«Αν βγεις έξω το χειμώνα ελαφρά ντυμένος, θα κρυώσεις». Κοινή λογική. Ο λαός είναι θυμόσοφος. Έχουμε καταφέρει να επιβιώσουμε και να εξελιχθούμε ακούγοντας τις συμβουλές της γιαγιάς, αλλά και όλοι τριγύρω τρέχουν να μας προστατεύσουν από απερισκεψίες, εφαρμόζοντας έναν άγραφο κανόνα συμβουλών, μέσα από τη λαϊκή σοφία.Μέσα από την τεχνική του try and error (προσπάθεια και λάθος) έχουμε οικοδομήσει μια κοινωνία η οποία γνωρίζει την αλήθεια, κάνει αποδεκτή εκείνη την πραγματικότητα που πιστεύουν οι πολλοί, επικροτεί όσους συμπορεύονται, ενώ ως άλλη αυτοάμυνα περιθωριοποιεί και κατηγορεί για δεισιδαιμονίες (ο τρελός του χωριού) όσους αποκλίνουν. Η κοινή λογική ορίζει κάθε πραγματικότητα και σε τελική ανάλυση αποφασίζει για την εγκυρότητά της. Αυτό το μωσαϊκό κυρίαρχων τάσεων, απόψεων και συμπεριφορών πρέπει όλοι να το λαμβάνουμε υπόψη και να μην αμφισβητούμε τη δύναμή του. «Μια πραγματικότητα είναι αληθινή για σένα, όταν δρας μέσα στους δικούς της όρους. Όλα τα υπόλοιπα είναι απλώς κουβέντες. Είναι έγκυρη πραγματικότητα όταν, χρησιμοποιώντας την, μπορείς να επιτύχεις τους στόχους που είναι αποδεκτοί σ΄ αυτή», γράφει ο Lawrence LeShan.
Κάθε ιδέα, κάθε πρόταση θα πρέπει να γίνει αποδεκτή από ένα συμβούλιο κριτών. Θα πρέπει να αναμετρηθεί με το δυνατότερο αντίπαλο, όπως ποιητικά θα έλεγε ο Πόε, την κοινή λογική. Μπορεί να είναι δύσκολο να πάρεις Νόμπελ, αλλά είναι πραγματικά ακατόρθωτο να νικήσεις την ανθρώπινη βλακεία (Άλμπερτ Αϊνστάιν). Οι πεποιθήσεις και οι αντιλήψεις μας, όμως, έχουν ένα όριο: τις αισθήσεις μας. Ένας μεγάλος θεωρητικός φυσικός προσπάθησε να συγκρουστεί με αυτό το όριο και να διευρύνει την αντίληψή μας. Και ήρθε αντιμέτωπος με τη νέμεση όλων αυτών των ξεχωριστών ανθρώπων, την κατάθλιψη. Κάτω από την πίεση και την άδικη κριτική, στο τελευταίο οχυρό που ορθώνεται πριν σπάσει το κατεστημένο, οι πιο ευαίσθητες ψυχές μπορεί να λυγίσουν. Μην τις κατηγορήσουμε για αδυναμία, αλλά ας αναδείξουμε το έργο τους.
Όλοι οι νόμοι της Φυσικής είναι αντιστρεπτοί, δηλαδή δεν κάνουν καμία διάκριση μεταξύ της κατεύθυνσης του χρόνου προς τα εμπρός, προς το μέλλον και της προς τα πίσω, προς το παρελθόν. Τόσο η κλασική φυσική του Νεύτωνα όσο και η φυσική του 20ού αιώνα με την κβαντική μηχανική και την θεωρία της Σχετικότητας, εκφράζονται μέσω εξισώσεων, οι οποίες είναι συμμετρικές ως προς τον χρόνο, είναι λοιπόν αντιστρεπτές και αιτιοκρατικές. Η μόνη που παρουσιάζει μια ροή γεγονότων είναι η θερμοδυναμική, η οποία είχε θέσει το πρόβλημα των μη αντιστρεπτών διαδικασιών. Συγκεκριμένα, ο δεύτερος Νόμος ορίζει ότι η θερμότητα ρέει πάντα αυθόρμητα από τα θερμά στα ψυχρά σώματα και ποτέ από τα ψυχρά στα θερμά χωρίς να δαπανήσουμε ενέργεια. Η ροή της θερμότητας, λοιπόν, έχει μόνο μία κατεύθυνση, και επομένως η παραπάνω διαδικασία παρουσιάζει ασυμμετρία στο χρόνο.
