Гаряча кава, яка залишається сама при кімнатній температурі, повільно охолоджується, молоко, вийняте з холодильника, нагрівається, коли сніг тане з водою з часом, коли тепло наближається. Це все незворотні процеси: якщо зовнішні умови не змінюються, кава не нагрівається і молоко не остигає самостійно. Цей закон природи сформульований у другому законі термодинаміки так: «У природі без зовнішніх впливів завжди відбуваються процеси вирівнювання температури, тобто кількість теплоти не передається від самої нижчої температури до більш високої температури. . "
Хід часу відіграє помітну роль у зростанні ентропії, оскільки ці процеси відбуваються з часом. Якщо час пішов назад, скажімо, кава нагріється сама по собі, тоді як кімната відповідно охолоне. Звичайно, це не збігається з принципом зростання ентропії, саме тому дослідники часто говорять, що другий закон ентропії та термодинаміки приблизно позначає напрямок руху часу.
Минуло 380 000 років після того, як Всесвіт сформувався, щоб охолодитися досить, щоб утворилися атоми. Якщо електрон раніше захоплював електрон, він негайно відривався фотонами високої енергії. У результаті, однак, атоми не тільки не могли утворитися, але через високу щільність частинок світло також не могло вільно поширюватися. Потім, коли Всесвіт (під час його розширення) досить охолодився, і енергія світла в той час (сьогоднішнє космічне фонове випромінювання) зменшилася, так що він більше не міг відокремлювати електрон, що потрапив у протон, могли утворитися перші атоми . Саме тоді Всесвіт став прозорим, тобто відтепер світло могло вільно поширюватися. Пізніше атоми могли утворювати молекули, а гравітація могла перетворювати їх у більші структури, зірки, галактики.
Американський фізик Лоуренс Шульман (Університет Кларксона) вивчав утворення атомів з точки зору ентропії та другого закону. На його думку, саме тоді можна було точно визначитися, в якому напрямку повинен йти час. Звичайно, нелегко уявити світ, де майбутнє передує теперішньому, за яким, у свою чергу, йде минуле. І Всесвіт, що рухається назад одночасно, міг би не бути функціональним, можливо, матерія не могла еволюціонувати, як не могли бути створені фізичні системи. На думку Шульмана, з утворенням атомів була створена більш упорядкована держава, ніж раніше. З впливом сили тяжіння (наприклад, утворення галактик) порядок ще більше збільшується, тобто на перший погляд ентропія ще більше зменшується, що, здається, має місце проти другої основної теореми.
Але тим часом Всесвіт продовжує розширюватися (більше того, на даний момент він, здається, зростає дедалі швидшими темпами), що в кінцевому підсумку призведе до збільшення ентропії. За словами Шульмана, збільшення ролі гравітації через 380 000 років після Великого вибуху та розширення Всесвіту спричинили це, що в кінцевому рахунку позначило напрямок плину часу. Оскільки основна теорема термодинаміки працює для всієї замкнутої системи таким чином, що ентропія може місцями зменшуватися, Шульман не виключає можливості існування областей у Всесвіті, де час також йде назад.
Космологічні дослідження до цього часу приділяли мало уваги питанню плину часу. Ми не знаємо, чи діяли спочатку фізичні закони у точковому Всесвіті, і якщо так, то в якій формі вони мали. Одним з найбільших питань космології є також саме те, коли і чому сили сформувались самі і як вони відокремилися один від одного (ядерні сили, електромагнетизм і гравітація). Швидкість розширення Всесвіту можна визначити за даними вимірювань. У майбутньому, щоб мати можливість точніше описати дію космічного часу, дослідникам потрібно вивчити не тільки розширення простору, але й напрямок часу, який, як і сили, зайняв час після Великого вибуху, - сказав Шульман.