La Segunda Ley de la Termodinámica y la Flecha del Tiempo: ¿Por qué el tiempo no se considera fundamental?

Question

Me he encontrado con esta explicación de que la "flecha del tiempo" es una consecuencia de la segunda ley de la termodinámica, que dice que la entropía de un sistema aislado siempre aumenta. El argumento es que el pasado se ve diferente del futuro debido a este aumento de la entropía. Sin embargo, esto todavía no hace que el tiempo desaparezca, ya que un hipotético reloj podría seguir funcionando en un universo completamente uniforme, pero sólo que esta vez no hay cambio en la entropía porque ya está en un máximo. En este universo de máxima entropía, el pasado se vería igual que el futuro, pero eso no tiene por qué significar que el tiempo no siga fluyendo. Es sólo que $\it{associate}$ el flujo del tiempo con un cambio reconocible.

Pero después de haber visto algunos episodios de las Maravillas del Universo del profesor Brian Cox, quiero saber la razón más profunda de por qué la gente hace el argumento de la entropía. He oído a Sean Carroll exponer un argumento similar a un grupo de físicos, así que me hago a la idea de que no es sólo una vulgarización descuidada.

Answer 1

Las leyes de la física son reversibles en el tiempo, por lo que un reloj podría avanzar y retroceder. Sin embargo, en nuestro actual universo de baja entropía es mucho más probable que el reloj marque hacia adelante. En un universo de máxima entropía, la probabilidad de que el reloj marque hacia atrás sería idéntica a la de que marque hacia adelante, por lo que, en promedio, el tiempo del reloj no cambiaría.

Answer 2

El reloj no puede adelantar sus manecillas en lugar de retrasarlas en un universo de máxima entropía, los dos procesos serían simétricos. Este es un punto simple--- cualquier proceso computacional requiere aumentar la entropía como efecto secundario, así que si tienes una noción conceptual interna de tiempo definida por la relación de los sistemas físicos, debe haber un fondo de baja entropía que estás aumentando para que esto suceda.

Answer 3

Me gustaría añadir mis dos centavos a la pregunta del título:

¿Por qué el tiempo no se considera fundamental?

El espacio tampoco es fundamental. Para que el espacio exista se necesita una f(x,y,z). Si d(f)/dx, d(f)/dy,d(f)/dz son todos 0, entonces no hay manera de definir nada en el espacio. Son los contornos los que permiten que exista el espacio. Lo mismo ocurre con f(x,y,z,t) y en ese sentido el tiempo es tan fundamental o tan epifenómeno como el espacio.

Son los datos de nuestra experiencia los que nos dicen que existe una flecha del tiempo. Nadie ha observado nada que retroceda en el tiempo en el mundo cotidiano. La segunda ley de la Termodinámica justificó matemáticamente esta experiencia y define la flecha del tiempo. Si hubiéramos podido viajar en el tiempo, o si hubiéramos visto viajes en el tiempo en los organismos biológicos, habríamos tenido una una teoría de la física diferente En el caso de las observaciones, la segunda ley de la termodinámica quedaría invalidada.

Answer 4

En la mecánica cuántica, el colapso de la función de onda no es reversible en el tiempo. Se puede demostrar que la segunda ley de la termodinámica puede derivarse de este hecho.

Así que fundamentalmente es el colapso de la función de onda lo que no permite la inversión del tiempo.

También se puede rastrear el principio de casualidad hasta el colapso de la función de onda (no se puede transferir información sin una medición). Así que incluso el límite de la velocidad de la luz en la transferencia de información se basa en la irreversibilidad del colapso de la función de onda.

Answer 5

El espacio y el tiempo son fundamentales. Todavía no sabemos si el espacio-tiempo es una parte de alguna entidad más profunda. La ecuación de Einstein nos dice que el espacio existe, pero lo que es, nadie lo sabe. De qué está hecho el espacio o es el tiempo una entidad única, esto ha sido un tema de discusión.