{{위키데이터 속성 추적}}
[[파일:Arthur Stanley Eddington.jpg|섬네일|upright=0.9|[[아서 스탠리 에딩턴]] (1882–1944)]]
'''시간의 화살'''('''arrow of time''' 또는 '''time's arrow''')는 [[시간]]의 '단방향성' 또는 '[[비대칭성]]'을 가정하는 개념이다. 1927년 영국의 천체물리학자 [[아서 에딩턴]]이 개발한 개념으로, 아직 [[물리학의 미해결 문제 목록|해결되지 않은 일반 물리학 문제]]이다. 에딩턴에 따르면 이 방향은 [[원자]]들, [[분자]]들 및 [[물체]]들의 조직을 연구함으로써 결정될 수 있으며, [[4차원]]적 상대론적 세계 지도("단단한 종이의 블록") 위에 그려질 수 있다고 한다.<ref>{{서적 인용|last=Weinert |first=Friedel |url=https://books.google.com/books?id=-R4ANHu-csMC&pg=PA143 |title=The Scientist as Philosopher: Philosophical Consequences of Great Scientific Discoveries |date=2004-11-25 |publisher=Springer Science & Business Media |isbn=978-3-540-21374-1 |page=143 |language=en}}</ref>

시간 역설의 화살표는 원래 1800년대에 기체(및 기타 물질)에 대해 [[열역학]]/[[통계 물리학]]의 [[w:Microscopic scale|미시적(microscopic)]] 설명과 [[거시 규모|거시적]] 설명 사이의 불일치로 인식되었다: [[w:Microscopic scale|미시적]] 수준에서는 물리적 과정이 완전히 또는 대부분 [[시간 역전 대칭|시간 대칭적]]이라고 여겨진다: 만일 시간의 방향이 반대라면, 그것들을 설명하는 이론적 진술은 여전히 참으로 남아있을 것으로 여겨진다. 그러나 [[거시적]] 수준에서는 그렇지 않은 경우가 많다. 시간의 방향(또는 ''흐름'')이 분명하게 존재하기 때문이다.

== 개요 ==
시간의 대칭성([[시간 역전 대칭|T-대칭성]])은 다음과 같이 간단히 이해될 수 있다. 시간이 완벽하게 대칭이라면 실제 사건을 담은 한 동영상은 앞뒤로 재생해도 사실적으로 보일 것이다.<ref>[http://www.isepp.org/Pages/01-02%20Pages/Albert.html David Albert on ''Time and Chance'']</ref> 예를 들어, 중력은 시간을 되돌릴 수 있는 힘이다. 공이 위로 던져졌다가 멈추고 떨어지는 장면을 녹화하면 앞뒤로 똑같이 사실적으로 보일 수 있다. 그 시스템은 T-대칭이다. 그렇지만, 공이 튀어 오르고 결국 정지하는 과정은 시간을 되돌릴 수 없다. 앞으로 나아가는 동안 [[운동 에너지]]가 소멸되고 또한 [[엔트로피]]가 증가한다. 엔트로피는 [[비가역과정|시간을 되돌릴 수 없는]] 몇 안되는 과정 중 하나일 수 있다. 엔트로피 증가라는 통계적 개념에 따르면 시간의 '화살표'는 자유 에너지의 어떤 감소로 식별된다.<ref>{{저널 인용
| author=Tuisku, P. |author2=Pernu, T.K. |author3=Annila, A. | title=In the light of time
| journal=Proceedings of the Royal Society A | volume=465 |issue=2104 | pages=1173–1198 | year=2009
|doi=10.1098/rspa.2008.0494|bibcode = 2009RSPSA.465.1173T | doi-access=free }}</ref>

물리학자 [[숀 M. 캐럴|숀 캐롤]]은 그의 저서 《[[빅 픽처]]》에서 시간의 비대칭을 공간의 비대칭과 비교한다: 물리 법칙은 일반적으로 [[등방성]]이지만, 지구 근처에서는 거대한 물체와의 근접성으로 인해 공간의 대칭이 깨져 "위"와 "아래"가 분명하게 구분된다. 마찬가지로 [[물리 법칙]]은 일반적으로 시간 방향의 반전과 대칭을 이루지만, [[대폭발|대폭발(빅뱅)]] 근처(즉, [[빅  프리즈|그 후 처음 수조 년]] 동안)에서는 시간의 대칭을 깨는 이 특별한 사건과의 상대적 근접성으로 인해 시간의 "앞으로"와 "뒤로" 사이에 분명한 구분이 있다. 이 견해에 따르면, 모든 시간의 화살표들은 대폭발과 당시 존재했던 특수한 상황에 대한 우리의 상대적 근접성의 결과이다. (엄밀히 말하면 [[약한 상호작용]]들은 공간적 반사와 시간 방향의 뒤집기 모두에 대해 비대칭적이다. 그렇지만, 두 가지를 모두 포함하는 [[CPT 정리|더 복잡한 대칭]]을 따르고 있다.) {{출처|날짜=2024-02-19}}

