الانتروبي ,المبدأ الثاني للترمودينامي و سهم الزمن

 بولتزمان Boltzmann هو واحد من اعظم الفيزيائيين النظريين في العصر الحديث و هو فى رأيى من مصاف نيوتن و اينشتاين. اوصي عند موته ان يُنقش على شاهد قبره المعادلة
S=k ln W.
هذه المعادلة تُعد احدي اهم اكتشافاته و من اهم معادلات الترموديناميك و الفيزياء الاساسية  حيث
 S هو  ما يسمي بالانتروبي و W هو  عدد الحالات الميكروسكوبية لجملة, مثلا غاز, التي لها تفس درجة الحرارة و k هو ثابت كوني يعرف باسم ثابت بولتزمان. اذن الانتروبي يقيس بالضبط احتمال ان تكون الجملة في حالة ماكروسكوبية معينة لانه متناسب مع لوغاريتم عدد الحالات
.
لان عدد الحالات الفوضية غير المرتبة لاي جملة اكثر بكثير من عدد حالاتها المنظمة المرتبة فان احتمال الفوضي هو دائما اكبر من احتمال النظام و عليه فالجملة لا يمكن الا ان توجد في حالة توازن ترموديناميكي,المكافئة لقيمة اعظمية للانتروبي, او في حالة حركة نحو التوازن الترموديناميكي. هذا هو في الحقيقية نص المبدا الفيزيائى الشهير المسمي بالمبدأ الثاني للترموديناميك الذي في صيغة اخري ينص علي ان الانتروبي, انتروبي جملة معزولة, لا يمكن الا ان يزيد في الزمن. للاشارة علينا ان ننبه هنا الي ان المبدأ الثاني للترموديانيك هو القانون الوحيد في الفيزياء الذي لا يحترم التناظر في الزمن بسبب ان الانتروبي   لا يمكنه الا ان يزداد في الزمن و لا يمكن ابدا ان ينقص و عليه فاننا يمكن ان نأخذ الانتروبي كمقياس  او بالاحري كتفسير لاتجاه  سير الزمن في الكون  الذي نلاحظه دوما  يتقدم من الماضي الى المستقبل
.

حول طبيعة اتجاه الزمن, الذي يعرف باسم السهم في الزمن, اي لماذا نري  الزمن دائما يتقدم من الماضي الى المستقبل رغم ان كل معادلات  الفيزياء متناظرة تحت تأثير الانعكاس في الزمن, بمعني انها لا تفرق بين التقدم من الماضي الي المستقبل او التأخر من المستقبل الي الماضي, يقول بولتزمان ببعض التصرف
:
يمكن للمرء أن يفكر في العالم علي انه نظام ميكانيكي عملاق مشكل من عدد هائل من المكونات و امد  اي عمر ممتد علي احقاب طويلة بحيث ان ابعاد الجزء الذي يحتوي علي النجوم الثابته الخاصة بمجموعتنا الشمسية مهملة مع امتداد العالم و كذا الازمان النجمية خاصتنا التي نسميها الدهر مهملة امام امد العالم. اذن في العالم الذي يوجد في حالة توازن ترموديناميكي, و بالتالي ميت حراريا, سيحتوي هنا و هناك علي مناطق صغيرة نسبيا مقاربة لحجم مجرتنا, نسميها العوالم الوحيدة, التي تتأرجح و تتقلب  بشكل ملحوظ خلال الزمن الصغير نسبيا للدهر حول حالة التوازن الترموديناميكي للعالم و في هذه الحالة من المرجح علي قدم المساواة للانتروبي ان يزيد او ينقص. بالنسبة للعالم ككل لا يمكن تمييز الاتجاهيين في الزمن من بعضهما البعض مثل انه لا فرق بين الاعلي و الاسفل في الفضاء. لكن مثل انه في اي نقطة علي الارض, نسمي الاسفل الاتجاه نحو مركز الارض, فان اي كائن عاقل يعيش في احد العوالم الوحيدة, التي ذكرناها انفا, خلال اي فترة زمنية محدودة من الدهر, فانه يميز اتجاه الزمن علي انه الاتجاه من الحالة الاقل احتمالا, اي الاقل انتروبي, الي الحالة الاكثر احتمالا لاننا نتحرك نحو التوازن الكوني  
 .

هنا يعبر بولتزمان علي ما يسمي بفرضية بولتزمان-شوتز او ما يعرف ب
Acausal-Antrophic hypothesis.