Dane szczegółowe książki
Stąd do wieczności i z powrotem: poszukiwanie ostatecznej teorii czasu / Carroll, Sean M. (1966); Krzysztoń, Tomasz
Tytuł
Stąd do wieczności i z powrotem: poszukiwanie ostatecznej teorii czasu
Tytuł oryginału
From eternity to here : the quest for the ultimate theory of time, 2010
Serie wydawnicze
Wydawnictwo
Warszawa: Prószyński Media, 2011
ISBN
9788376487311
Hasła przedmiotowe
Informacje dodatkowe
Brak numeracji stron
Spis treści
pokaż spis treści
Prolog 9
Natura czasu, znaczenie entropii i rola kosmologii
Część pierwsza Czas, doświadczenie i Wszechświat
1. Przeszłość jest teraźniejszym wspomnieniem 19
Czas ma różne znaczenia: określa chwile, jest miarą interwału między zdarzeniami, jest medium, w którym zachodzą zmiany.
2. Ciężka ręka entropii 40
Kierunek czasu określa druga zasada termodynamiki: w układzie zamkniętym entropia wzrasta lub jest stała. Entropia jest miarą nieuporządkowania układu.
3. Początek i koniec czasu 63
Ewolucja Wszechświata zachodzi w czasie, rozpoczyna się w gorącym
i gęstym Wielkim Wybuchu (który być może nie jest prawdziwym początkiem), rozszerza przestrzeń, formując gwiazdy i galaktyki, a w końcu przyspiesza ekspansję, tworząc pustkę.
Część druga Czas w einsteinowskim wszechświecie 91
4. Czas jest osobisty
Szczególna teoria względności Einsteina. Nie można poruszać się szybciej od światła w próżni; poruszamy się w czasoprzestrzeni
wewnątrz stożka świetlnego. Czas mierzy okres trwania tego ruchu wzdłuż różnych trajektorii.
5. Czas jest elastyczny 109
Ogólna teoria względności Einsteina. Czasoprzestrzeń jest zakrzywiona,
a my odczuwamy to jako grawitację. Źródłem czarnych dziur i ekspansji Wszechświata jest krzywizna czasoprzestrzeni.
6. Zapętlając się w czasie 123
Zamknięte krzywe czasopodobne umożliwiają przeniesienie się do przeszłości bez naruszania teorii względności. Wehikuł czasu działający na takiej zasadzie niekoniecznie musi powodować paradoksy, ale jego konstrukcja mogłaby być niemożliwa ze względu na prawa fizyki.
Część trzecia Entropia i strzałka czasu
7. Odwracając czas 157
Podstawowe prawa fizyki, tak jak je rozumiemy, zachowują informację: przyszłość i przeszłość mogą być przewidywane i odtwarzane dzięki
zupełnej wiedzy o stanie teraźniejszym. Procesy mikroskopowe są odwracalne.
8. Entropia i nieporządek 186
Ludwig Boltzmann stworzył nasz współczesny pogląd na entropię jako ilość możliwych sposobów rozmieszczenia mikroskopowych składników wewnątrz układu makroskopowego bez zmiany jego cech makroskopowych. Entropia w sposób naturalny wzrasta, ale tylko gdy uwzględniamy „hipotezę przeszłości", która głosi, że Wszechświat powstał w stanie o bardzo niskiej entropii.
9. Informacja i życie 230
Wzrost entropii jest naszym źródłem doświadczania życia: możliwości pamiętania przeszłości, metabolizowania energii swobodnej
i przetwarzania informacji.
10. Powracające koszmary 258
Układ skończony większość czasu spędza w położeniu równowagi mającym bardzo dużą entropię, sporadycznie fluktuując do stanów o niższej entropii. Skończony wszechświat trwający wiecznie zachowywałby się w taki właśnie sposób, a większość obserwatorów stanowiłyby bezcielesne „boltzmannowskie mózgi"
11. Czas kwantowy 290
Mechanika kwantowa zakłada, że możemy zaobserwować znacznie mniej faktów, niż ich zachodzi. Akt obserwacji wydaje się nieodwracalny. Jedna z interpretacji zakłada pozorność nieodwracalności, ponieważ istniejemy na różnych „odgałęzieniach funkcji falowej", które tracą kontakt z innymi odgałęzieniami.
