Šajā emuāra ierakstā mēs pētām, vai laiks patiesi plūst tikai taisnā līnijā un kā tā virziens var mainīties Visumā un evolūcijas gaitā.
Kas ir laiks? Hiponas Augustīns teica: "Kad neviens nejautā, es zinu, kas ir laiks; bet, kad mēģinu to izskaidrot, es vairs nezinu." Hiponas Augustīna vārdi trāpīgi norāda uz laika būtību. Lai gan tā būtību ir grūti aptvert, ir skaidrs, ka laiks plūst kā bulta no pagātnes uz nākotni. Šī plūsma caurstrāvo katru mūsu dzīves mirkli, un cilvēka pieredzi strukturē laika ritējums. Pagātne, ko atceramies, nākotne, ko prognozējam, un tagadne, kurā dzīvojam, – tas viss pastāv laika ietvaros.
Zinātniskie pētījumi par laika virzieniem aizsākās tikai mūsdienās, ar divām galvenajām perspektīvām: kosmoloģisko laiku un termodinamisko laiku. Kosmoloģiskais laiks attiecas uz virzienu, kurā Visums izplešas. Termodinamiskais laiks ir jēdziens, kas saistīts ar laika progresēšanu pieaugošas entropijas jeb nesakārtotības virzienā. Šīs divas perspektīvas sniedz būtiskus ietvarus laika jēdziena izpratnei, un katrai teorijai ir unikāla loma tā skaidrošanā.
Kosmoloģiskais laiks, laika jēdziens, kas piemērojams Visumam, tika parādīts, izmantojot Īzaka Ņūtona likumus un Alberta Einšteina relativitātes teoriju. Saskaņā ar Īzaka Ņūtona likumiem, zinot objekta pašreizējo stāvokli — tā pozīciju un ātrumu —, mēs varam noteikt tā nākotnes vai pagātnes stāvokli. Tomēr, piemērojot šos likumus visam Visumam, kļūst neiespējami noteikt, vai laika virziens norāda uz pagātni vai nākotni. Citiem vārdiem sakot, pat ja pieņemtu, ka laiks plūst atpakaļ, objektu kustība joprojām šķistu pakļauta Īzaka Ņūtona likumiem. To sauc par laika simetriju. Piemēram, kosmosa zondes uzņemti planētu kustības filmas materiāli tiktu atskaņoti perfekti neatkarīgi no tā, vai tie tiktu atskaņoti uz priekšu vai atpakaļ, un joprojām labi atbilstu Īzaka Ņūtona likumiem. Tāpēc Ņūtona likumi vien nevar pienācīgi izskaidrot kosmoloģiskā laika virzību, kas, domājams, virzās pašreizējā Visuma izplešanās virzienā.
Turklāt pat Alberta Einšteina relativitātes teorija, kas līdz šim vislabāk izskaidro Visuma izplešanos, nespēj sniegt pienācīgu laika virziena skaidrojumu. Lai gan Alberta Einšteina relativitātes teorija sniedza revolucionāru ieguldījumu, no jauna definējot laika un telpas attiecības un izskaidrojot Visuma darbību, tā joprojām atstāj nepilnības attiecībā uz laika asimetriju. Šis ierobežojums ir pamudinājis zinātniekus meklēt jaunu vienotu teoriju un pieprasa dziļāku izpratni par to, kā darbojas laiks.
Tikmēr termodinamiskais laiks attiecas uz laiku, ko apraksta Otrais termodinamikas likums. Saskaņā ar šo likumu dabas parādības virzās virzienā, kurā enerģija izkliedējas un entropija palielinās. Tāpat kā keramikas pods saplīst, kad tas tiek nomests uz grīdas, vai dūmi, kas paceļas telpā, pakāpeniski izklīst un izplatās tālāk uz āru, atverot logu, daba virzās uz maksimālas nesakārtotības stāvokli. Šajos piemēros novērotais laiks ir neatgriezenisks, tāpēc to sauc par neatgriezenisku laiku. Šo dabas parādību virziens precīzi atbilst termodinamiskā laika virzienam. Šis likums izskaidro laika virzību, ko mēs piedzīvojam ikdienas pasaulē, neatkāpjoties no realitātes.
