Tijd is een groot verleden, een onzekere toekomst

We gaan er allemaal van uit dat de pijl van de tijd altijd naar de toekomst wijst. In een systeem dat is losgekoppeld van een externe energiebron – en dit is blijkbaar ons universum – verandert alles van geordend in ongeordend.

Zoals toegepast op de wetten van de thermodynamica, betekent het principe van de tijdstroom langs de pijl dat je een heet object niet in een koude kamer kunt plaatsen en verwachten dat het kouder wordt, en dat het object heter wordt. Verschillende experimenten hebben aangetoond dat zelfs op kwantumniveau het gedrag van deeltjes in belangrijke mate afhankelijk is van de beginomstandigheden. Met andere woorden: ze bewegen zich in de loop van de tijd in de richting die we gewend zijn.

De laatste tijd zijn er echter steeds meer tekenen dat er iets mis is met ons begrip van tijd. Misschien niet genoeg om aan het bestaan ​​ervan te twijfelen, maar om na te denken over hoe we het moeten begrijpen - dat is zeker.

Geen verwarming in verstrikte toestand

Een groep natuurkundigen van de ABC Federal University in Brazilië heeft onlangs besloten chloroform te bestuderen, dat bestaat uit een koolstofatoom gebonden aan één waterstofatoom en drie chlooratomen. De wetenschappers gebruikten een sterk magnetisch veld en aceton om de eigenschappen van atomaire componenten te manipuleren. Hierdoor konden ze "luisteren" naar het gedrag van deeltjes met een geleidelijke toename van de energie van kernen als gevolg van de werking van magnetische resonantie. Volgens de regel van de pijl van de tijd moeten de ‘verwarmende’ atoomkernen de energie van chaotische bewegingen aan koudere atomen geven totdat de energietoestand van het geheel gelijk wordt.

Hoe moeten we tijd begrijpen?

Onder normale omstandigheden zou dit gebeurd zijn. De onderzoekers vonden echter een intrigerende uitzondering: een geval waarin de deeltjes met elkaar correleerden. Deeltjescorrelatie heeft de manier waarop energie tussen lichamen wordt verdeeld aanzienlijk veranderd in vergelijking met wat normaal gebeurt. De aangeslagen waterstofkernen werden "heter" en hun koudere, verstrengelde koolstofpartner werd "kouder".

Zoals de auteurs van het experiment concluderen, zijn deze resultaten thermodynamisch gelijkwaardig terugkeren naar het verleden op zeer kleine schaal, maar nog steeds in ons universum, waar de regel van het verstrijken van de tijd zogenaamd "heilig" is. "We zien een spontane warmtestroom van een koud systeem naar een warm systeem", schreven de onderzoekers in een artikel gepubliceerd op de arXiv.org-repository.

Psychologische en thermodynamische pijl

Stephen Hawking in zijn A Brief History of Time schreef hij dat wanorde met de tijd toeneemt omdat we tijd meten in de richting waarin wanorde toeneemt. Dit zou betekenen dat we een keuze hebben, dat we bijvoorbeeld eerst de glasscherven op de vloer kunnen observeren, dan het moment waarop het glas de vloer raakt, dan het glas in de lucht en ten slotte in de hand. van een persoon die de zijne vasthoudt. Er is geen wetenschappelijke regel dat de "psychologische pijl van de tijd" in dezelfde richting moet gaan als de thermodynamische pijl, en de entropie van het systeem neemt toe. Veel wetenschappers geloven echter dat dit komt doordat er energetische veranderingen plaatsvinden in het menselijk brein, vergelijkbaar met die welke we in de natuur waarnemen. De hersenen hebben de energie om te handelen, te observeren en te redeneren, omdat de menselijke "motor" brandstof-voedsel verbrandt en, net als in een verbrandingsmotor, is dit proces onomkeerbaar.

Er zijn echter gevallen waarin, met behoud van één richting, de psychologische pijl van de tijd in verschillende systemen wordt gehandhaafd entropie stijgt en daalt – bijvoorbeeld bij het opslaan van gegevens in het computergeheugen. De geheugenmodules in de machine gaan van ongeordende toestand naar schijfschrijfvolgorde. Zo wordt de entropie in de computer verminderd. Elke natuurkundige zal echter zeggen dat vanuit het oogpunt van het universum als geheel, het groeit, omdat het energie kost om naar een schijf te schrijven, en deze energie wordt gedissipeerd in de vorm van warmte die door een machine wordt gegenereerd. Er is hier een lichte "psychologische" weerstand tegen de gevestigde wetten van de natuurkunde. Het is voor ons moeilijk te bedenken dat wat er met het geluid van de ventilator naar buiten komt, belangrijker is dan het vastleggen van een werk of een andere waarde in het geheugen.

Al in 1967 was dat zo Wheeler-DeWitt-vergelijkingwat betekende dat er geen tijd als zodanig was. Het was een poging om de ideeën van de kwantummechanica en de algemene relativiteitstheorie wiskundig te combineren, een stap in de richting van de theorie van de kwantumzwaartekracht, d.w.z. de Theorie van Alles, gewenst door alle wetenschappers. Pas in 1983 kwam de natuurkunde Don-pagina i Willem Wüthers stelde een verklaring voor waarmee het probleem van de tijd kan worden omzeild met behulp van het concept kwantumverstrengeling. Ze stelden het concept voor dat alleen de eigenschappen van een reeds gedefinieerd systeem kunnen worden gemeten. Vanuit wiskundig oogpunt betekende hun voorstel dat de klok niet geïsoleerd van het systeem werkt en alleen start wanneer hij verstrengeld is met een bepaald universum.

