. S obzirom na crne rupe s masama ~1 milijuna solarnih mase i početnih razdvajanja reda ~1 svjetlosne godine, ispada da je oko 5% svih konfiguracija u osnovi nepovratno..
Nevjerojatan je rezultat naučiti da je za visoke mase predmete u našem svemiru, preciznost potrebna za izračun doista reverzibilnog rješenja tijekom vremena veća od preciznosti koju fizički svemir zapravo dopušta..
Ako su zakoni kvantne fizike i opće relativnosti točni, i imamo svaki razlog da vjerujemo u to, onda su čak i čisto gravitacijski sustavi s najmanje tri mase u osnovi nepovratni..
Naravno, druge reakcije su također nepovratne: Dvije crne rupe u orbiti emitiraju gravitacijsko zračenje, ali nijedna crna rupa ne apsorbira gravitacijsko zračenje. Međutim, po prvi put su znanstvenici pokazali, pod pretpostavkom da su zakoni fizike ono što mislimo, da Klasični sustav sa samo tri mase nije uvijek reverzibilan tijekom vremena. Svemir je stvarno nepredvidljiv i kaotič na temeljnoj razini..