Veľké tajomstvá fyziky: Je čas ilúziou?

Prvá epizóda nového podcastu, Veľké záhady fyziky, skúma zložitosť času. Výskumníci spochybňujú tradičné predstavy o čase a diskutujú o teóriách, ktoré tvrdia, že čas je relatívny a prepojený s priestorom, čo je v rozpore s našou subjektívnou skúsenosťou. Tento paradox môže zodpovedať za nárast entropie vo vesmíre, ale prečo vesmír začal s nízkou entropiou, zostáva záhadou. Na vyriešenie tohto problému odborníci navrhujú ďalší výskum, vrátane odstránenia času z vedeckých rovníc a skúmania termodynamiky hodín.

Bez zmyslu pre čas by náš život nemal zmysel, keby nás viedol od kolísky do hrobu. Ale na najzákladnejšej úrovni si fyzici nie sú istí, či čas, ako ho zažívame, existuje.

Toto je názov prvej epizódy našej novej série podcastov, Veľké záhady fyziky. Hostiteľom som ja, Miriam Frankel, vedecká redaktorka v The Conversation, a podporovaná FQxIV Foundational Questions Institute hovoríme s tromi výskumníkmi o povahe času.

Vedci dlho predpokladali, že čas je absolútny a univerzálny – pre každého, všade a závisí od nás. Stále sa to takto rieši v kvantovej mechanike, ktorá riadi mikrokozmos atómov a častíc. Ale teórie relativity Alberta Einsteina, ktoré sa vzťahujú na prírodu vo všeobecnosti, ukázali, že čas je skôr relatívny ako absolútny – môže sa napríklad zrýchliť alebo spomaliť v závislosti od toho, ako rýchlo cestujete. Čas je tiež prepletený s priestorom ako „časopriestor“.

Einsteinove teórie umožnili vedcom predstaviť si vesmír novým spôsobom: ako konštantný štvorrozmerný objem s tromi priestorovými rozmermi (výška, šírka a hĺbka) a štvrtým časom. Tento objem obsahuje priestor a čas zároveň – a čas neplynie. Na objeme teraz nie je nič zvláštne – to, čo sa jednému pozorovateľovi javí ako prítomnosť, inému je len minulosťou.

Ale ak je to pravda, prečo je naša skúsenosť s prechodom z minulosti do budúcnosti taká silná? Jednou z odpovedí je, že entropia, miera neporiadku, sa vo vesmíre neustále zvyšuje. Keď spustíte čísla, vysvetľuje fyzik Sean Carroll z Johns Hopkins University, raný vesmír mal veľmi nízku entropiu. „[The universe] bola veľmi, veľmi organizovaná a náhodná a stala sa akousi uvoľnenou a náhodnejšou a dezorganizovanou.“ To pravdepodobne vytvorí šípku času pre ľudských pozorovateľov.

Nevieme, prečo vesmír začal s takou nízkou entropiou. Carroll hovorí, že to môže byť dôvod Sme súčasťou rozmanitosti Pozostáva z rôznych vesmírov. V takomto svete by niektoré vesmíry mali, štatisticky povedané, začínať s nízkou entropiou.

Na druhej strane Emily Adlam, filozofka fyziky na Rodman Institute of Philosophy na University of Western Ontario v Kanade, verí, že záhada, prečo náš vesmír začal s nízkou entropiou, nakoniec pramení zo skutočnosti, že fyzika. Plný predpokladov Načase.

„Ja osobne som skôr na strane, ktorá hovorí, že čas neletí,“ vysvetľuje. „Je to druh ilúzie, ktorá pochádza zo spôsobu, akým sme zakomponovaní do sveta.“ Ide jej o to, že na tej najzákladnejšej úrovni sa všetko deje naraz – aj keď sa nám to nezdá.

Adlam tvrdí, že najlepší spôsob, ako pochopiť čas, je úplne ho odstrániť z našich teórií prírody – odstrániť ho z rovnice. Je zaujímavé, že keď sa fyzici pokúšajú zjednotiť všeobecnú teóriu relativity s kvantovou mechanikou do teórie „kvantovej gravitácie“, čas z rovníc zmizne.

Experimenty pomôžu objasniť povahu času a otestovať rôzne kombinácie kvantovej mechaniky a všeobecnej teórie relativity. Natalia Ares, inžinierka[{“ 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.