== 에딩턴의 개념 ==
이 개념을 대중화하는 데 도움을 준 1928년 저서 《물리적 세계의 본질》에서 에딩턴은 다음과 같이 말했다:

<blockquote>임의로 화살을 그려 보자. 화살을 따라가면서 세계의 상태에서 무작위 요소가 점점 더 많이 발견되면 화살은 미래를 가리키고, 무작위 요소가 줄어들면 화살은 과거를 가리키는 것이다. 이것이 [[물리학]]에 알려진 유일한 구분이다. 만일 [[무작위성]]의 도입이 되돌릴 수 없는 유일한 것이라는 우리의 근본적인 주장을 인정한다면 이는 곧바로 이어진다. 나는 공간에는 유사체가 없는 이 시간의 단방향 속성을 '시간의 화살'이라는 문구로 표현하겠다.</blockquote>

에딩턴은 이 화살에 대해 세 가지 주목할 점을 제시한다:

# 그것은 [[의식]]에 의해 생생하게 인식된다.
# 이 화살을 뒤집으면 외부 세계가 무의미해진다고(nonsensical) 말하는 우리의 [[이성|추리 능력{reasoning faculty)]]도 똑같이 주장한다.
# 그것은 많은 개인들의 조직에 대한 연구를 제외하고는 [[물상과학|물상과학{physical science)]]에서는 나타나지 않는다. (다른 말로, [[창발|한 계에서 발생하는]] 한 [[통계 역학]] 현상인 [[엔트로피]]에서만 관찰된다.)

== 화살 ==
=== 심리적/지각적 시간의 화살 ===
{{본문|시간 지각}}
한 관련된 정신적 화살은 자신의 지각이 알려진 과거에서 알려지지 않은 미래로의 지속적인 움직임이라는 지각을 가지고 있기 때문에 발생한다. 이 현상에는 ''[[기억]]'' (과거는 기억하지만 미래는 기억하지 못함)과 ''[[w:Volition (psychology)|의지(volition)]]'' (미래에는 영향을 미칠 수 있지만 과거에는 영향을 미치지 못한다고 생각함)라는 두 가지 측면이 있다. 이 두 가지 측면은 시간의 인과적 화살의 결과로, 외부 세계와 뇌 사이에 점점 더 많은 상관관계가 형성됨에 따라 과거의 사건(미래의 사건은 아님)이 현재 기억의 원인이 되고([[w:Entropy as an arrow of time|상관관계와 시간의 화살(correlation and arrow of time}]] 참조), 현재의 의지들과 행동들이 미래의 사건들의 원인이 되는 것이다. 엔트로피의 증가는 적절한 정의에 따라<ref>Ladyman, J.; Lambert, J.; Weisner, K.B. What is a Complex System? Eur. J. Philos. Sci. 2013, 3, 33–67.</ref> 시스템과 주변 환경 간의 상관관계<ref name=elv/>와 전반적인 복잡성의 증가와 관련이 있는 것으로 생각되기 때문에, 이렇게 시간과 함께 모두 증가한다.

