Dyr, planter, mennesker – alle ældes de og ender med at dø. Det samme gælder for en stjerne, som “fødes” ud af en stor gas-sky og ender sine dage, når den er brændt ud, som regel efter nogle milliarder år (men hurtigere for tunge stjerner). Dette er alt sammen velkendt. I fag som biologi og geologi er tidsudvikling et helt centralt begreb, hvad enten man taler om en celles eller et individs livscyklus, skabelsen af bjerge og geologiske aflejringer, eller evolutionen i det hele taget. Det, at tiden kun kan gå én vej, kaldes irreversibilitet. Omvendt er en reversibel proces et forløb, som godt kan gå baglæns. Selvom nogle processer er reversible, så kan der ikke være tvivl om, at Verden som sådan er irreversibel.

Ellers ville vi en gang imellem opleve at døde dyr kom til live og blev yngre med tiden for at ende med at blive født.

Hvad er så mysteriet? Det er, at fysikkens helt grundlæggende naturlove alle er reversible. Det gælder, hvad enten vi taler om mekanikkens grundligninger (opstillet af Newton i 1680’erne), elektromagnetismens grundligninger (opstillet af Maxwell i 1860’erne) eller kvantemekanikken, som blev udviklet af en række fremragende fysikere i løbet af 1920’erne.

Vi kender det godt fra hverdagen: Tænk på et pendul, som er sat til at svinge frem og tilbage. Her har tiden ingen retning – om pendulet svinger “forlæns” eller “baglæns” kan ikke afgøres. Hvis man filmede pendulet og viste filmen baglæns, ville man ikke kunne se forskel. Pendulet er altså reversibelt. Dette afspejler, at Newtons anden lov, som beskriver bevægelsen, er reversibel.

Og dog. Vi ved jo alle, at pendulet efterhånden går i stå, så tiden har altså en retning. Vi ved også, hvorfor pendulet går i stå. Det er fordi, der er gnidningsmodstand, som langsomt og løbende omdanner pendulets mekaniske energi til varme. Energien forsvinder ikke, for varme er en energiform. Det, der sker, er, at atomerne i pendulophænget (og i luften) kommer til at bevæge sig lidt hurtigere i takt med, at pendulet går i stå.

Entropien stiger, siger man. Einstein kunne angiveligt forestille sig, at alle naturlove eventuelt må justeres, efterhånden som forskerne bliver klogere, ligesom han selv modificerede Newtons gravitationslov. Bortset fra loven om, at entropien aldrig kan aftage for et isoleret system (det vil sige et, som ikke vekselvirker med sine omgivelser). Denne lov må stå uforandret til evig tid, mente han: Det er umuligt at forestille sig, at entropien kan aftage for et makroskopisk system.

Entropi og sandhed

Ovenstående er ikke bare snak – entropi er en veldefineret størrelse, der kan bestemmes ved hjælp af eksperimenter ligesom for eksempel vægten af en ting. Står du med et glas vand i hånden, har vandet en bestemt entropi. Opvarmes vandet, stiger entropien. Disse erkendelser har været en grundlæggende del af fysikken og kemien siden anden halvdel af 1800-tallet.

Utallige eksperimenter har bekræftet, at entropien aldrig falder for et isoleret system. Blander man 1 liter koldt vand med 1 liter varmt vand, fås 2 liter lunkent vand. Det ved vi alle, men de færreste tænker på, at universets entropi herved stiger og aldrig kommer tilbage til, hvad den var. Vandblanding er en irreversibel proces, for man har aldrig oplevet, at 2 liter lunkent vand pludselig opdeler sig i koldt vand til venstre og varmt vand til højre. Et andet eksempel er, hvis du taber et glas, og det går i stykker. Man har aldrig observeret, at stumperne spontant samler sig, og glasset hopper tilbage i hånden, selvom det ikke i sig selv ville være i modstrid med loven om energiens bevarelse.

Hvordan kan det være, at entropien aldrig kan aftage, når atomers og molekylers opførsel er styret af naturlove, hvor tiden lige så godt kan gå baglæns som forlæns? Nu bliver det lidt filosofisk, for her er det nyttigt at skelne mellem to forskellige sandhedsbegreber: ontologiske sandheder og pragmatiske sandheder.

En ontologisk sandhed er udsagn, som umuligt kan være forkert. For eksempel kan man ikke forestille sig en verden, hvor 3 gange 4 er 13. En pragmatisk sandhed er en erkendelse, som er rigtig for alle praktiske formål, for eksempel at man ikke overlever, hvis man falder ud af en flyvemaskine i 8 kilometers højde. Det er en interessant diskussion, om eksempelvis kvantemekanikkens grundligning er en ontologisk eller en pragmatisk sandhed. Men de fleste fysikere er enige om, at paradokset om entropiens vækst, der trodser de underliggende loves reversibilitet, skyldes, at denne lov ikke er en ontologisk sandhed. Med andre ord: Entropien kan godt aftage. Det er ikke principielt umuligt, men bare helt enormt usandsynligt. At glasset, som er tabt på gulvet, samler sig og hopper tilbage i hånden kan godt ske, men det er bare så usandsynligt, at det aldrig er observeret – og heller aldrig vil blive det, selv ikke i løbet af mange milliarder år.