Is het slechts een illusie?

Is het mogelijk om de kwantumtheorie symmetrisch in de tijd te interpreteren, zonder de invloed van het heden op het verleden toe te laten? vraagt ​​in een proefschrift gepubliceerd in Proceedings of the Royal Society Matthew S. Leifer Orazo Matthew F. Pusey. Als zo’n theorie symmetrisch moet zijn, en natuurkundigen vinden het belangrijk, dan moet bovenstaande mogelijkheid helaas bestaan.

Fans hebben geen probleem met terugtellen multiversum theoriezoals al te zien is in het concept van Page en Wouters. Het probleem van de symmetrie is er goed in opgelost, en om de verschijnselen te verklaren is het niet nodig de pijl van de tijd terug te draaien. Het is gewoon zo dat verschillende resultaten van experimenten de equivalenten zijn van verschillende werelden waarin een deeltje zich op de een of andere manier kan gedragen.

Model van experiment in chloroform

Britse natuurkundige Julian Barbour schreef er meerdere boeken over tijd is slechts een illusie. De bekendste hiervan is The End of Time: The Next Revolution in Our Understanding of the Universe, 1999. Wanneer het universum bestaat uit fluctuerende configuraties van materie, wekt het de indruk dat de tijd verstrijkt, zegt Barbour. De stroom van bewustzijn en het gevoel van het heden, die ongeveer een seconde duurt, alles gebeurt in de hoofden van mensen. Onze hersenen hebben informatie over het recente verleden, maar niet als gevolg van een causaal verband dat teruggaat tot eerdere configuraties. Het is eerder een eigenschap van het denken, die misschien wel noodzakelijk is om überhaupt na te denken.

Barbour merkt dat op Einstein in een van zijn laatste brieven schrijft hij: "Mensen zoals wij die in de natuurkunde geloven, weten dat het verschil tussen verleden, heden en toekomst slechts een hardnekkige illusie is." De opvattingen van Barbour worden beschouwd als ‘wetenschap op het randje’, maar veel serieuze natuurkundigen (waaronder bekende figuren als Lee Smolin i Lyubosh Motl) worden als "interessant" beschouwd, niet als "gek". Er schuilt een zekere elegantie in het concept van tijdloosheid, en daarom spreekt het natuurkundigen aan.

Volgens theoretici die de gedachte van Barbour voortzetten, is tijd een concept dat door de mens is uitgevonden, zodat we onderscheid kunnen maken tussen wat 'nu' is en wat we als 'verleden' waarnemen. Het concept van tijd blijft slechts een illusie van onze geest, omdat in feite alles wat was en zal zijn, op elk gegeven moment gebeurt. Twee jaar geleden werd een dergelijke verklaring afgelegd door een groep natuurkundigen van het Massachusetts Institute of Technology.

Deze wetenschappers beweren dat het universum bestaat uit ‘blokken’ waarin tijd en ruimte met elkaar verbonden zijn, en zo de zogenaamde ruimtetijd vormen. Deze theorie, in overeenstemming met relativiteitstheorie Einstein suggereert dat ruimte en tijd deel uitmaken van een vierdimensionaal universum waarin alles wat er gebeurt zijn eigen unieke coördinaten in ruimte-tijd heeft.

 - vatte het onderzoek van zijn collega's samen Max Tegmark z S. — 

Vanuit het oogpunt van de kwantumfysica is het altijd mogelijk om te bewijzen dat tijd ‘bestaat’ omdat deze functioneert in de aannames van het experiment, zoals de giftigheid van een stof die in een doos wordt geplaatst met de kat van Schrödinger. Tijd is psychologisch gezien onderdeel van het landschap dat we creëren voor onze kennis. Zijn overgang van het verleden naar de toekomst is onderworpen aan hetzelfde onderzoek als al het andere.

Dit is het einde. In die zin dat de tijd vanzelf afloopt, wat niet bewezen hoeft te worden. Of het uiteindelijk ook een ruimte-tijddimensie en een echte maat van het heelal zal zijn, moet nog worden beslist. Tot nu toe heeft de laatste in het duel tussen theoretische fysica en algemene intuïtie een aanzienlijk voordeel. Maar misschien weet ze niet dat ze een fout heeft gemaakt en al heeft verloren?

Tijdpijl - Toont de richting van de stroom van de tijd. Het concept werd geïntroduceerd en gepopulariseerd door de Britse astrofysicus Arthur Eddington in 1927, auteur van The Nature of the Physical World, dat een jaar later werd gepubliceerd. Tijd stroomt altijd van het verleden naar de toekomst en nooit andersom, d.w.z. het is unidirectioneel, asymmetrisch en onomkeerbaar. Het kan worden onderverdeeld in verleden, heden en toekomst. Synoniemen voor de pijl van tijd: richting van tijd, asymmetrie van tijd, anisotropie van tijd, onomkeerbaarheid van tijd en unidirectionele tijd.