Część czwarta Od kuchni do wieloświata
12. Czarne dziury: końce czasu 327
Stephen Hawking wykazał, że czarne dziury nie są całkiem czarne: emitują promieniowanie. Wskazuje to, że mają entropię i że w końcu zupełnie wyparują. Czarne dziury stanowią główny trop wiążący entropię z grawitacją.
13. Życie Wszechświata 361
Blisko Wielkiego Wybuchu entropia Wszechświata była ekstremalnie mała. Zwiększała się w miarę rozszerzania się Wszechświata, w miarę jak grawitacja skupiała materię do postaci gwiazd, galaktyk i czarnych dziur. Stale jest jednak mniejsza, niż mogłaby być; stan o naprawdę dużej entropii wyglądałby jak pusta przestrzeń.
14. Inflacja i multiświat 396
Regularny stan wczesnego Wszechświata można wyjaśnić za pomocą inflacji - okresu ogromnie przyspieszonej ekspansji na początku. Pojawienie się inflacji wskazywało jednak, że Wszechświat powstał w stanie o bardzo niskiej entropii, zatem sama inflacja nie daje odpowiedzi na nasze pytanie. Otwiera jednak nowe możliwości w postaci wiecznej inflacji i multiświata.
Prolog
15. Do przeszłości przez jutro (Tbepast through tomorrow) 426
Istnieje kilka wyjaśnień obserwowanej strzałki czasu w naszym Wszechświecie, między innymi nieodwracalne podstawowe prawa fizyki oraz warunki graniczne istniejące obok praw podstawowych. Aby wyjaśnić strzałkę tylko za pomocą odwracalnych praw, musimy umieścić nasz Wszechświat wewnątrz symetrycznego względem czasu multiświata. Ten i inne spekulatywne scenariusze są przedmiotem obecnie prowadzonych badań.
16. Epilog
Początek Wszechświata i strzałka czasu są głównymi nierozwiązanymi zagadnieniami wiodącymi ku zrozumieniu mechanizmów działania świata naturalnego. Są jednak ważne powody, by przypuszczać, że pewnego dnia zostaną one rozwiązane za pomocą praw fizyki. Dzięki poszukiwaniu tego rozwiązania to wszystko ma sens.
Dodatek: Matematyka
Podziękowania
Przypisy
Bibliografia 460
Indeks
Natura czasu, znaczenie entropii i rola kosmologii
Część pierwsza Czas, doświadczenie i Wszechświat
1. Przeszłość jest teraźniejszym wspomnieniem 19
Czas ma różne znaczenia: określa chwile, jest miarą interwału między zdarzeniami, jest medium, w którym zachodzą zmiany.
2. Ciężka ręka entropii 40
Kierunek czasu określa druga zasada termodynamiki: w układzie zamkniętym entropia wzrasta lub jest stała. Entropia jest miarą nieuporządkowania układu.
3. Początek i koniec czasu 63
Ewolucja Wszechświata zachodzi w czasie, rozpoczyna się w gorącym
i gęstym Wielkim Wybuchu (który być może nie jest prawdziwym początkiem), rozszerza przestrzeń, formując gwiazdy i galaktyki, a w końcu przyspiesza ekspansję, tworząc pustkę.
Część druga Czas w einsteinowskim wszechświecie 91
4. Czas jest osobisty
Szczególna teoria względności Einsteina. Nie można poruszać się szybciej od światła w próżni; poruszamy się w czasoprzestrzeni
wewnątrz stożka świetlnego. Czas mierzy okres trwania tego ruchu wzdłuż różnych trajektorii.
5. Czas jest elastyczny 109
Ogólna teoria względności Einsteina. Czasoprzestrzeń jest zakrzywiona,
a my odczuwamy to jako grawitację. Źródłem czarnych dziur i ekspansji Wszechświata jest krzywizna czasoprzestrzeni.
6. Zapętlając się w czasie 123
Zamknięte krzywe czasopodobne umożliwiają przeniesienie się do przeszłości bez naruszania teorii względności. Wehikuł czasu działający na takiej zasadzie niekoniecznie musi powodować paradoksy, ale jego konstrukcja mogłaby być niemożliwa ze względu na prawa fizyki.