과거와 미래는 심리적으로도 추가적인 개념들과 연관되어 있다. [[영어]]는 다른 언어와 마찬가지로 과거를 "뒤"와 연관시키고 미래를 "앞"과 연관시키는 경향이 있으며, "당신을 맞이하기를 고대하다", "좋은 옛날을 돌아보다" 또는 "몇 년 앞서가다"와 같은 표현을 사용한다. 그러나 이러한 '뒤 ⇔ 과거'와 '앞 ⇔ 미래'의 연관성은 문화적으로 결정된다.<ref name=":0">{{저널 인용|last1=Ulrich|first1=Rolf|last2=Eikmeier|first2=Verena|last3=de la Vega|first3=Irmgard|last4=Ruiz Fernández|first4=Susana|last5=Alex-Ruf|first5=Simone|last6=Maienborn|first6=Claudia|date=2012-04-01|title=With the past behind and the future ahead: Back-to-front representation of past and future sentences|journal=Memory & Cognition|language=en|volume=40|issue=3|pages=483–495|doi=10.3758/s13421-011-0162-4|pmid=22160871|issn=1532-5946|doi-access=free}}</ref> 예를 들어, [[아이마라어]]는 용어와 몸짓 모두에서 '앞 ⇔ 과거'와 '뒤 ⇔ 미래'를 연관시켜 과거는 관찰되고 미래는 관찰되지 않는 것에 해당한다.<ref>{{웹 인용|title=(6/13/2006) For Andes Tribe, It's Back To The Future |url=http://www.albionmonitor.com/0606a/aymara.html |access-date=2023-09-13 |website=www.albionmonitor.com}}</ref><ref>{{웹 인용|last1=Núñez |first1=Rafael E. |last2=Sweetser |first2=Eve |title=With the Future Behind Them: Convergent Evidence From Aymara Language and Gesture in the Crosslinguistic Comparison of Spatial Construals of Time |url=http://www.cogsci.ucsd.edu/~nunez/web/FINALpblshd.pdf |archive-url=https://web.archive.org/web/20200121131545/http://www.cogsci.ucsd.edu/%7Enunez/web/FINALpblshd.pdf |archive-date=21 January 2020 |access-date=8 March 2020 |website=Department of Cognitive Science, University of California at San Diego}}</ref> 마찬가지로 "내일 모레"를 뜻하는 [[중국어]] 용어 後天("호우티안")은 문자 그대로 "다음(또는 뒤) 날"을 의미하지만, "어제 전날"을 뜻하는 중국어 용어 前天("치안티안")은 문자 그대로 "앞(또는 앞) 날"이다, 그리고 중국어 화자는 [[자아]]가 과거 앞 또는 뒤에 있다고 인식하는지 여부에 대한 상충되는 결과가 있지만 과거를 위해 자연스럽게 앞에서 제스처를 취하고 미래를 위해 뒤에서 제스처를 취란다.<ref>{{저널 인용|last1=Gu|first1=Yan|last2=Zheng|first2=Yeqiu|last3=Swerts|first3=Marc|date=2019|title=Which Is in Front of Chinese People, Past or Future? The Effect of Language and Culture on Temporal Gestures and Spatial Conceptions of Time|journal=Cognitive Science|language=en|volume=43|issue=12|pages=e12804|doi=10.1111/cogs.12804|issn=1551-6709|pmc=6916330|pmid=31858627}}</ref><ref>[https://www.mdbg.net/chindict/chindict.php?page=worddict&wdrst=0&wdqb=day+before+yesterday mbdg.net Chinese-English Dictionary] — accessed 2017-01-11</ref> 과거와 미래를 좌우 축에 배치하는 언어는 없다(예, 영어에는 ''*회의가 왼쪽으로 옮겨졌다''와 같은 표현이 없지만, 적어도 영어 화자는 과거를 왼쪽과 연관시키고 미래를 오른쪽과 연관시킨다.<ref name=":0" />

"어제"와 "내일"이라는 단어는 모두 [[힌디어]]에서 같은 단어로 번역된다 : कल ( "칼"),<ref>{{서적 인용|last=Bahri|first=Hardev|title=Learners' Hindi-English Dictionary|year=1989|publisher=Rajpal & Sons|location=Delhi|isbn=978-81-7028-002-6|page=95}}</ref> 오늘에서 [하루] 떨어진 날을 의미한다."<ref>{{서적 인용|last=Alexiadou|first=Artemis|title=Adverb placement: a case study in antisymmetric syntax|year=1997|publisher=Benjamins|location=Amsterdam [u.a.]|isbn=978-90-272-2739-3|page=108}}</ref> 모호함은 동사 시제로 해결된다. परसों ( "파르손")는 "어제 전날"과 "내일 모레" 또는 "오늘부터 이틀" 모두에 사용한다.<ref>[http://hindi-english.org/index.php?input=%E0%A4%AA%E0%A4%B0%E0%A4%B8%E0%A5%8B%E0%A4%82&trans=Translate&direction=AU Hindi-English.org Hindi English Dictionary परसों] — accessed 2017-01-11</ref>

तरसों ("타르손")은 "오늘부터 3일"<ref>{{웹 인용|url=https://shabdkosh.raftaar.in/Meaning-of-%E0%A4%A4%E0%A4%B0%E0%A4%B8%E0%A5%8B%E0%A4%82-in-Hindi#gsc.tab=0 |title=Meaning of तरसों in Hindi &#124; Hindi meaning of तरसों (तरसों ka Hindi Matlab) |access-date=2021-09-11 |archive-date=2021-09-11 |archive-url=https://web.archive.org/web/20210911213835/https://shabdkosh.raftaar.in/Meaning-of-%E0%A4%A4%E0%A4%B0%E0%A4%B8%E0%A5%8B%E0%A4%82-in-Hindi#gsc.tab=0 |url-status=dead }}</ref> 그리고 नरसों ("나르손")은 "오늘부터 4일"에 사용된다.