Reizēm termodinamikas otrais likums var šķist problemātisks. Tas šķiet pretrunā ar evolūcijas teoriju, kas postulē, ka dzīvības formas rodas un attīstās par sakārtotiem organismiem. Tas ir tāpēc, ka evolūcija uzskata, ka vienkāršākas dzīvības formas attīstās par sarežģītākām, kas nozīmē kārtības pakāpes palielināšanos. Attiecībā uz šo šķietamo pretrunu Iļja Romanovičs Prigožins pierādīja, ka kārtība var rasties no nesakārtotības, tādējādi izskaidrojot, kā evolūcijas teorija un termodinamikas otrais likums var pastāvēt līdzās. Tas nozīmē, ka dabā ir ne tikai procesi, kuru mērķis ir termiskais līdzsvars — maksimālās entropijas stāvoklis —, bet var parādīties arī nevienlīdzības parādības, kas samazina entropijas pieaugumu. Citiem vārdiem sakot, lai gan visa dabas pasaule neapšaubāmi virzās uz termisko līdzsvaru, nevienlīdzības stāvokļi var rasties noteiktos laiktelpas reģionos.
Piemēram, kad tintes piliens tiek iemests ūdenī, galīgais stāvoklis kļūst par gaišas krāsas līdzsvara stāvokli. Tomēr, novērojot procesu, atklājas raksti un struktūras, kas rodas, tintei izplatoties. Šis ir tieši viens no nevienmērīga stāvokļa piemēriem, kas īslaicīgi rodas ūdenī. Arī evolūcijas teorija tiek uzskatīta par parādību, kas atbilst šim procesam, kurā nevienmērīgi stāvokļi saglabājas. Šādi izskaidrojot, Otrais termodinamikas likums var pastāvēt līdzās evolūcijas teorijai, vienlaikus efektīvi izskaidrojot ikdienas laika virzību. Turklāt šis otrā termodinamikas likuma aspekts liek domāt, ka laika virzība neseko tikai entropijas pieaugumam; lokāli var pieaugt kārtība un sarežģītība. Tas saskan ar dažādām dabas parādībām, kas notiek mums apkārt, un tam ir izšķiroša loma dzīvības un evolūcijas sarežģītības izpratnē.
Bet kas notiek, ja mēs paplašinām šo Otro likumu uz visu Visumu? Galu galā Visums progresēs no zemas entropijas stāvokļa uz augstas entropijas un nesakārtotības stāvokli. Ja šis entropijas pieauguma process turpināsies bezgalīgi, Visums sasniegs maksimālās entropijas stāvokli — stāvokli, ko sauc par siltuma nāvi, kurā visa izmantojamā enerģija ir pilnībā izkliedēta un nekāda turpmāka aktivitāte nenotiek. Šis siltuma nāves stāvoklis ir laika galīgais beigu punkts. Tomēr šī interpretācija neņem vērā gravitācijas spēku, kas darbojas Visuma izplešanās procesā. Tāpēc tā paliek tikai hipotēze un precīzi neapraksta Visuma faktisko laiku.
Līdzīgi, termodinamikas otrajam likumam piemīt skaidrojošais spēks tikai ikdienas pasaulē; tas nespēj pienācīgi izskaidrot laika virzību, kas piemērojama visam Visumam. Tāpat arī iepriekš aprakstītie Īzaka Ņūtona likumi un relativitātes teorija nevar izskaidrot kosmoloģiskā laika virzību. Laika jēdziens ir daudz sarežģītāks nekā tas, ko mēs piedzīvojam ikdienas dzīvē, un tas prasa daudz vairāk pētījumu un tā būtības izpratni. Lai nonāktu pie patiesa laika virzības skaidrojuma, ir nepieciešama vienota teorija, kas vienlaikus var izskaidrot gan ikdienas laika virzību, gan laika virzību, kas piemērojama visam Visumam. Šādas teorijas izstrāde ir liels izaicinājums, ar ko saskaras mūsdienu zinātne.
