Osa času je filozofický termín používaný ke stručnému pojmenování směru a nevratnosti času [1] . Je jasně znázorněna jako časová osa (v kontextu termodynamiky označovaná také jako šipka času ) - koncept , který popisuje čas jako přímku (tedy matematicky jednorozměrný objekt ), nataženou od minulosti do budoucnost . _ Z jakýchkoli dvou neshodných bodů na časové ose je jeden vždy budoucností vůči druhému. Existují tři hlavní časové šipky: termodynamická, kosmologická a vlnová [1] .
Klasická fyzika představuje časoprostor jako přímý produkt jednorozměrného času a trojrozměrného prostoru . Galileovské transformace vždy zachovávají časovou souřadnici (až do posunu). Časová osa je tedy přímka a její body (nazývané časové okamžiky ) jsou parametrizovány jednou časovou souřadnicí .
Přes prokázanou nekonzistenci tohoto zobrazení s fyzikální povahou času se používá při konstrukci univerzální koordinované časové stupnice na Zemi , stejně jako v mnoha vědeckých modelech, které nevyžadují zohlednění konečnosti rychlosti světla. .
V termodynamice je kladen důraz na směr času (nerozdíl mezi minulostí a budoucností). Ve všech procesech existuje rozlišovací směr, kterým procesy samy jdou z uspořádanějšího stavu do méně uspořádaného. Čím větší je řád systému, tím obtížnější je obnovit jej z nepořádku. V izolovaném systému se entropie nesnižuje. Je nesrovnatelně jednodušší sklo rozbít, než vyrobit nové a vložit ho do rámu. Je mnohem snazší zabít živou bytost, než ji přivést zpět k životu, pokud je to druhé možné.
Základní jednosměrnost času je vlastnost, která odlišuje termodynamiku od jiných odvětví fyziky , ale obecně řečeno jde pouze o statistický efekt (podle ergodické hypotézy tráví systém mnohem více času v méně uspořádaném stavu než v uspořádaném při nedostatečně dlouhém pozorování evoluce se tedy bude zdát, že systém má tendenci přejít do méně uspořádaného stavu) .
Někteří autoři se domnívají, že rozdíl mezi minulostí a budoucností nevzniká kvůli zákonům, které řídí změnu ve fyzickém systému, ale kvůli okrajovým podmínkám, které mohou popsat stav fyzického systému. [2] [3]
V moderních fundamentálních teoriích fyziky - teorii relativity a kvantové teorii pole ( viz ) - se směr času v zásadě ničím nerozlišuje.
Invariance směru času ve vztahu k obecné relativitě je poměrně kontroverzní koncept. Například gravitační vlny jsou popsány řešeními Einsteinových rovnic vlnového typu a vzhledem k existující geometrii prostoru nemůže být proces vyzařování gravitačních vln zcela analogický procesu absorpce. Při zvažování těchto procesů lze tedy jasně rozlišit osu (šipku) času (jinými slovy odlišit minulost od budoucnosti).
V teorii relativity existuje pouze částečné uspořádání časoprostorových bodů v čase. Pokud jde o dvě události, nemůžeme vždy říci, která leží v minulosti a která v budoucnosti, takže neexistuje žádná časová osa v obvyklém smyslu. Události o daném se dělí na budoucí – které lze ovlivnit, minulé – které jej ovlivňují a nejisté – ani jedno, ani druhé.
Srovnatelným pojmem je světočára , na které je definován správný čas , ale každé těleso má svůj vlastní . Ve speciální relativitě (stejně jako ve většině modelů zakřiveného časoprostoru v obecné relativitě) je zachován časový řád. Tedy pokud se světočáry dvou těles protínají ve dvou bodech časoprostoru, tak jedna z nich je minulostí z pohledu obou těles a druhá budoucnost. Obecná teorie relativity sice nezakazuje vícenásobné průniky světových linií v rozporu s časovým řádem, a dokonce ani sebeprotínání světové linie (viz cestování v čase ), použitelnost takových modelů časoprostoru na skutečný fyzický svět je sporná. . Dá se předpokládat, že existuje několik dimenzí. Tyto osy jsou dimenzemi času. Tyto osy se mohou protínat v jednom bodě.