tiistai 26. helmikuuta 2019

Ajan arvoitus II: Rovelli ja entropia


Carlo Rovellin erikoisalaa on silmukkakvanttigravitaatio, joka on yksi yrityksistä kehittää painovoimalle kvanttiteoria. Hänen tutkimuksensa edustaa nykyfysiikan kehityslinjaa, joka pyrkii pääsemään yleistä suhteellisuusteoriaa pidemmälle. Niinpä onkin vähän yllättävää, että hän päätyy kirjassaan Ajan luonne (Tähtitieteellinen yhdisty Ursa, 2018) kannattamaan pohjimmiltaan näkemystä, joka on esitetty jo lähes sata vuotta sitten.

Kirjan alkupuolella Rovelli käsittelee suhteellisuusteorian tuomia näkökulmia ajan käsitteeseen, esimerkiksi ajan suhteellisuutta, sen kulkunopeuden riippuvuutta liiketilasta ja painovoimakentästä: kaikille yhteistä nykyhetkeä ei ole. Tosin Rovelli on itse ollut mukana kirjoittamassa artikkelia (Maroun & Rovelli 2015), jossa väitetysti osoitetaan, että suhteellisuusteoria on mahdollista esittää myös sellaisessa muodossa, jossa on olemassa universaali aika ja toisaalta prosesseissa ilmenevä "metabolinen aika", jossa esiintyvät suhteellisuusteoriasta tutut aikadilataatiot. Rovelli ei kuitenkaan pidä tätä lähestymistapaa hedelmällisenä, ehkä hän kokee tällaisen järjestelyn tarpeettomaksi monimutkaistukseksi.

Samaan tapaan kuin Arthur Eddington jo vuonna 1928, Rovelli liittää ajan kulumisen ja kulkusuunnan entropian käsitteeseen. Hän ei
tosin mainitse Eddingtonia kertaakaan. Entropia on mitta fysikaalisen systeemin epäjärjestykselle, termodynamiikan toisen pääsäännön mukaan suljetun systeemin kokonaisentropia säilyy vakiona tai lisääntyy. Tämä lähestymistapa aikaan on sukua jo Aristoteleen esittämälle näkemykselle, jonka mukaan jos mitään ei tapahdu, ei aikaakaan kulu.

Rovelli johtaa oman näkemyksensä silmukkakvanttigravitaation pohjalta. Siinä rakeisessa muodossa eli hiukkasina olevat kentät eivät ole avaruudessa, vaan niiden vuorovaikutukset muodostavat avaruuden ja ajan. Riittävän pienessä mittakaavassa ei hänen mukaansa aikaa ole olemassakaan, vaan se ilmenee vasta suuremman mittakaavan tarkasteluissa. Ja niissä tulee esiin entropia: "Jälkiä on olemassa menneisyydestä mutta ei tulevaisuudesta vain, koska entropia oli matala menneisyydessä. Mitään muita syitä ei voi olla, koska menneisyyden ja tulevaisuuden välisen eron ainoa lähde on menneisyyden matala entropia." (s. 162)

Rovelli suhtautuu hyvin kielteisesti ajatukseen, jonka mukaan filosofeilla olisi jotakin annettavaa kysymykseen ajan luonteesta, se on hänen mukaansa lähinnä fysikaalinen kysymys, jopa kohtuullisen rajoitetusti määritelty: "Kun emme voi muotoilla ongelmaa tarkasti, se ei useinkaan johdu ongelman syvällisyydestä, vaan siitä, että se on väärä." (s. 195)

Saiko Rovelli minut vakuuttuneeksi siitä, että aikaa ei ole perusteorioiden tasolla olemassa ja että ajan kuluminen johtuu vain entropian lisääntymisestä? Valitettavasti en kokenut Rovellin lopulta osoittaneen mitään suuntaan taikka toiseen. Avainkysymysten suhteen kaikki tuntuu jäävän ilmaan: voiko esimerkiksi siitä, että useimmat fysiikan perusteoriat eivät tunnusta ajan olemassaoloa tai kulkusuuntaa ainakaan mikroskooppisella tasolla, ehdottomasti päätellä ettei sitä ole? Vai voisivatko tunnetusti keskeneräiset teoriamme olla tässä suhteessa puutteellinen kuvaus todellisuudesta? Joissakin Rovellin perusteluissa on jopa kehäpäätelmän makua (esim. ajan suunnan ja entropian yhteys).

Vaikka Rovelli ei saakaan minua vakuuttuneeksi, tekstiä hän kyllä osaa vyöryttää. En tosin ihmeemmin pidä hänen polveilevasta jutustelun omaisesta tyylistään, joka sopisi paremmin luentosaliin tai punaviinilasin tai tuopin ääreen. Hannu Karttusen suomennos vaikuttaa oikein mallikkaalta. 

En ole edellä esittämieni epäilysteni kanssa yksin, seuraavassa blogissa tarkastelen Richard A. Mullerin kirjaa Now: The Physics of Time. Sen mukaan ajan kulumisen yhdistäminen entropiaan on silkkaa hölynpölyä.

Ei kommentteja:

Lähetä kommentti