home *** CD-ROM | disk | FTP | other *** search
/ NetNews Usenet Archive 1993 #3 / NN_1993_3.iso / spool / soc / culture / indian / 45428 < prev    next >
Encoding:
Internet Message Format  |  1993-01-25  |  8.6 KB

  1. Xref: sparky soc.culture.indian:45428 soc.culture.indian.telugu:1890
  2. Newsgroups: soc.culture.indian,soc.culture.indian.telugu
  3. Path: sparky!uunet!spool.mu.edu!agate!usenet.ins.cwru.edu!wsu-cs!nova!seeta
  4. From: seeta@eng.wayne.edu (Seetamraju UdayaBhaskar Sarma)
  5. Subject: ... when western science dwarfs the vedaas ....
  6. Message-ID: <1993Jan26.004321.11829@cs.wayne.edu>
  7. Sender: usenet@cs.wayne.edu (Usenet News)
  8. Reply-To: seeta@eng.wayne.edu
  9. Organization: College of Engineering, Wayne State University, Detroit Michigan, USA
  10. References: <25390@galaxy.ucr.edu>
  11. Date: Tue, 26 Jan 1993 00:43:21 GMT
  12. Lines: 139
  13.  
  14. The big bossu on sci.math from MIT (john baez) writes:
  15.  
  16. -+>Well, this week I have had guests and have not been keeping up with
  17. -+>the literature.  So "this week's finds" are mostly papers that have
  18. -+>been sitting around in my office and that I am now filing away.
  19. ......
  20. -+>5)  The origin of time asymmetry, by S W Hawking, R Laflamme and G W Lyons,
  21. -+>preprint available as gr-qc/9301017, in tex.
  22. -+>
  23. -+>I haven't had a chance to read this one yet but it looks very ambitious
  24. -+>and is likely to be interesting.  Let me just quote from the introduction
  25. -+>to get across the goal:
  26. -+>
  27. -+>The laws of physics do not distinguish the future from the past direction
  28. -+>of time. More precisely, the famous CPT theorem$^{\refcpt}$ says that the laws
  29. -+>are invariant under the combination of charge conjugation, space inversion and
  30. -+>time reversal. In fact effects that are not invariant under the combination
  31. -+>CP are very weak, so to a good approximation, the laws are invariant under
  32. -+>the time reverseal operation T alone. Despite this, there is a very obvious
  33. -+>difference between the future and past directions of time in the universe
  34. -+>we live in. One only has to see a film run backward to be aware of this.
  35. -+>
  36. -+>There are are several expressions of this difference. One is the so-called
  37. -+>psychological arrow, our subjective sense of time, the fact that we
  38. -+>remember events in one direction of time but not the other. Another is the
  39. -+>electromagnetic arrow, the fact that the universe is described by  retarded
  40. -+>solutions of Maxwell's equations and not advanced ones. Both of these
  41. -+>arrows can be shown to be consequences of the thermodynamic arrow, which
  42. -+>says that entropy is increasing in one direction of time. It is a non
  43. -+>trivial feature of our universe that it should have a well defined
  44. -+>thermodynamic arrow which seems to point in the same direction everywhere
  45. -+>we can observe. Whether the direction of the thermodynamic arrow is also
  46. -+>constant in time is something we shall discuss shortly.
  47. -+>
  48. -+>There have been a number of attempts to explain why the universe should
  49. -+>have a thermodynamic arrow of time at all. Why shouldn't the universe be
  50. -+>in a state of maximum entropy at all times? And why should the direction
  51. -+>of the thermodynamic arrow agree with that of the cosmological arrow, the
  52. -+>direction in which the universe is expanding? Would the thermodynamic
  53. -+>arrow reverse, if the universe reached a maximum radius and began to
  54. -+>contract?
  55. -+>
  56. -+>Some authors have tried to account for the arrow of time on the basis of
  57. -+>dynamic laws. The discovery that CP invariance is violated in the decay of
  58. -+>the K meson, inspired a number of such attempts but it is
  59. -+>now generally recognized that CP violation can explain why the universe
  60. -+>contains baryons rather than anti baryons, but it can not explain the
  61. -+>arrow of time. Other authors have questioned whether quantum
  62. -+>gravity might not violate CPT, but no mechanism has been suggested. One would
  63. -+>not be satisfied with an ad hoc CPT violation that was put in by hand.
