Warum fließt die Zeit nur in eine Richtung? Schließlich verhindern die Gesetze der Physik im Prinzip nicht, dass es sich hin und her bewegt - nur ein Plus ändert sich in ein Minus. Nur die Entropie stört, aber sie scheint auch kein Hindernis zu sein. Die neue Idee macht es zumindest möglich, mit diesem Maß an nicht abnehmendem Chaos "umzugehen".
Die Gesetze der Physik, die die verschiedensten Naturphänomene beschreiben, von der Bewegung von Körpern bis zum Verh alten einer elektrischen Ladung, sind zeitlich invariant (T-symmetrisch). Mit anderen Worten, wenn wir gedanklich die Zeitachse umkehren, werden alle Formeln und Gleichungen der klassischen und Quantenmechanik, der Elektrodynamik und der Relativitätstheorie immer noch beobachtet (außer dass einige Größen das Vorzeichen in das entgegengesetzte ändern).
Es scheint, dass es der Physik egal ist, in welche Richtung die Zeit fließt – alles außer der Thermodynamik, deren eines der Prinzipien postuliert: Die Entropie eines isolierten Systems kann nicht abnehmen. Das passt perfekt zu unserer Alltagserfahrung: Chaos ist auf dem Vormarsch. Die Zeit fließt nur in eine Richtung, und es ist unwahrscheinlich, dass irgendjemand jemals beobachtet hat, wie Wärme vom Kühlschrank auf eine darin gestellte Flasche mit warmem Wasser übertragen wird, um sie zu erhitzen, oder wie ein zerbrochenes Glas wieder zu einem Ganzen wird. Warum sind die anderen physikalischen Gesetze so „gleichgültig“, wohin die Zeit der Prozesse fließt, die sie beschreiben?
Dieses komplexeste Paradoxon wurde Ende des 19. Jahrhunderts beschrieben. Johann Loschmidt, und seitdem bieten Wissenschaftler verschiedene Lösungsansätze an. Der theoretische Physiker Lorenzo Maccone hat kürzlich seine eigene – und ziemlich interessante – Lösung gefunden.
McKone zeigte mit Hilfe von witzigen Berechnungen auf Basis der Formeln der Quantenmechanik, dass die Entropie nicht nur zunehmen oder konstant bleiben, sondern auch abnehmen kann – allerdings wird der Vorgang in diesem Fall keinerlei Informationen über sich selbst hinterlassen. Dementsprechend gibt es für jeden äußeren Beobachter (und für den Rest des Universums) sozusagen überhaupt keinen solchen Prozess. Mit anderen Worten, Macconet reduzierte den Zweiten Hauptsatz der Thermodynamik (von dem eine Formulierung genau so klingt wie „Die Entropie eines isolierten Systems kann nicht abnehmen“) auf eine ziemlich paradoxe Aussage, dass wir im Prinzip weder in der Lage sind, die Fälle zu fixieren noch zu studieren wenn die Entropie abnimmt (außer "auf dem Papier"), da keine Information darüber übrig bleibt.
Um seinen Standpunkt zu veranschaulichen, schlug Lorenzo Maccone das folgende Gedankenexperiment vor. Stellen Sie sich vor, Bob schickt Alice (unsere Leser sollten diese beliebten Charaktere aus dem Hinweis auf das ideale verschlüsselte Netzwerk "Total Secrecy" und dem Artikel über die Möglichkeit der Ausbreitung mit Lichtgeschwindigkeit: "Passion at a distance") kennen - Bob sendet Informationen in Form eines einzelnen Teilchens an Alice. Alice kann diese Informationen „lesen“, indem sie zum Beispiel den Spin des resultierenden Teilchens misst und dabei die Unsicherheit seines Quantenzustands „zerstört“. Im "Alice" -System wird die Entropie zunehmen, aber im "Bob - Alice" -System ändert sie sich nicht.
Um die Entropie zu reduzieren und alles wieder an seine ursprüngliche Position zu bringen, muss Bob dem Teilchen die Unsicherheit „zurückgeben“– einschließlich der Zerstörung der von Alice gelesenen Informationen, Notizbücher, in denen sie sich Notizen zu den Messergebnissen gemacht hat, und so weiter (denken Sie daran, dass das Experiment ein mentales ist). Im "Bob - Alice" -System bleibt die Entropie wiederum gleich, im "Alice" -System nimmt sie jedoch ab. Gleichzeitig werden keine Informationen über dieses Ereignis im Alice-System verbleiben - schließlich war dies eine der Bedingungen für die Aufgabe, vor der Bob stand!
Stellen wir uns nun vor, das Universum verhält sich wie Alice. In diesem Fall können (unter Beteiligung irgendeines spekulativen Bob) auch jene Ereignisse eintreten, die zu einer Abnahme der Entropie führen - aber weder wir noch das Universum werden dies bemerken. Eine solche Idee erlaubt es jedoch, das Paradoxon mit der Umkehrbarkeit der Zeitachse aufzulösen: Jetzt verbietet nichts mehr, in die eine oder andere Richtung zu fließen (was in keiner Weise den "T-symmetrischen" Gesetzen der Physik widerspricht), nur der umgekehrte Fluss kann es nicht grundsätzlich eingeh alten werden (nach "T-asymmetrischen" Gesetzen der Thermodynamik).
