17-10-2023
Ось вре́мени, временна́я ось (именуемая также в контексте термодинамики стрелою времени) — концепция, описывающая время как прямую (т. е. математически одномерный объект), протянутую из прошлого в будущее. Из любых двух несовпадающих точек оси времени одна всегда является будущим относительно другой.
Содержание |
Классическая физика представляет пространство-время как прямое произведение одномерного времени на трёхмерное пространство. Преобразования Галилея всегда сохраняют временну́ю координату (с точностью до сдвига). Таким образом, ось времени является прямой, а точки её (именуемые моментами времени) параметризуются одной временно́й координатой.
Несмотря на доказанное несоответствие этого представления физической природе времени, оно используется в построении шкалы всемирного координированного времени на Земле, а также во многих научных моделях, не требующих учёта конечности скорости света.
В теории относительности существует лишь частичное упорядочение точек пространства-времени по времени. Относительно двух событий мы не всегда можем сказать, которое лежит в прошлом, а которое в будущем, так что оси времени в привычном смысле нет. События относительно данного делятся на будущие — на которые можно повлиять, прошлые — которые на него влияют, и неопределённые — ни то, ни другое.
Сопоставимым понятием является мировая линия, на которой определено собственное время, однако она своя у каждого тела. В специальной теории относительности (также как и в большинстве моделей искривлённого пространства-времени в общей теории относительности) сохраняется порядок времени. То есть, если мировые линии двух тел пересеклись в двух точках пространства-времени, то одна из них является прошлым с точки зрения обоих тел, а другая — будущим. Хотя общая теория относительности не запрещает многократные пересечения мировых линий с нарушением порядка времени и даже самопересечение мировой линии (см. путешествия во времени), применимость подобных моделей пространства-времени к реальному физическому миру сомнительна.
В термодинамике подчёркивается выделенность направления времени (неравноценность прошлого и будущего). Во всех процессах существует выделенное направление, в котором процессы идут сами собой от более упорядоченного состояния к менее упорядоченному. Чем больше порядок системы, тем сложнее восстановить его из беспорядка. Несравненно проще разбить стекло, чем изготовить новое и вставить его в раму. «Гораздо проще убить живое существо, чем возвратить его к жизни, если вообще возможно. Бог сотворил маленькую букашку. Если ты её раздавишь, она умрёт.» — такой эпиграф поставил американский биохимик Сент Дьёрди к своей книге «Биоэнергетика».
Принципиальная однонаправленность времени является признаком, выделяющим термодинамику среди прочих разделов физики, однако это, вообще говоря, лишь статистический эффект (согласно эргодической гипотезе, в менее упорядоченном состоянии система проводит намного больше времени, чем в упорядоченном, поэтому при недостаточно долгом наблюдении эволюции будет казаться, что система стремится перейти в менее упорядоченное состояние). В современных фундаментальных теориях физики — теории относительности и квантовой теории поля (см.) — направление времени, в принципе, ничем не выделено.
Стрела времени.
