Ось времени

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.

Ось времени в классической физике

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 универсального координированного времени на Земле, а также во многих научных моделях, не требующих учёта конечности скорости света.

Ось времени и теория относительности

В теории относительности не существует упорядочения 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. Сопоставимым понятием является мировая линия (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.

Термодинамические аспекты

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 Дьерди к своей книге «Биоэнергетика».

Принципиальная однонаправленность времени является признаком, выделяющим термодинамику среди прочих разделов физики. В различных версиях теории относительности и квантовой теории поля (см.) направление времени, в принципе, ничем не выделено.

Литература

• Г. Я. Мякишев, А. З. Синяков "Молекулярная физика. Термодинамика. 10 класс"