چیستی زمان (قسمت دهم)

این فرضیه (مکانیک آماری بولتزمن) ما را به یک مسئله مواجه می کند:
توضیح بولتزمن از رفتار ترمودینامیک فقط براساس مکانیک نیوتونی و کمی ریاضییات است. ولی این توضیح از رفتار ذره ای نسبت به وارونگی زمان نامتغیر است. هیچ چیز در آن چه گفته شد جهت آنچه (( آینده )) می نامیم را نشان نمی دهد.

پارادوکس لوشمیت
در واقع ظاهرا می توانیم استدلال مان را به عقب برگردانیم.
از استدلال به اینجا می رسیم که در یک حالت غیر محتمل در زمان حال (مثلا ظرف گاز را به تازگی باز کرده ایم) حالت های اولیه تر (همانند حالت های بعدتر) حالت های ممکن تری هستند.
با آشنایی از حالت های ممکن با آنتروپی بالا، می فهمیم که بولتزمن در توضیحات خود می گوید که آنتروپی پیش از باز شدن ظرف گاز بالاتر بود.
فرضیه بولتزمن می گوید:
نه نتها آنتروپی به سوی آینده بیشتر می شود، بلکه آنتروپی به سوی گذشته نیز بیشتر می شود!
اگر چنین باشد، پس حرارت باید در جهت گذشته نیز از گرم به سرد برود!
ولی این موضوع خلاف تجربه و آشکارا اشتباه است. حال ما رسما با یک مسئله روبرو شده ایم.
نام آن پارادوکس برگشت پذیری لوشمیت است.
جوزف لوشمیت استاد بولتزمن بوده که اشاره به نتیجه مشابهی با یک از تلاشهای اولیه بولتزمن در توضیح پیکان زمان داشته است.

راجرز پنروز ریاضیدان و فیزیکدان مسئله لوشمیت را چنین مطرح می کند:
مکانیک آماری بولتزمن پیشگویی کرده که آنتروپی در هر دو جهت افزایش می یابد. در حالی که بنابر تجربه فقط در یک جهت افزایش می یابد. (( آن را جهت آینده می نامیم ))
پاسخ بولتزمن شگفت آور و زیرکانه بود:
هرچند انحراف عمده از تعادل بسیار ناممکن می نماید، پس از زمان کافی روی خواهند داد.
در بازی دو جعبه و 20 توپ، ما سرانجام به آرایش (( آنتروپی پایین )) مانند 5 توپ در جعبه A و 15 توپ در جعبه B خواهیم رسید. فقط باید مدت درازی صبر کنیم.
وقتی از تمامی محتوای عالم می گوییم که در آن اعداد بزرگ تر از 20 وجود دارد. باید مدت طولانی تری صبر کنیم.
ولی در یک مدت زمان نامشخص، بالاخره باید منتظر باشیم نواسانات آنتروپی پایین نیز روی دهد.
قشیه تکان دهنده بولتزمن این بود که تمام عالمی که می بینیم صرفا یک انحراف آنتروپی پایین است در جهانی بسیار بسیار پیرتر!
موجودات در این چنین جهانی، در هر سوی منحنی که باشند، تعریف کننده آینده اند و آینده جهت آنتروپی رو به افزایش است.