Μέσω του δεύτερου θερμοδυναμικού νόμου εισάγεται η έννοια της εντροπίας, ως το μέτρο της αταξία που παρατηρείται στο σύστημα και χαρακτηρίζει τις μη αντιστρεπτές μεταβολές (αυτές που το σύστημα δεν μπορεί να επιστρέψει στην αρχική του κατάσταση), οι οποίες κυριαρχούν στο Σύμπαν. Στην απλή περίπτωση ενός θερμού σώματος που βρίσκεται σε επαφή με ένα ψυχρό σώμα, η εντροπία ορίζεται ως η θερμική ενέργεια διαιρεμένη με τη θερμοκρασία. Όμως, παρατηρείται ότι η εντροπία που θα κερδίσει το ψυχρό σώμα είναι μεγαλύτερη από αυτή που θα χάσει το θερμό, διότι, ενώ η ποσότητα της θερμικής ενέργειας που ανταλλάσσεται είναι η ίδια, οι θερμοκρασίες τους διαφέρουν. Άρα, η συνολική εντροπία ολόκληρου του συστήματος —ψυχρό και θερμό σώμα μαζί— τελικά αυξάνεται. Μια διατύπωση, συνεπώς, του Δεύτερου Νόμου της θερμοδυναμικής είναι ότι η εντροπία ενός τέτοιου συστήματος δεν μειώνεται ποτέ, αφού μείωση της εντροπίας θα σήμαινε ότι κάποιο ποσό θερμότητας είχε μεταφερθεί αυθόρμητα από το ψυχρό στο θερμό σώμα. Μάλιστα, στην περίπτωση των μη αντιστρεπτών μεταβολών, η εντροπία αυξάνεται. Επομένως, η αύξηση της εντροπίας ορίζει ένα βέλος του χρόνου, μια ροή κατεύθυνσης των γεγονότων.
Γεννημένος στη Βιέννη το 1844, ο Μπόλτζμαν θεωρείται ο πατέρας της κινητικής θεωρίας των αερίων, αυτός δηλαδή που περιέγραψε τον τρόπο κίνησης των μορίων ενός αερίου. Προερχόμενος από οικογένεια ωρολογοποιών, ήταν ο πρώτος που ερμήνευσε γιατί «ο συμπαντικός χρόνος τρέχει μόνο προς μία κατεύθυνση, αυτή του μέλλοντος».
Ο Μπόλτζμαν συσχέτισε την εντροπία με την πιθανότητα μιας κατάστασης, δίνοντας έτσι μια στατιστική έννοια της εντροπίας, μέσω του τύπου S = K log W όπου S είναι η εντροπία, Κ η σταθερά του Μπόλτζμαν και W η πιθανότητα να βρεθεί το σύστημα στην κατάσταση που βρίσκεται σε σχέση με όλες τις δυνατές καταστάσεις που θα μπορούσε να βρίσκεται (θερμοδυναμική πιθανότητα). Όλοι ξέρουμε ότι αν ένα ποτήρι πέσει (πριν πέσει τάξη, μικρή εντροπία), θα σπάσει (αταξία, μεγάλη εντροπία). Το αντίθετο δεν μπορεί να συμβεί. Δηλαδή δεν γίνεται τα θραύσματα να γίνουν ποτήρι, σαν να παίζουμε ένα βίντεο ανάποδα. Η βεβαιότητά μας για την παραπάνω διαδοχή γεγονότων είναι τόσο ισχυρή που αν συνέβαινε το αντίθετο, απλά θα το απέρριπτε ο εγκέφαλός μας. Όμως, σύμφωνα με το Μπόλτζμαν, η παραπάνω διαδικασία απλά είναι λιγότερο πιθανή να γίνει, όχι όμως ακατόρθωτη. Είναι τρελό να πιστεύουμε ότι μέσα στο κατακαλόκαιρο θα παγώσει μια λίμνη. Κι όμως, ο Μπόλτζμαν αυτό πίστευε. Πίστευε ότι οι κινήσεις των σωματιδίων της ατμόσφαιρας και της λίμνης είναι τυχαίες. Η κατάσταση να είναι υγρή η λίμνη συγκεντρώνει μεγαλύτερη αταξία στις κινήσεις των σωματιδίων, άρα και εντροπία, άρα είναι η πιο πιθανή. Αλλά υπάρχει μια μικρή πιθανότητα, αφού είναι τυχαίες οι κινήσεις των σωματιδίων να προσανατολιστούν έτσι ώστε να μας δώσουν την κατάσταση παγωμένη λίμνη (που έχει μικρή εντροπία). Μια πρόταση που ανατρέπει την κοινή αίσθηση και τη λογική του δεύτερου νόμου. Ό,τι δεν παρατηρείται δεν σημαίνει ότι δεν μπορεί να πραγματοποιηθεί. Τα μόρια των αερίων δεν έχουν λογική.
