ადრეული ადამიანების დაკვირვებამ, რომ რაღაც მოვლენები პერიოდულად მეორდება, დროის იდეას ჩაუყარა საფუძველი. მიწათმოქმედები ცაზე ვარსკვლავების განლაგებით და მთვარის ფაზების ცვლილებით ხვდებოდნენ, როდის უნდა დაემუშავებინათ მიწა და როდის აეღოთ მოსავალი. დროის აღსაწერად მათ პირველი კალენდრები შეადგინეს. შუა საუკუნეებისთვის კალენდრებს საათებიც დაემატა, რამაც დროის აღწერა უფრო დეტალური გახადა. შეკითხვაზე, რა არის დრო, უმეტესობა ალბათ საათებსა და კალენდრებზე დავიწყებთ საუბარს. არადა, ისინი მხოლოდ ფიზიკური ობიექტებია, რომლებითაც გარკვეული მოვლენების პერიოდებს ვზომავთ და რაც დროის რეალურ არსზე პასუხს არ იძლევა. არისტოტელემ ჯერ კიდევ ორი ათასი წლის წინ თქვა, რომ „დრო ყველაზე შეუცნობელია შეუცნობელ რაღაცებს შორის“. დღესაც, როგორც არისტოტელეს დროს, არ გვაქვს ამომწურავი პასუხი იმაზე, თუ რა არის დრო და რატომ აქვს მას მიმართულება.

დროის ისარი

ჩაასხით ყავაში რძე და დაინახავთ, როგორ სრულად გაერევა თეთრი რძე შავ ყავას. რამდენიმე წამში რძის სითეთრე და ყავის სიშავე მათი ერთიანობის მოყავისფრობაში გადაიზრდება. დატოვეთ ყავიანი ჭიქა მაგიდაზე და რამდენიმე წუთში ცხელი ყავის ტემპერატურა ოთახის ტემპერატურას გაუთანაბრდება. რამდენიმე დღეში ჭიქიდან წყალი აორთქლდება და მასში მხოლოდ ყავის და რძის ნალექი შემორჩება. რამდენიმე საუკუნეში ჭიქა დაბზარვას და დაშლას დაიწყებს. ხუთ მილიარდ წელში გაზრდილი მზის სიმხურვალე ჭიქის ატომებს დედამიწასთან ერთად ააორთქლებს. მილიარდობით წლის შემდეგ თქვენი ჭიქის, დედამიწის, მზის და ყველა სხვა მატერიის ატომები და მოლეკულები სივრცეში მიმოიფანტება. რამდენიმე ასეული მილიარდი წლის შემდეგ მოლეკულებიც დაიშლება. თქვენი ყავის ჭიქა ენერგიის სხვადასხვა, ნაკლებ კომპლექსური ფორმებით განაგრძობს არსებობას.

სამყაროში ზემოთ აღწერილი პროცესები შეუქცევადია. ეს იმას ნიშნავს, რომ ჭიქები იმსხვრევა, მაგრამ ნამსხვრევები არასოდეს უბრუნდება ჭიქის თავდაპირველ ფორმას. ცხელი ყავა „თავისით“ ცივდება, მაგრამ არასოდეს თბება, თუკი ჩვენ ან მზემ არ გაათბო. ჩვენ ვბერდებით, მაგრამ არ ვახალგაზრდავდებით. გვახსოვს წარსული და არ გვახსოვს მომავალი. ასეთი პროცესები მიუთითებს იმაზე, რომ დროს მიმართულება გააჩნია. დრო მიდის წინ. დროის ისარი მომავლისკენაა მიმართული. 

ამ კადრებში ნათლად ჩანს, რომელ შემთხვევაში მიდის დრო წინ და რომელში უკან.

მიუხედავად იმისა, რომ დამტვრეული ჭიქები არ მთელდება და გასულ ხუთშაბათს ახლიდან ვერ ვიცხოვრებთ, ფუნდამენტურ დონეზე არ გვიპოვია ფიზიკის არც ერთი კანონი, რომელიც დროის ისრის მიმართულებას განსაზღვრავს. ყველა კანონი, რომლის შესახებაც ვიცით, ერთნაირი წარმატებით აღწერს პროცესებს წინ და უკან მიმავალი დროის შემთხვევაში. ელემენტარული ნაწილაკების ურთიერთქმედებისთვის ვიდეოს გადაღება რომ შეგვეძლოს, მისი ყურებისას ვერ გავარჩევდით, ვიდეო უკუსვლითაა თუ წინსვლით. 

ნაჩვენებია ნაწილაკების შეჯახებები. ერთ შემთხვევაში დრო წინ მიდის, მეორეში კი უკან.

ჭიქის გატეხვისგან განსხვავებით, ამ შემთხვევაში დროის წინსვლის და უკუსვლის გარჩევა

შეუძლებელია.

ფუნდამენტურ დონეზე წარსულსა და მომავალს შორის განსხვავება არ არსებობს. ამ მხრივ დრო სივრცეს ჰგავს. წარმოიდგინეთ თავი ღია კოსმოსში. მიმართულების აღმნიშვნელი სიტყვები - მარჯვნივ, მარცხნივ, ზემოთ, ქვემოთ - აზრს კარგავს. ასევე აზრმოკლებული ხდება მომავალსა და წარსულზე საუბარი ფუნდამენტურ დონეზე. 

ღია კოსმოსში მიმართულების აღმნიშვნელი სიტყვები აზრს კარგავს.

და მაინც რატომ იმტვრევა ჭიქები და არ მთელდება? რატომ ვბერდებით და არ ვახალგაზრდავდებით? რა განსაზღვრავს დროის ისრის მიმართულებას მომავლისკენ?