Część trzecia Entropia i strzałka czasu
7. Odwracając czas 157
Podstawowe prawa fizyki, tak jak je rozumiemy, zachowują informację: przyszłość i przeszłość mogą być przewidywane i odtwarzane dzięki
zupełnej wiedzy o stanie teraźniejszym. Procesy mikroskopowe są odwracalne.
8. Entropia i nieporządek 186
Ludwig Boltzmann stworzył nasz współczesny pogląd na entropię jako ilość możliwych sposobów rozmieszczenia mikroskopowych składników wewnątrz układu makroskopowego bez zmiany jego cech makroskopowych. Entropia w sposób naturalny wzrasta, ale tylko gdy uwzględniamy „hipotezę przeszłości", która głosi, że Wszechświat powstał w stanie o bardzo niskiej entropii.
9. Informacja i życie 230
Wzrost entropii jest naszym źródłem doświadczania życia: możliwości pamiętania przeszłości, metabolizowania energii swobodnej
i przetwarzania informacji.
10. Powracające koszmary 258
Układ skończony większość czasu spędza w położeniu równowagi mającym bardzo dużą entropię, sporadycznie fluktuując do stanów o niższej entropii. Skończony wszechświat trwający wiecznie zachowywałby się w taki właśnie sposób, a większość obserwatorów stanowiłyby bezcielesne „boltzmannowskie mózgi"
11. Czas kwantowy 290
Mechanika kwantowa zakłada, że możemy zaobserwować znacznie mniej faktów, niż ich zachodzi. Akt obserwacji wydaje się nieodwracalny. Jedna z interpretacji zakłada pozorność nieodwracalności, ponieważ istniejemy na różnych „odgałęzieniach funkcji falowej", które tracą kontakt z innymi odgałęzieniami.
Część czwarta Od kuchni do wieloświata
12. Czarne dziury: końce czasu 327
Stephen Hawking wykazał, że czarne dziury nie są całkiem czarne: emitują promieniowanie. Wskazuje to, że mają entropię i że w końcu zupełnie wyparują. Czarne dziury stanowią główny trop wiążący entropię z grawitacją.
13. Życie Wszechświata 361
Blisko Wielkiego Wybuchu entropia Wszechświata była ekstremalnie mała. Zwiększała się w miarę rozszerzania się Wszechświata, w miarę jak grawitacja skupiała materię do postaci gwiazd, galaktyk i czarnych dziur. Stale jest jednak mniejsza, niż mogłaby być; stan o naprawdę dużej entropii wyglądałby jak pusta przestrzeń.
14. Inflacja i multiświat 396
Regularny stan wczesnego Wszechświata można wyjaśnić za pomocą inflacji - okresu ogromnie przyspieszonej ekspansji na początku. Pojawienie się inflacji wskazywało jednak, że Wszechświat powstał w stanie o bardzo niskiej entropii, zatem sama inflacja nie daje odpowiedzi na nasze pytanie. Otwiera jednak nowe możliwości w postaci wiecznej inflacji i multiświata.
Prolog
15. Do przeszłości przez jutro (Tbepast through tomorrow) 426
Istnieje kilka wyjaśnień obserwowanej strzałki czasu w naszym Wszechświecie, między innymi nieodwracalne podstawowe prawa fizyki oraz warunki graniczne istniejące obok praw podstawowych. Aby wyjaśnić strzałkę tylko za pomocą odwracalnych praw, musimy umieścić nasz Wszechświat wewnątrz symetrycznego względem czasu multiświata. Ten i inne spekulatywne scenariusze są przedmiotem obecnie prowadzonych badań.
16. Epilog
Początek Wszechświata i strzałka czasu są głównymi nierozwiązanymi zagadnieniami wiodącymi ku zrozumieniu mechanizmów działania świata naturalnego. Są jednak ważne powody, by przypuszczać, że pewnego dnia zostaną one rozwiązane za pomocą praw fizyki. Dzięki poszukiwaniu tego rozwiązania to wszystko ma sens.
Dodatek: Matematyka
Podziękowania
Przypisy
Bibliografia 460
Indeks