Eksisterer tiden? En fysikers perspektiv

Tid er absolutt et veldig sammensatt tema i fysikk, og det er mennesker som tror at tiden faktisk ikke eksisterer. Et vanlig argument de bruker er at Einstein beviste at alt er relativt, så tiden er irrelevant. I bestselgerboka Hemmeligheten, forfatterne sier "Tid er bare en illusjon." Stemmer dette virkelig? Er tiden bare et fantasifigur?

Blant fysikere er det ingen reell tvil om at tiden virkelig eksisterer. Det er et målbart, observerbart fenomen. Fysikere er bare delt litt om hva som forårsaker denne eksistensen, og hva det vil si å si at den eksisterer. Faktisk grenser dette spørsmålet til riket metafysikk og ontologi (eksistensfilosofien) som mye som det gjør på de strengt empiriske spørsmålene om tid som fysikk er godt rustet til å ta opp.

Uttrykket "tidens pil" ble myntet i 1927 av Sir Arthur Eddington og popularisert i sin bok fra 1928 Naturen til den fysiske verdenen. I utgangspunktet er tidens pil ideen om at tiden flyter i bare en retning, i motsetning til dimensjoner av rom som ikke har noen foretrukket orientering. Eddington gjør tre konkrete punkter når det gjelder pilens tid:

1. Det blir levende anerkjent av bevisstheten.
2. Det insisteres like fullt på av vårt resonnementfakultet, som forteller oss at en reversering av pilen vil gjøre den ytre verden nonsensisk.
3. Det gir ingen opptreden i fysikkvitenskap, bortsett fra i studiet av organisasjonen til et antall individer. Her indikerer pilen retningen for progressiv økning av det tilfeldige elementet.

De to første punktene er absolutt interessante, men det er det tredje punktet som fanger fysikken i tidens pil. Den særegne faktoren for tidens pil er at den peker i retning av å øke entropi, per Andre lov om termodynamikk. Ting i vårt univers forfaller som et kurs av naturlige, tidsbaserte prosesser... men de får ikke spontant orden uten mye arbeid.

Det er imidlertid et dypere nivå til hva Eddington sier i punkt tre, og det er at "Det gir ingen opptreden i fysikkvitenskap bortsett fra ..." Hva betyr det? Tid er over alt i fysikk!

Selv om dette absolutt er sant, er det underlige at fysikkens lover er "tids reversible", som er å si at lovene i seg selv ser ut som om de ville fungere perfekt hvis universet ble spilt inn omvendt. Fra fysisk synspunkt er det ingen reell grunn til at tidens pil nødvendigvis skal bevege seg fremover.

Den vanligste forklaringen er at universet i en veldig fjern fortid hadde en høy grad av orden (eller lav entropi). På grunn av denne "grensebetingelsen" er naturlovene slik at entropien stadig øker. (Dette er det grunnleggende argumentet som fremføres i Sean Carrolls bok fra 2010 Fra evigheten til her: Quest for the Ultimate Theory of Time, selv om han går videre for å foreslå mulige forklaringer på hvorfor universet kan ha startet med så mye orden.)

En vanlig misforståelse spredt ved en uklar diskusjon om relativitetens karakter og annen fysikk relatert til tid er at tiden faktisk ikke eksisterer i det hele tatt. Dette kommer over i en rekke områder som ofte klassifiseres som pseudovitenskap eller til og med mystikk, men jeg vil gjerne ta opp et spesielt utseende i denne artikkelen.

I den bestselgende boken for selvhjelp (og video) Hemmelighetenforfatterne la fram forestillingen om at fysikere har bevist at tiden ikke eksisterer. Tenk på noen av de følgende linjene fra avsnittet "Hvor lang tid tar det?" i kapittelet "Hvordan bruke hemmeligheten" fra boken:

"Tid er bare en illusjon. Einstein fortalte oss det. "

"Det kvantefysikere og Einstein forteller oss er at alt skjer samtidig."

"Det er ingen tid for universet, og det er ingen størrelse for universet."

Alle tre utsagnene over er kategorisk usanne, i følge mest fysikere (spesielt Einstein!). Tid er faktisk en integrert del av universet. Som nevnt tidligere, er det veldig lineære begrepet tid bundet inn i begrepet den andre loven om Termodynamikk, som av mange fysikere blir sett på som en av de viktigste lovene i alt fysikk! Uten tid som en virkelig eiendom i universet, blir den andre loven meningsløs.

Det som er sant er at Einstein beviste, gjennom sitt relativitetsteorien, den gangen i seg selv var ikke en absolutt mengde. Snarere er tid og rom samlet på en veldig presis måte å danne rom-tid, og denne rom-tiden er et absolutt mål som kan brukes - igjen, på en veldig presis, matematisk måte - for å bestemme hvordan forskjellige fysiske prosesser på forskjellige steder samhandler med hver enkelt annen.

Dette gjør det ikke bety at alt skjer samtidig. Faktisk trodde Einstein fast - basert på bevisene for ligningene hans (som f.eks E = mc²) - at ingen informasjon kan reise raskere enn lysets hastighet. Hvert punkt i rom-tid er begrenset i måten det kan kommunisere med andre områder av rom-tid. Tanken på at alt skjer samtidig er nøyaktig i strid med resultatene som Einstein utviklet.

Denne og andre fysikkfeil i Hemmeligheten er helt forståelige fordi faktum er at dette er veldig sammensatte temaer, og de er ikke nødvendigvis helt forstått av fysikere. Men bare fordi fysikere ikke nødvendigvis har en fullstendig forståelse av et konsept som tid ikke gjør mener at det er gyldig å si at de ikke har forståelse for tid, eller at de har skrevet av hele konseptet som uvirkelig. Det har de absolutt ikke gjort.

En annen komplikasjon i forståelsen av tid demonstreres av Lee Smolins bok fra 2013 Tid gjenfødt: Fra krisen i fysikk til universets fremtid, der han argumenterer for at vitenskapen (som mystikerne hevder) behandler tid som en illusjon. I stedet tenker han at vi bør behandle tid som en grunnleggende reell mengde, og hvis vi tar den på alvor som sådan, vil vi avdekke fysikklover som utvikler seg over tid. Det gjenstår å se om denne appellen faktisk vil resultere i ny innsikt i fysikkens grunnlag.

Redigert av Anne Marie Helmenstine, ph.d.