A fizika nagy rejtélyei: Az idő illúzió?

Az idő természetét, amely az emberi élet alapvető fogalma, de a tudományos nyelvezetben még mindig rejtélyes, új podcast-sorozatunk, a The Great Mysteries of Physics első epizódja tárja fel.

Az új podcast első epizódja, A fizika nagy rejtélyeiBelemerül az idő összetett természetébe. Megkérdőjelezve az időről mint abszolútumról alkotott hagyományos fogalmakat, a kutatók olyan elméletekről vitatkoznak, amelyek szerint az idő relatív és összefonódik a térrel, ez a fogalom ellenkezik szubjektív tapasztalatainkkal. Az eltérés az univerzum entrópiájának növekedésének tudható be, de továbbra is rejtély, hogy az univerzum miért indult az entrópia csökkenésével. A probléma megoldására a szakértők további kutatásokat javasolnak, beleértve az idő eltávolítását a tudományos egyenletekből és az órák termodinamikájának vizsgálatát.

Az időérzék nélkül, amely a bölcsőtől a sírig vezet bennünket, életünknek nem lenne értelme. De a legalapvetőbb szinten a fizikusok nem biztosak abban, hogy létezik-e valaha is az az idő, amelyet mi tapasztalunk.

Ez a téma új podcast sorozatunk első epizódjában, A fizika nagy rejtélyei. Házigazda: Miriam Frankel, a The Conversation tudományos szerkesztője, támogatásával FQxIInstitute for Fundamental Questions, három kutatóval beszélgetünk az idő természetéről.

A tudósok régóta feltételezik, hogy az idő abszolút és univerzális – mindenki számára ugyanaz, mindenhol, és tőlünk függetlenül létezik. Még mindig így kezelik a kvantummechanikában, amely az atomok és részecskék apró univerzumát irányítja. Albert Einstein relativitáselmélete azonban, amelyek nagy léptékű természetre vonatkoznak, megmutatták, hogy az idő relatív, nem abszolút – például felgyorsulhat vagy lelassulhat attól függően, hogy milyen gyorsan utazik. Az idő a „téridőben” is összefonódik a térrel.

Einstein elméletei lehetővé tették a tudósok számára, hogy az univerzumot új módon ábrázolják: rögzített négydimenziós tömegként, három térbeli dimenzióval (magasság, szélesség, mélység) és az idő negyedik kvadránsként. Ez a blokk egyszerre tartalmazza az összes teret és időt – és az idő nem folyik. A tömegben most nincs semmi különös – ami az egyik szemlélő számára jelennek tűnik, az a másik számára egyszerűen múlt.

De ha ez igaz, akkor az idővel kapcsolatos tapasztalataink miért utaznak ilyen erővel a múltból a jövőbe? Az egyik válasz az, hogy az entrópia, a káosz mértéke mindig növekszik az univerzumban. Ha lefuttatjuk a számokat, magyarázza Sean Carroll, az amerikai Johns Hopkins Egyetem fizikusa, kiderül, hogy a korai univerzum nagyon alacsony entrópiával rendelkezett. „[The universe] Nagyon strukturált és nem véletlenszerű volt, és egyfajta pihentető volt, és azóta csak véletlenszerűbbé és kaotikusabbá vált.” Ez potenciálisan időnyilat hoz létre az emberi megfigyelők számára.

Nem tudjuk, miért kezdődött az univerzum ilyen alacsony entrópiával. Carol szerint azért lehet Egy multiverzum részei vagyunk Sok különböző univerzumot tartalmaz. Egy ilyen világban néhány univerzumnak – statisztikailag – alacsony entrópiával kellene kiindulnia.

Másrészt Emily Adlam, a kanadai Nyugat-Ontario Egyetem Rotman Filozófiai Intézetének fizikafilozófusa úgy véli, hogy az alacsony entrópiájú univerzumunk létrejöttének rejtélye olyan probléma, amely végső soron abból a tényből fakad, hogy a fizika. van tele feltételezésekkel épp ideje.

„Személy szerint nagyon támogatom azt a mondást, hogy az idő nem telik” – magyarázza. „Ez egyfajta illúzió, amely abból fakad, ahogyan történetesen beágyazódunk a világba.” Az intuíciója az, hogy alapszinten minden egyszerre történik – még akkor is, ha nem úgy tűnik számunkra.

Adlam azzal érvel, hogy az idő megértésének legjobb módja az, ha teljesen eltávolítjuk azt természetelméleteinkből – megfosztjuk az egyenletektől. Érdekes módon, amikor a fizikusok megpróbálják az általános relativitáselméletet a kvantummechanikával egyesíteni egy „kvantumgravitációs” elméletben, az idő gyakran eltűnik az egyenletek közül.

A kísérletek segíthetnek rávilágítani az idő természetére is, segítve a kvantummechanika és az általános relativitáselmélet különböző kombinációinak tesztelését. Natalia Ares, mérnök[{” attribute=””>University of Oxford, believes that studying the thermodynamics (the science of heat and work) of clocks may help. “By understanding clocks as machines, there are things that we can understand better about what the limits of timekeeping are,” she argues.

Host:

• Miriam Frankel, Podcast host, The Conversation

Interviewed:

• Emily Adlam, Postdoctoral Associate of the Philosophy of Physics, Western University
• Natalia Ares, Royal Society University Research Fellow, University of Oxford
• Sean Carroll, Homewood Professor of Natural Philosophy, Johns Hopkins University

This article was first published in The Conversation.