Δυστυχώς το έργο του δεν αναγνωρίστηκε όσο ζούσε, καθότι η σύγχρονη επιστημονική κοινότητα αρνούνταν την ύπαρξη των μορίων, κάτι που θα είχε ως συνέπεια την κατάρρευση της θεωρίας του. Αυτό είχε ως συνέπεια να αναλώσει ένα μεγάλο μέρος της ζωής του προσπαθώντας να αποδείξει την ορθότητα της θεωρίας του, ερχόμενος διαρκώς σε συγκρούσεις, καθώς ο ίδιος αντιλαμβανόταν ότι είχε δίκιο. Μάλιστα, όταν οι αντίπαλοί του προσπάθησαν φιλοσοφικά να αποδείξουν ότι η θεωρία του δεν έστεκε, έγινε ο ίδιος φιλόσοφος ώστε να τους αποδείξει ότι κάνουν λάθος. Οι φιλοσοφικές του διαλέξεις ήταν τόσο πετυχημένες, ώστε ακόμα και ο αυτοκράτορας της Αυστρίας τον κάλεσε να μιλήσει στο παλάτι.
Όλα τα παραπάνω δεν θα ήταν πρόβλημα, αν ο Μπόλτζμαν δεν έπασχε από διπολική διαταραχή, την κοινώς λεγόμενη μανιοκατάθλιψη. Σύμφωνα με τοstress.gr «η διπολική διαταραχή θεωρείται μια διαταραχή της εγκεφαλικής λειτουργίας, η οποία φέρει ασυνήθιστες εναλλαγές της συναισθηματικής διάθεσης, της δραστηριότητας και της γενικότερης λειτουργικότητας του ατόμου. Σε αντίθεση με τη συνήθη μεταβλητότητα της διάθεσης, τα «πάνω» και τα «κάτω», στην περίπτωση της διπολικής διαταραχής, οι εναλλαγές αυτές έχουν ιδιαίτερα σοβαρό χαρακτήρα. Συνοδεύονται από σημαντική έκπτωση στον κοινωνικό και επαγγελματικό τομέα της ζωής του ατόμου ακόμη και μερικές φορές και από αυτοκαταστροφική συμπεριφορά και τάσεις αυτοκτονίας. Ο κίνδυνος νόσησης από μανιοκατάθλιψη ανέρχεται, κατά μέσο όρο, στο 1% στην διάρκεια τη ζωής. Μια δεδομένη χρονική στιγμή, 0.3%-0.5% του γενικού πληθυσμού μπορεί να πάσχει από μανιοκατάθλιψη. Εμφανίζεται συνήθως περί το τέλος της εφηβείας ή νωρίς στην ενήλικη ζωή, ενώ δεν αποκλείεται τα πρώτα συμπτώματα να παρουσιαστούν κατά την παιδική ηλικία ή ακόμη και πολύ αργότερα. Συνήθως δε γίνεται άμεσα αντιληπτή η νοσηρότητα των συμπτωμάτων. Πολλοί άνθρωποι υποφέρουν χρόνια, πριν γίνει η διάγνωση και εφαρμοσθεί η κατάλληλη θεραπεία. Η μανιοκατάθλιψη επηρεάζει τόσο τη συναισθηματική διάθεση όσο και τη λογική σκέψη. Κινητοποιεί ανεπιθύμητες ή ακραίες συμπεριφορές και συχνά περιορίζει την ίδια την επιθυμία, τη θέληση του ατόμου να ζήσει. Αν και θεωρείται ότι έχει κυρίως νευροβιολογική βάση, το άτομο βιώνει την ψυχολογική διάσταση του προβλήματος. Ακόμη και στις περιπτώσεις που το άτομο παρουσιάζει ευφορία, αυτή δεν είναι ευχάριστη και το άτομο πραγματικά υποφέρει».