심리적 시간의 흐름의 다른 측면은 의지와 행동의 영역에 있다. 우리는 미래의 사건들의 과정에 영향을 미치기 위한 행동들을 계획하고 종종 실행한다. [[루바이야트]]에서:
<blockquote>
<poem>
움직이는 손가락이 쓴다; 그리고, 쓰다,
  움직인다: 너의 모든 경건함이나 재치도.
반 줄을 취소하기 위해 그것을 다시 유인해야 한다,
  네 모든 눈물이 한 마디도 씻어내지 못하리라.
</poem>
- [[오마르 카이얌]] ([[에드워드 피츠제럴드]] 번역).
</blockquote>

2022년 6월, 연구자들은 [[도롱뇽]]들이 시간의 화살표에 대해 눈이 다른 자극들을 인식하는 방식에서 [[역설|반-직관적]]인 반응을 보인다는 사실을 발견한 것을 [[피지컬 리뷰 레터스]]에 보고했다.<ref name="2022-06-22_PRL">{{저널 인용|last1=Lynn |first1=Christopher W. |last2=Holmes |first2=Caroline M. |last3=Bialek |first3=William |last4=Schwab |first4=David J. |date=2022-09-06 |title=Decomposing the Local Arrow of Time in Interacting Systems |journal=Physical Review Letters |volume=129 |issue=11 |pages=118101 |doi=10.1103/PhysRevLett.129.118101|pmid=36154397 |pmc=9751844 |arxiv=2112.14721 |bibcode=2022PhRvL.129k8101L }}</ref>{{모호}}

=== 열역학적 시간의 화살 ===
{{본문|시간의 화살로서의 엔트로피}}
시간의 화살은 시간의 "단방향" 또는 "비대칭성"이다. 열역학적 시간의 화살은 [[열역학 제2법칙]]에 의해 제공되는데, 이는 고립된 계에서 엔트로피는 시간에 따라 증가하는 경향이 있다는 것을 말한다. 엔트로피는 미시적 무질서의 척도로 생각할 수 있으며, 따라서 제2법칙은 고립된 계에서 시간이 질서의 양에 대해 비대칭적이라는 것을 의미한다. 즉, 시스템이 시간이 지날수록 통계적으로 더 무질서해진다. 엔트로피를 측정한다고 해서 시간이 정확하게 측정되는 것은 아니지만, 이러한 비대칭성은 미래와 과거를 구분하는 데 경험적으로 사용될 수 있다. 또한, 어떤 개방형 시스템에서는 시간이 지남에 따라 엔트로피가 감소할 수 있다.

영국의 물리학자 [[w:Brian Pippard|알프레드 브라이언 피파드<sub>Alfred Brian Pippard</sub>]] 경은 "따라서 열역학 제2법칙이 미시적인 위반은 반복적으로 발생하지만 심각한 규모의 위반은 결코 발생하지 않는다는 점에서 통계적으로만 사실이라는 견해는 종종 유창하게 반복된다. 반대로 어떤 상황에서도 제2법칙이 위반된다는 증거는 제시된 적이 없다."라고 썼다.<ref>A. B. Pippard, Elements of Chemical Thermodynamics for Advanced Students of Physics (1966), p. 100.</ref> 그렇지만, [[열역학 제2법칙|열역학 제2법칙 위반]]과 관련하여 여러 가지 [[역설]]들이 있는데, 그 중 하나는 [[푸앵카레 재귀정리]]에 기인한다.

이 시간의 화살은 다른 모든 시간의 화살과 관련이 있는 것으로 보이며 또한 [[#입자 물리학 (약한) 시간의 화살|약한 시간의 화살]]를 제외하고 일부 화살표들의 기초가 되는 것임에 거의 틀림없다.{{모호}}

[[w:Harold F. Blum|해롤드 블룸<sub>Harold Blum</sub>]]의 1951년 책 《시간의 화살과 진화》<ref name="Blum1951">{{서적 인용|last=Blum|first=Harold F.|author-link=Harold F. Blum|title=Time's Arrow and Evolution|url=https://books.google.com/books?id=tmcNnwEACAAJ|edition=First|year=1951|publisher=Princeton University Press |isbn=978-0-691-02354-0}}</ref>는 "시간의 화살 (열역학 제2법칙)과 [[진화|유기적 진화]] 사이의 관계"에 대해 논의한다. 이 영향력있는 텍스트는 "[[비가역성]]과 진화에서의 방향성 그리고 질서, [[w:Negentropy|네젠트로피(negentropy)]] 및 진화"를 탐구한다.<ref name=arrow-review>{{저널 인용| doi = 10.1016/0019-1035(69)90059-1 | title= Book review: Time's arrow and evolution: Third Edition | journal = Icarus | volume = 11 | issue = 2 | pages = 278–279 | last = Morowitz | first = Harold J. | date = September 1969|bibcode = 1969Icar...11..278M | pmc = 2599115 }}</ref> 블룸은 진화가 지구의 [[무기화학|무기적]] 특성과 열역학적 과정에 의해 미리 결정된 특정 패턴을 따랐다고 주장한다.<ref name=yale>{{저널 인용| pmc = 2599115 | title= Book reviews: Time's Arrow and Evolution | journal = [[Yale Journal of Biology and Medicine]] | volume = 24 | issue = 2 | pages = 164 | last = McN. | first = W. P. | date = November 1951}}</ref>