ენტროპია

ვიდეოს მაგალითს რომ დავუბრუნდეთ, ჭიქის გატეხვის კადრების ყურებისას დროის მიმართულება ნათელია - ჭიქა ჯერ მთელია და შემდეგ გატეხილი. მაკროსკოპულ სკალაზე, რომელშიც ჩვენ გვიწევს არსებობა, წარსულსა და მომავალს შორის აშკარა განსხვავებაა. ამის მიზეზი ენტროპიაა. ენტროპია სისტემაში „არეულობის“, ქაოსურობის საზომია და ის ყოველთვის მატულობს. მეცხრამეტე საუკუნის ავსტრიელმა ფიზიკოსმა ლუდვიგ ბოლცმანმა შეიმუშავა თერმოდინამიკის მეორე კანონი, რომლის თანახმადაც, იზოლირებულ სისტემაში ენტროპია მუდამ იზრდება. ყოველდღიურობაში ამ კანონის ეფექტს ვხედავთ, როდესაც ბანქოს დასტას ვჩეხავთ. აუჩეხავი, დაწყობილი დასტა თავისთავად მეტისმეტად განსაკუთრებული მდგომარეობაა და აჩეხვისას პრაქტიკულად შეუძლებელია, რომ ასეთი დასტა მივიღოთ. ეს იმიტომ ხდება, რომ ბანქოს არეული წყობა ბევრად უფრო მეტნაირად მიიღწევა, ვიდრე მისი უნიკალური დალაგებული წყობა - ანუ სისტემა არეულობისკენ მიდის, ენტროპია მატულობს. იგივე ხდება ჭიქის გატეხვის დროსაც. ჭიქის შემადგენელი მატერია უამრავნაირად შეიძლება იყოს გადანაწილებული ნამსხვრევებად, მაგრამ ჭიქის ფორმა მას მხოლოდ ერთ შემთხვევაში აქვს. ენტროპია, ანუ სამყაროს მისწრაფება ქაოსური მდგომარეობისკენ, დროის ისრის გამომწვევი მიზეზია.

მარცხნივ ნაჩვენებია დალაგებული სისტემა, რომელიც უნიკალურია და დაბალი ენტროპია აქვს.

მარჯვნივ ნაჩვენები მაღალენტროპიული წყობა კი მრავალნაირად მიიღწევა.

ამ ყველაფრიდან  გამომდინარეობს ის, რომ დრო მხოლოდ სტატისტიკური ფენომენია. რადგან სისტემაში არეული მდგომარეობა დალაგებულ მდგომარეობაზე უფრო ალბათურია, სისტემა ბუნებრივად მიდის არეულ მდგომარეობამდე. ეს პროცესი კი დროა, რომლის ისარი მომავლისკენ, ანუ მეტი ქაოსურობისკენაა მიმართული.

დროის ისარი ენტროპიის ზრდისკენაა მიმართული.

სამყაროს დასაწყისი და ენტროპია

საქმე უფრო რთულადაა, როდესაც გვიჩნდება შეკითხვა: რატომ ვცხოვრობთ ისეთ სამყაროში, სადაც ენტროპიის კანონი არსებობს? ენტროპიის კანონი რეალურად მხოლოდ იმას ამბობს, რომ სამყარო ხვალ უფრო ქაოსური იქნება, ვიდრე დღეს არის. მაგრამ, რადგან ფუნდამენტური ფიზიკური პროცესები დროის მიმართ სრულიად სიმეტრიულია - არ გაირჩევა მომავალი წარსულისგან, იმავენაირად შესაძლებელია, რომ წარსული უფრო ქაოსური იყოს, ვიდრე მომავალი. სხვაგვარად შეიძლება ასე ვთქვათ: რადგან ენტროპიის კანონი ფუნდამენტურ კანონებს ეფუძნება და ამ კანონებისთვის დროის ისრის მიმართულებას მნიშვნელობა არ აქვს, იმავენაირად სავარაუდოა, რომ ენტროპია (ქაოსურობა) დროის უკუსვლასთან ერთად გაიზარდოს. მაგრამ ვიცით, რომ ეს ასე არ არის, რადგან ჭიქები იმსხვრევა და არასოდეს მთელდება. არაფუნდამენტური პროცესები დროის მიმართ ასიმეტრიულია.

რადგან ეს ასიმეტრია ფიზიკის კანონებით ვერ აიხსნება, პრობლემის ერთადერთი გადაჭრა ისაა, რომ სამყარო დაბადებისას, 14 მილიარდი წლის წინ მეტად განსაკუთრებულ, დაბალენტროპიულ, სრულიად „დალაგებულ“ მდგომარეობაში იყო. ასეთი სამყაროსთვის კი ერთადერთი „გზა“, ენტროპიის კანონიდან გამომდინარე, მეტი ქაოსურობისკენ მიდის. შესაბამისად, დროს მიმართულება გააჩნია. კვერცხი ტყდება, მაგრამ არ მთელდება. ჩაი ცივდება, მაგრამ არ თბება.

დროის ისრის მიმართულების პრობლემის ასეთი გადაჭრა თავისთავად არაა სრულიად დამაკმაყოფილებელი. ვამბობთ, რომ სამყაროს განსაკუთრებული საწყისი მდგომარეობა გვაძლევს მომავლისკენ მიმართულ დროს, მაგრამ რამ გამოიწვია სამყაროს ასეთი დასაბამი, ჯერჯერობით უცნობია. იმედია, ვაჯობებთ დროის სვლას და, სანამ სამყაროში სრული ქაოსი დაისადგურებს, დროულად გავიგებთ, რა არის დრო.

გუგა ვარდიაშვილი - ფიზიკოსი, მათემატიკოსი, მასწავლებელი