Miért nem lehet tökéletes órát építeni?

A fizika területén az a kérdés, hogy miért emlékszünk a múltra, de miért nem a jövőre, szorosan kapcsolódik az univerzumot irányító alapvető törvényekhez. Bár ez a kérdés filozófiai kérdésnek tűnhet, a fizikusok az idő természetének feltárása során mégis megküzdöttek vele.

A fizikában az idő tanulmányozásának egyik érdekes aspektusa az időszimmetria fogalma. Lényegében a fizika alapvető törvényei időszimmetrikusak, ami azt jelenti, hogy ugyanolyan jól működnek a múltbeli és a jövőbeli események előrejelzésében. Ez a szimmetria azt sugallja, hogy az alapvető fizikai folyamatok szintjén nincs eredendő különbség a múlt és a jövő között — számolt be róla SciShow.

Van azonban egy olyan alapelv a fizikában, amely különbséget tesz a múlt és a jövő között: a termodinamika második törvénye. Ez a törvény kimondja, hogy bármely elszigetelt rendszerben a teljes entrópia, vagyis a rendezetlenség az idő múlásával növekszik. Más szóval, a múlt általában alacsonyabb entrópiával rendelkezik, mint a jövő. Az entrópia növekedése az idő irányultságát adja, megkülönböztetve a rendszer múltbeli és jövőbeli állapotát.

Miért nem létezik tökéletes óra?

A tudósok különböző kontextusokban, többek között az órák építésénél is vizsgálták ennek az aszimmetriának a következményeit. Az órák olyan eszközök, amelyek az idő múlását mérik, jellemzően egy szerkezet rendszeres ketyegése alapján. Azonban még a legpontosabb órák is hozzájárulnak az entrópia növekedéséhez működésük révén. Ez a felismerés arra késztette a kutatókat, hogy megvizsgálják az óra pontossága és az entrópiához való hozzájárulása közötti kapcsolatot.

Elméleti modellek és kísérleti tanulmányok segítségével a tudósok megállapították, hogy az óra pontossága és felbontása – a legkisebb időintervallum, amelyet mérni tud – között kompromisszum áll fenn. Az óra pontosságának növelése további mechanizmusokat igényel, amelyek viszont hozzájárulnak a nagyobb entrópia-termeléshez. Ezzel szemben az óra felbontásának javítása a pontosság rovására megy.

Ez az ellentételezés számos területre hatással van, többek között a számítástechnikára, ahol a pontos időmérés elengedhetetlen a számítások elvégzéséhez. A számítástechnika további fejlődésével a pontosság-felbontás kompromisszumából adódó korlátok egyre fontosabbá válhatnak, különösen a kvantumszámítógépek fejlesztése során.

Végső soron, bár a kérdés, hogy miért emlékszünk a múltra, de miért nem a jövőre, filozófiai kérdésnek tűnhet, a fizikusok tudományos szempontból közelítették meg, és az idő természetével és az univerzumunkat irányító alapelvekkel kapcsolatos felismerésekre jutottak.

Ezeket a cikkeket is érdemes elolvasni:

• A tudósok véletlenül vadonatúj szervet fedeztek fel az emberi testben
• A maraton nem mindig volt 42 kilométer