=== 우주론적 시간의 화살 ===
{{참고|엔트로피|시간의 화살로서의 엔트로피|en:Past hypothesis}}
우주론적 시간의  화살은 우주의 팽창 방향을 가리킨다. 열역학적 화살은 [[w:Thermodynamic free energy|열역학적 자유 에너지(thermodynamic free energy)]]의 양이 무시할 수 있게 되면서 우주가 [[열죽음]](''Big Chill'')를 향해 가고 있다는 [[w:Entropy as an arrow of time|열역학적 화살(thermodynamic arrow)]]와 연결될 수 있다. 그 대신에, 중력이 모든 것을 다시 [[대함몰]]로 끌어당기면서 이 화살이 반전되는 우주 진화에서는 그것이 우리가 차지하는 위치의 한 인공물일 수 있다([[인류 원리|인류 편향]] 참조),

만일 이 시간의 화살이 다른 시간의 화살과 관련이 있다면, 미래는 ''정의상으로'' 우주가 더 커지는 방향이다. 따라서, 우주는 정의상 축소되는 것이 아니라, 팽창하는 것이다.

시간의 화살과 열역학 제2법칙은 초기 우주의 [[w:Initial condition|초기 조건(initial condition)]]의 결과로 생각된다.<ref>{{웹 인용|last1=Susskind|first1=Leonard|title=Boltzmann and the Arrow of Time: A Recent Perspective|url=http://www.cornell.edu/video/leonard-susskind-1-boltzmann-and-the-arrow-of-time|website=Cornell University|access-date=June 1, 2016}}</ref> 따라서 그것들은 궁극적으로 우주론적 설정에서 비롯된 결과이다.

=== 복사적 시간의 화살 ===
[[전파]]들에서 [[음파]]들까지, 돌을 던져 연못에 퍼지는 것들에 이르기까지 파동들은 발원지에서 바깥쪽으로 퍼지지만, [[파동 방정식]]은 복사 파동들뿐만 아니라 수렴 파동들의 해법도 포함한다. 이 화살표는 수렴파를 생성한 세심한 실험에서 반전된 것으로,<ref>{{웹 인용|url=http://www4.ncsu.edu/~fouque/fink.pdf|archive-url=https://web.archive.org/web/20051231022842/http://www4.ncsu.edu/~fouque/fink.pdf |archive-date=31 December 2005 |title=Time-Reversed Acoustic |author=Mathias Fink |date=30 November 1999 |access-date=27 May 2016 |author-link=Mathias Fink }}</ref> 이 화살은 한 수렴파를 생성하기 위한 조건을 충족하려면 한 복사파의 조건보다 더 많은 질서가 필요하다는 점에서 열역학 화살표로부터 따라오는 것으로 보인다. 달리 말하면, 한 수렴파를 생성하는 초기 조건의 확률은 한 복사파를 생성하는 초기 조건의 확률보다 훨씬 낮다. 사실, 일반적으로 복사파는 엔트로피를 증가시키는 반면 수렴파는 감소시키기 때문이다.{{출처|날짜=2024-02-21}} 이것은 후자가 일반적인 상황에서 열역학 제2법칙과 모순되게 만든다.

=== 인과적 시간의 화살 ===
[[원인]]은 결과에 선행한다: 인과적 사건은 원인이 되거나 영향을 미치는 사건보다 먼저 발생한다. 예를 들어, 출산은 성공적인 임신에 뒤따르는 것이지 그 반대의 경우가 아니다. 따라서 인과관계는 시간의 화살표와 밀접하게 연관되어 있다.

인과관계를 시간의 화살로 사용할 때의 [[인식론]]적 문제는 [[데이비드 흄]]이 주장했듯이 인과관계 ''자체''가 인식될 수 없고 사건들의 순서만 인식할 수 있다는 것다. 게다가, 원인과 결과라는 용어가 실제로 무엇을 의미하는지에 대한 어떤 명확한 설명을 제공하거나 또는 그 용어가 지칭하는 사건을 정의하는 것은 놀랍게도 어렵다. 그렇지만, 한 물컵을 떨어뜨리는 것이 원인이고 컵이 깨져 물을 쏟는 것이 결과라는 것은 분명해 보인니다.