  64. -+>
  65. -+>The lack of a dynamical explanation for the arrow of time suggests that it
  66. -+>arises from boundary conditions. The view has been expressed that the
  67. -+>boundary conditions for the universe are not a question for Science, but
  68. -+>for Metaphysics or Religion. However that objection does not apply if
  69. -+>there is a sense in which the universe has no boundary. We shall therefore
  70. -+>investigate the origin of the arrow of time in the context of the no
  71. -+>boundary proposal of Hartle & Hawking. This was formulated in
  72. -+>terms of Einsteinian gravity which may be only a low energy effective theory
  73. -+>arising from some more fundamental theory such as superstrings. Presumably
  74. -+>it should be possible to express a no boundary condition in purely string
  75. -+>theory terms but we do not yet know how to do this. However the recent
  76. -+>COBE observations indicate that the perturbations that lead to
  77. -+>the arrow of time arise at a time during inflation when the energy 
  78. -+>density is about 10^{-12} of the Planck density. In this regime, 
  79. -+>Einstein gravity should be a good approximation.
  80. -+>
  81. -+>[I'll skip some more technical stuff on the validity of perturbative
  82. -+>calculations in quantum gravity...]
  83. -+>
  84. -+>One can estimate the wave functions for the perturbation modes by
  85. -+>considering complex metrics and scalar fields that are solutions of the
  86. -+>Einstein equations whose only boundary is the surface $S$. When $S$ is a
  87. -+>small three sphere, the complex metric can be close to that of part of a
  88. -+>Euclidean four sphere. In this case the wave functions for the tensor and
  89. -+>scalar modes correspond to them being in their ground state. As the three
  90. -+>sphere $S$ becomes larger, these  complex metrics change continuously to
  91. -+>become almost Lorentzian. They represent universes with an initial period
  92. -+>of inflation driven by the potential energy of the scalar field. During
  93. -+>the inflationary phase the perturbation modes remain in their ground
  94. -+>states until their wave lengths become longer than the horizon size. The
  95. -+>wave function of the perturbations then remains frozen until the horizon
  96. -+>size increases to be more than the wave length again during the matter
  97. -+>dominated era of expansion that follows the inflation. After the wave
  98. -+>lengths of the perturbations come back within the horizon, they can be
  99. -+>treated classically.
  100. -+>
  101. -+>This behaviour of the perturbations can explain the existence and direction
  102. -+>of the thermodynamic arrow of time. The density perturbations when they
  103. -+>come within the horizon are not in a general state but in a very special
  104. -+>state with a small amplitude that is determined by the parameters of the
  105. -+>inflationary model, in this case, the mass of the scalar field. The recent
  106. -+>observations by COBE indicate this amplitude is about $10^{-5}$. After the
  107. -+>density perturbations come within the horizon, they will grow until they
  108. -+>cause some regions to collapse as proto-galaxies and clusters. The
  109. -+>dynamics will become highly non linear and chaotic and the coarse grained
  110. -+>entropy will increase. There will be a well defined thermodynamic arrow of
  111. -+>time that points in the same direction everywhere in the universe and
  112. -+>agrees with the direction of time in which the universe is expanding, at
  113. -+>least during this phase.
  114. -+>
  115. -+>The question then arises: If and when the universe reaches and maximum
  116. -+>size, will the thermodynamic arrow reverse? Will entropy decrease and the
  117. -+>universe become smoother and more homogeneous during the contracting
  118. -+>phase? 
  119. -+>
  120. -+>[I'll skip some stuff on why Hawking originally thought entropy
  121. -+>had to decrease during the Big Crunch if the no-boundary proposal
  122. -+>were correct... and why he no longer thinks so.]
  123. -+>
  124. -+>The thermodynamic arrow will agree with the cosmological arrow for half the
  125. -+>history of the universe, but not for the other half. So why is it that we
  126. -+>observe them to agree? Why is it that entropy increases in the direction
  127. -+>that the universe is expanding? This is really a situation in which one can
  128. -+>legitimately invoke the weak anthropic principle because it is a question
  129. -+>of where in the history of the universe conditions are suitable for
  130. -+>intelligent life. The inflation in the early universe implies that the
  131. -+>universe will expand for a very long time before it contracts again. In
  132. -+>fact, it is so long that the stars will have all burnt out and the baryons
  133. -+>will have all decayed. All that will be left in the contracting phase will
  134. -+>be a mixture of electrons, positrons, neutrinos and gravitons. This is not
  135. -+>a suitable basis for intelligent life.
  136. -+>
  137. -+>The conclusion of this paper is that the no boundary proposal can explain
  138. -+>the existence of a well defined thermodynamic arrow of time. This arrow
  139. -+>always points in the same direction. The reason we observe it to point in
  140. -+>the same direction as the cosmological arrow is that conditions are
  141. -+>suitable for intelligent life only at the low entropy end of the
  142. -+>universe's history.
  143. -+>
  144.  
  145.  
  146. Seetamraju Udaya Bhaskar Sarma
  147. (email : seetam @ ece7 . eng . wayne . edu)
  148.  
  149.  
  150.  
  151.  
  152.  
  153.