Обратимость и необратимость

В предыдущих двух частях дипломной работы мы рассматривали достижения теории относительности и квантовой физики, которые описывают лишь обратимые во времени природные процессы. Если мы начнём просматривать видеоролик, в котором сталкиваются бильярдные шары, а ролик по очереди будет прокручиваться назад и вперёд, то невозможно будет понять, какое направление было первоначальным, поскольку законы механики выполняются в обоих случаях. Прошлое и будущее, таким образом, неразличимы. Подобные явления происходят на уровне элементарных частиц.

В случае рассмотрения системы с большим числом частиц процессы становятся необратимыми. Если бросить каплю раствора марганца в стакан с чистой водой, то произойдёт необратимое выравнивание концентраций воды и марганца. Здесь прошедшее и будущее различаются. Протекание необратимых процессов от порядка к беспорядку указывает на направленность времени.

Необратимые процессы подчиняются второму началу термодинамики: в закрытой системе все процессы направлены на увеличение энтропии. Высокоупорядоченная система характеризуется низкой энтропией и высоким объёмом информации, а беспорядочная - высокой.

Зародившееся с середины XX века новое направление - физика неравновесных процессов внесло такие понятия как самоорганизация и диссипативные процессы. Оказывается, что необратимость приводит к новым явлениям: образованиям вихрей, химическим колебаниям, лазерному излучению, к когерентному, связанному состоянию частиц, характеризующемуся минимальной энтропией. Лазерное излучение - первое из обнаруженных явлений самоорганизации материи, не поддающееся описанию через законы классической физики.