물리적으로 말하자면, 한 계와 주변 환경 사이의 상관관계는 엔트로피에 따라 증가하는 것으로 생각되며, 유한한 계가 환경과 상호작용하는 단순화된 사례에서도 이와 동등한 것으로 나타났다.<ref name=elv>Esposito, M., [[Katja Lindenberg|Lindenberg, K.]], & Van den Broeck, C. (2010). Entropy production as correlation between system and reservoir. New Journal of Physics, 12(1), 013013.</ref> 낮은 초기 엔트로피를 가정하는 것은 실제로 계에 초기 상관관계가 없다고 가정하는 것과 같으므로 상관관계는 시간을 거슬러 올라가지 않고 앞으로만 생성될 수 있다. [[미래]]를 통제하거나 또는 어떤 일이 일어나게 하는 것은 행위자와 그 결과 사이에 [[w:Entropy as an arrow of time|상관관계(correlaton)]]들를 생성하며<ref>''Physical Origins of Time Asymmetry'', pp. 109–111.</ref>, 따라서 원인과 결과 사이의 관계는 열역학 제2법칙의 결과인 [[열역학]]적 시간의 화살표의 결과이다.<ref>''Physical Origins of Time Asymmetry'', chapter 6</ref> 실제로, 위의 컵이 떨어지는 예에서 초기 조건은 높은 질서와 낮은 엔트로피를 가지지만 최종 상태는 계의 상대적으로 먼 부분인 컵의 깨진 조각과 쏟아진 물 그리고 컵을 떨어뜨린 물체 간에 높은 상관관계를 가진다.

=== 양자 시간의 화살 ===
양자 진화는 시간-대칭적(비상대론적 근사법에서의 [[슈뢰딩거 방정식]] 같은) 운동 방정식들과 또한 시간-비가역적 과정인 [[파동 함수 붕괴]]에 의해 지배되며, 이것은 실제([[코펜하겐 해석]]의 [[양자역학]]에 의해서)이거나 또는 외견상으로만([[다세계 해석]]과 [[관계적 양자 역학|관계적 양자역학]] 해석에 의해서) 그렇다.

[[양자 결어긋남]] 이론은 열역학 제2법칙으로 인해 파동함수 붕괴가 시간-비대칭 방식으로 발생하는 이유를 설명하며, [[w:Entropy as an arrow of time|열역학적 시간의 화살(thermodynamic arrow of time)]]로부터 양자 시간의 화살표를 도출한다. 본질적으로 두 개의 큰 시스템 간에 입자가 [[산란]]하거나 상호작용을 하면 두 시스템의 상대적 [[위상]]들은 처음에는 질서정연하지만, 이후 (추가 입자 또는 시스템과의) 상호작용으로 인해 그 관계가 줄어들면서 두 시스템은 결어긋남이 된다. 따라서 결어긋남은 미시적 무질서의 증가의 한 형태이며, 간단히 말해 결어긋남은 엔트로피를 증가시킨다. 열역학 제2법칙에 따라 두 결어긋남인 시스템들은, 다시 결맞음이 되지 않는 한, [[양자 중첩]]을 통해 더 이상 상호 작용할 수 없다.<ref name="Schlosshauer">Schlosshauer, M. (2005). Decoherence, the measurement problem, and interpretations of quantum mechanics. Reviews of Modern physics, 76(4), 1267.</ref> 관계적 양자역학의 관점에서 보면, 관찰자는 측정된 상태와 얽히게 되고, 이러한 얽힘은 엔트로피를 증가시킨다. [[w:Seth Lloyd|세스 로이드<sub>Seth Lloyd</sub>]]가 언급한 것처럼 "시간의 화살표는 상관관계를 증가시키는 어떤 화살이다."<ref name = wolchover >{{잡지 인용|url=https://www.wired.com/2014/04/quantum-theory-flow-time/ |title=New Quantum Theory Could Explain the Flow of Time |first=Natalie |last=Wolchover |magazine=Wired |date=25 April 2014 |via=www.wired.com}}</ref><ref name="iqoqi">Univ of Bristol [https://scitechdaily.com/time-reversal-phenomenon-in-the-quantum-realm-not-even-time-flows-as-you-might-expect/ (26 Nov 2021) Time-Reversal Phenomenon: In the Quantum Realm, Not Even Time Flows As You Might Expect] Lead: Professor Caslav Brukner: "quantum systems can simultaneously evolve along two opposite time arrows — both forward and backward in time".</ref>