Οι κρίσεις του Μπόλτζμαν ήταν γνωστές στους συναδέλφους του, όπως αναφέρει η Μάιτνερ, αλλά εντούτοις ο πόλεμος δεν σταμάτησε. Κατά τη διάρκεια της καριέρας του αναγκάστηκε να αλλάξει διάφορες πόλεις ώστε να αποφύγει κακεντρεχείς ανθρώπους που του δημιουργούσαν προβλήματα, ενώ το τελειωτικό χτύπημα ήρθε το 1906, όταν ένας πρώην μαθητής του θεώρησε ότι απέδειξε την μη ύπαρξη των μορίων στηριζόμενος στη θεωρία του Χερτζ για τον ηλεκτρομαγνητισμό. Μετά από τρεις μήνες ο Μπόλτζαμν αυτοκτόνησε. Δυστυχώς η μανιοκατάθλιψη δεν κάνει διακρίσεις, αλλά, όπως όλες οι ασθένειες χτυπάει οποιαδήποτε πόρτα. Μετά από δύο χρόνια αποδείχτηκε οριστικά η ύπαρξη των μορίων και ο Μπόλτζμαν, έστω και μετά θάνατον δικαιώθηκε για την πίστη στη θεωρία του.
Το ερώτημα του δεύτερου θερμοδυναμικού νόμου όμως παραμένει: η εντροπία του σύμπαντος θα αυξάνεται για πάντα; Και γιατί ο χρόνος δεν γυρίζει προς τα πίσω παρά έχει προτιμητέα κατεύθυνση;
Πλήθος επιστημόνων ασχολήθηκε προσπαθώντας να δώσει απάντηση. Πρώτος, το 1927 ο βρετανός αστρονόμος Arthur Eddington όρισε το βέλος του χρόνου, μελετώντας την οργάνωση των ατόμων, των μορίων, και των οργανισμών: «Σχεδιάστε ένα βέλος αυθαίρετα. Εάν καθώς ακολουθούμε τη φορά του βέλους βρίσκουμε ολοένα και περισσότερα τυχαία στοιχεία στην κατάσταση του σύμπαντος, τότε το βέλος δείχνει προς το μέλλον, εάν τα τυχαία στοιχεία μειώνονται το βέλος δείχνει προς το παρελθόν. Αυτή είναι η μόνη διάκριση που είναι γνωστή στη φυσική. … Θα χρησιμοποιήσω τη φράση «Το βέλος του χρόνου» για να εκφράσω αυτήν τη μονόδρομη ιδιότητα του χρόνου που δεν έχει κανένα ανάλογο στο διάστημα». Μετά, καταλήγει στο συμπέρασμα ότι το βέλος του χρόνου είναι μια ιδιότητα μόνο της εντροπίας. Ορίζει τρία βέλη του χρόνου: Το θερμοδυναμικό, που προβλέπεται από το δεύτερο νόμο της θερμοδυναμικής, που λέει ότι σε ένα απομονωμένο σύστημα η εντροπία αυξάνεται μόνο με το χρόνο και δεν θα μειωθεί ποτέ. Αυτή η ασυμμετρία μπορεί να χρησιμοποιηθεί εμπειρικά για να διακρίνουμε μεταξύ του μέλλοντος και του παρελθόντος. Το κοσμολογικό που δείχνει προς την κατεύθυνση της διαστολής του σύμπαντος και το ψυχολογικό ή αντιληπτό, το οποίο σχετίζεται με τη μνήμη των ανθρώπων από το παρελθόν προς το μέλλον. Το ψυχολογικό βέλος κινείται πάντα από το γνωστό (παρελθόν) προς το άγνωστο (το μέλλον). Οι επιθυμίες, τα όνειρα, και οι ελπίδες, φαίνονται για τον παρατηρητή να βρίσκονται στο μέλλον.