그렇지만, 특수한 상황들에서는 결어긋남과 엔트로피를 감소시키는 초기 조건을 준비할 수 있다. 이는 2019년에 러시아 과학자 팀이 열역학적 시간의 화살표로부터 나오는 양자 시간의 화살에 대한 이해를 뒷받침하는 실험에서 [[IBM]] [[양자 컴퓨터]]에서 양자 시간의 화살이 역전되는 것을 보고하면서 실험적으로 입증되었다.<ref name="nature">{{저널 인용|author=Lesovik |first1=G. B. |last2=Sadovskyy |first2=I. A. |last3=Suslov |first3=M. V. |last4=Lebedev |first4=A. V. |last5=Vinokur |first5=V. M. |date=13 March 2019 |title=Arrow of time and its reversal on the IBM quantum computer |journal=Nature |volume=9 |issue=1 |page=4396 |arxiv=1712.10057 |bibcode=2019NatSR...9.4396L |doi=10.1038/s41598-019-40765-6 |pmc=6416338 |pmid=30867496 |s2cid=3527627}}</ref> 두 개의 [[w:Superconducting quantum computing|초전도 큐비트(superconducting qubit]]들로 구성된 양자 컴퓨터의 상태를 관찰하여, 그들은 85%의 경우에서 2-큐비트 컴퓨터가 초기 상태로 돌아간다는 것을 발견했다. 그 상태 반전은 [[전자]]의 경우 무작위의 [[마이크로파 배경 복사|마이크로파 배경]] 요동과 유사하게 한 특수 프로그램에 의해 이루어졌다.<ref name="phys">{{웹 인용|url=https://phys.org/news/2019-03-physicists-reverse-quantum.html |title=Physicists reverse time using quantum computer |publisher=[[Phys.org]] |date=13 March 2019 |access-date=13 March 2019}}</ref> 그렇지만, 추정치들에 따르면 [[우주의 나이]](137억 년) 동안 이러한 전자의 상태 반전은 0.06 [[나노초]] 동안 한 번만 일어날 것이다.<ref name="phys"/> 과학자들의 실험은 상태의 [[켤레 복소수]]을 통해 주어진 [[w:Quantum state|양자 상태(quantum state)]]를 반전시키는 [[양자 알고리즘]]의 가능성으로 이어졌다.<ref name="nature"/>

양자 결어긋남은 단지 양자파 붕괴 과정을 허용할 뿐이다; 붕괴 자체가 실제로 일어나는지 아니면 중복되고 겉으로만 나타나는지는 논란의 여지가 있다. 그렇지만, 양자 결어긋남의 이론은 이제 널리 받아들여지고 있고 실험적으로도 뒷받침되고 있기 때문에, 이 논쟁은 더 이상 시간의 화살 문제와 관련된 것으로 간주될 수 없다.<ref name="Schlosshauer"/>

=== 입자 물리학 (약한) 시간의 화살 ===
{{본문|CP 위반}}
[[약한 핵력]]과 관련된 특정 아원자 상호 작용은 [[반전성]]과 [[전하 켤레 대칭|전하 켤레]]의 보존을 모두 위반하지만, 매우 드물게 발생한다. 한 예는 [[케이 중간자|케이온 붕괴]]이다.<ref>{{웹 인용|url=https://physicsworld.com/p/|title=Home|website=Physics World|date=11 March 2008}}</ref> [[CPT 정리]]에 따르면 이것은 또한 시간-비가역적이어야 함을 의미하므로 어떤 시간의 화살을 설정한다. 이러한 과정들은 초기 우주의 [[중입자 생성|물질 생성]]을 담당해야 한다.

반전성와 전하 켤레의 조합이 거의 깨지지 않는다는 것은 이 화살이 한 방향만을 "간신히" 가리키고 있다는 것을 의미하며, 방향이 훨씬 더 분명한 다른 화살과 차별화된다. 이 화살은 보존 법칙과 동역학에서 T 위반이 원인이 될 수 있음을 보여준 [[w:Joan Vaccaro|조안 바카로<su>Joan Vaccaro</sub>]]의 연구가 전까지는 어떤 대규모 시간적 행동과 연결되지 않았다.<ref>{{저널 인용|last=Vaccaro|first=Joan|date=2016|title=Quantum asymmetry between time and space|journal=Proceedings of the Royal Society A|doi=10.1098/rspa.2015.0670|pmid=26997899|pmc=4786044|volume=472|issue=2185|pages=20150670|arxiv = 1502.04012 |bibcode = 2016RSPSA.47250670V }}</ref>

== 같이 보기 ==
* 《[[시간의 역사]]》
* [[인류 원리]]
* [[일리야 프리고진]]
* [[w:Loschmidt's paradox|로슈미트의 역설(Loschmidt's paradox)]]
* [[맥스웰의 도깨비]]
* [[w:Quantum Zeno effect|양자 제노 효과(quantum Zeno effect)]]
* [[w:Royal Institution Christmas Lectures|왕립연구소 1999년 성탄 강연(Royal Institution Christmas Lectures 1999)]]
* [[w:Samayā|사마야(Samayā)]]
* [[시간 변화]]
* [[w:Time reversal signal processing|시간 반전 신호 처리(time reversal signal processing)]]
* [[w:Wheeler–Feynman absorber theory|휠러-파인만 흡수체 이론(Wheeler–Feynman absorber theory)]]

== 각주 ==
{{각주}}
== 추가 읽기 ==
* {{저널 인용| last1 = Lebowitz | first1 = Joel L. | author-link = Joel L. Lebowitz | year = 2008| title = Time's arrow and Boltzmann's entropy | journal = [[Scholarpedia]] | volume = 3 | issue = 4| page = 3448 | doi = 10.4249/scholarpedia.3448 |bibcode = 2008SchpJ...3.3448L | doi-access = free }}
* {{서적 인용| first = Ludwig | last = Boltzmann | author-link = Ludwig Boltzmann | title = Lectures On Gas Theory | publisher = University Of California Press | year = 1964}} Translated from the original German by Stephen G. Brush. Originally published 1896/1898.
* {{서적 인용| first = Sean | last = Carroll | author-link = Sean M. Carroll | title = [[From Eternity to Here: The Quest for the Ultimate Theory of Time]] | publisher = Dutton | year = 2010}} [https://web.archive.org/web/20170516034619/http://eternitytohere.com/ Website].
* {{인용|year=1990 |last1=Coveney |first1=Peter |author-link=Peter Coveney |last2=Highfield |first2=Roger |title=The Arrow of Time: A voyage through science to solve time's greatest mystery |place=London |publisher=W. H. Allen |bibcode=1990atvt.book.....C |isbn=978-1-85227-197-8 }}.
* {{서적 인용| first = Richard | last = Feynman | author-link = Richard Feynman | title = The Character of Physical Law | publisher = BBC Publications | year = 1965| title-link = The Character of Physical Law }} Chapter 5.
* {{서적 인용| first = J. J. | last = Halliwell | title = Physical Origins of Time Asymmetry| publisher = Cambridge | year = 1994| isbn = 978-0-521-56837-1|display-authors=etal}} (technical).
* Mersini-Houghton, L., Vaas, R. (eds.) (2012) {{서적 인용| title = The Arrows of Time. A Debate in Cosmology | publisher = Springer| isbn = 978-3-642-23258-9| date = 2012-06-22}} (partly technical).
* {{서적 인용| first = R | last = Peierls | title = Surprises in Theoretical Physics | publisher = Princeton | year = 1979}} Section 3.8.
* {{서적 인용| first = Roger | last = Penrose | author-link = Roger Penrose | title = The Emperor's New Mind | url = https://archive.org/details/emperorsnewmind00penr | url-access = registration | publisher = Oxford University Press | year = 1989 | isbn = 978-0-19-851973-7}} Chapter 7.
* {{서적 인용| first = Roger | last = Penrose | author-link = Roger Penrose | title = The Road to Reality | publisher = Jonathan Cape | year = 2004 | isbn = 978-0-224-04447-9}} Chapter 27.
* {{서적 인용| first = Huw | last = Price | title = Time's Arrow and Archimedes' Point | year = 1996 | publisher = Oxford University Press | isbn = 978-0-19-510095-2}} [http://www.usyd.edu.au/time/price/TAAP.html Website].
* {{서적 인용| first = H. D | last = Zeh | title = The Physical Basis of The Direction of Time | year = 2010 | publisher = Springer | isbn = 978-3-540-42081-1}} [https://web.archive.org/web/20140109011212/http://time-direction.de/ Official website for the book].
* {{웹 인용| title = BaBar Experiment Confirms Time Asymmetry | url = http://www6.slac.stanford.edu/news/2012-11-19-babar-trv.aspx }}

== 외부 링크 ==
* [https://web.archive.org/web/20081205025737/http://www.datasync.com/~rsf1/rtzein.htm The Ritz-Einstein Agreement to Disagree], a review of historical perspectives of the subject, prior to the evolvement of [[quantum field theory]]
* [http://www.usyd.edu.au/time/price/preprints/Price2.pdf The Thermodynamic Arrow: Puzzles and Pseudo-Puzzles] Huw Price on Time's Arrow
* [https://archive.today/20121216121427/http://www.scientificblogging.com/hammock_physicist/fibonacci_chaos_and_times_arrow Arrow of time in a discrete toy model]
* [https://web.archive.org/web/20080123072626/http://www.ipod.org.uk/reality/reality_arrow_of_time.asp The Arrow of Time]
* [http://www.bbc.com/earth/story/20150309-why-does-time-only-run-forwards Why Does Time Run Only Forwards], by [[Adam Becker]], bbc.com

{{시간 관련 주제}}

[[분류:비대칭]]
[[분류:시간의 철학]]
[[분류:물리학 개념]]
[[분류:철학적 비유]]