Ο βραβευμένος με Νόμπελ Χημείας το 1977 Ρώσος επιστήμονας Ίλια Πριγκοζίν για τη συνεισφορά του στη θερμοδυναμική σε καταστάσεις μη ισορροπίας, θεωρεί ότι θεμελιώδεις έννοιες για τη διατύπωση φυσικών θεωριών είναι μεταξύ άλλων το βέλος του χρόνου και η μη αντιστρεπτότητα. Εξάλλου, όπως τονίζει ο ίδιος, «όπως προκύπτει από την μελέτη της Φύσης οφείλουμε να συνδέσουμε την μη αντιστρεπτότητα και το βέλος του χρόνου με μία νέα διατύπωση των νόμων της Φύσης, η οποία θα είναι πιθανοκρατική. Μια τέτοια περιγραφή, μας παρέχει τις αρχές που θα μας επιτρέψουν στο μέλλον να ανιχνεύσουμε την δομή του Σύμπαντος». Αποδέχτηκε τη λύση του Μπόλτζμαν ότι «υπάρχει μη αντιστρεπτότητα αλλά πρέπει να προέρχεται από προσεγγίσεις που είμαστε αναγκασμένοι να κάνουμε στους βασικούς κανόνες που είναι χρονικά αντιστρεπτοί. Όμως, οι μελέτες δείχνουν ότι η μη αντιστρεπτότητα παίζει εποικοδομητικό ρόλο. Δημιουργεί μορφή. Δημιουργεί ανθρώπινα όντα. Πώς θα μπορούσε η απλή άγνοιά μας για τις αρχικές συνθήκες να είναι η αιτία γι ‘ αυτό; Η άγνοιά μας δεν μπορεί να είναι η αιτία που υπάρχουμε. Δεν γίνεται αν μπορούσαμε απλώς να αυξήσουμε τις γνώσεις μας, να φτιάξουμε έναν υπολογιστή αρκετά ισχυρό ώστε να γράψουμε εξισώσεις για την κίνηση όλων των αντιστρεπτών και πιθανοκρατικών μεμονωμένων μορίων που συνθέτουν ένα σύστημα, να εξαφανιζόταν η άγνοιά μας και η αυταπάτη της μη αντιστρεπτότητας να έμενε μετέωρη και μαζί της η ζωή, η εξέλιξη, ο θάνατος και ο ίδιος ο χρόνος να εξαφανίζονταν. Αυτό είναι παράδοξο. Καταλήγει, δηλαδή ότι «όλοι οι νόμοι της φυσικής πρέπει να είναι συμβατοί με το βέλος του χρόνου και τα διάφορα επίπεδα περιγραφής τους να οδηγούν στην ίδια μελλοντική κατάσταση».
Πιο πρόσφατα, ο Στήβεν Χόκινγκ ασχολήθηκε με το βέλος του χρόνου (έγραψε μάλιστα ένα εκλαϊκευμένο βιβλίο με αυτόν τον τίτλο), και υποστηρίζει ότι το θερμοδυναμικό και το ψυχολογικό βέλος του χρόνου δεν πρόκειται να αντιστραφεί ποτέ, ακόμα και αν κάποτε το Σύμπαν σταματήσει να διαστέλλεται.
Ο Μπόλτζμαν ήταν πρωτοπόρος και προσπάθησε με νόμους και μηχανική να ερμηνεύσει αυτό που όλοι αποδέχονταν εμπειρικά. Ο τρόπος στοιχειοθέτησής του και η αμφισβήτηση είναι το θεμέλιο της επιστήμης. Συγκρούστηκε, ξεπέρασε τα όριά του, λύγισε. Παρόλα αυτά, το φωτεινό του πνεύμα, οδήγησε τους επόμενους. Και όλοι όσοι ασχολούνται έστω και λίγο με τη θεωρητική φυσική, μπορούν να αναφωνήσουν μαζί του ότι «οι θεωρητικοί εκδικούνται» (Μπόλτζμαν, κλείνοντας τη διατύπωση του νόμου του).
