Tid er kendt for alle, og alligevel er det svært at definere og forstå. Videnskab, filosofi, religion og kunst har forskellige definitioner af tid, men målesystemet er relativt konsistent.
Ure er baseret på sekunder, minutter og timer. Mens grundlaget for disse enheder har ændret sig gennem historien, sporer de deres rødder tilbage til det gamle Sumeria. Den moderne internationale tidsenhed, den anden, defineres af den elektroniske overgang af cesiumatom. Men hvad er nøjagtigt tid?
Fysikere definerer tid som udviklingen af begivenheder fra fortiden til nutiden ind i fremtiden. Grundlæggende, hvis et system er uændret, er det tidløst. Tid kan betragtes som den fjerde dimension af virkeligheden, der bruges til at beskrive begivenheder i det tredimensionelle rum. Det er ikke noget, vi kan se, røre ved eller smage, men vi kan måle dets passage.
Fysik ligninger fungerer lige godt uanset om tiden bevæger sig fremad (positiv tid) eller tilbage i fortiden (negativ tid.) Imidlertid har tiden i den naturlige verden en retning, kaldet det
Tidens pil. Spørgsmålet om, hvorfor tiden er irreversibel, er et af de største uafklarede spørgsmål i videnskaben.En forklaring er, at den naturlige verden følger termodynamikens love. Det anden lov om termodynamik siger, at inden for et lukket system entropi af systemet forbliver konstant eller stiger. Hvis universet betragtes som et lukket system, kan dets entropi (grad af forstyrrelse) aldrig aftage. Med andre ord kan universet ikke vende tilbage til nøjagtigt den samme tilstand, som det var på et tidligere tidspunkt. Tiden kan ikke bevæge sig baglæns.
I klassisk mekanik er tiden den samme overalt. Synkroniserede ure forbliver enige. Alligevel ved vi fra Einsteins specielle og generelle relativitet, at tiden er relativ. Det afhænger af en observatørs referenceramme. Dette kan resultere i tidsudvidelse, hvor tiden mellem begivenheder bliver længere (udvidet), jo tættere man rejser til lysets hastighed. Bevægelige ure kører langsommere end stationære ure, hvor effekten bliver mere markant, når det bevægelige ur nærmer sig lys hastighed. Ure i jetfly eller i kredsløb registrerer langsommere tid end dem på Jorden, muonpartikler nedbrydes langsommere, når du falder, og Michelson-Morley eksperiment bekræftet længdekontraktion og tidsudvidelse.
Tidsrejse betyder, at du bevæger dig fremad eller tilbage til forskellige tidspunkter, ligesom du muligvis bevæger dig mellem forskellige punkter i rummet. At springe frem i tiden forekommer i naturen. Astronauter på den internationale rumstation springer frem i tiden, når de vender tilbage til Jorden på grund af dens langsommere bevægelse i forhold til stationen.
Ideen om rejser tilbage i tidendog udgør problemer. Et spørgsmål er kausalitet eller årsag og virkning. At bevæge sig tilbage i tiden kan forårsage et tidsmæssigt paradoks. "Bedstefarparadokset" er et klassisk eksempel. Ifølge paradokset, kan du forhindre din egen fødsel, hvis du rejser tilbage i tiden og dræber din bedstefar, inden din mor eller far blev født. Mange fysikere mener, at tidsrejser til fortiden er umulig, men der er løsninger på et tidsmæssigt paradoks, såsom at rejse mellem parallelle universer eller grenpunkter.
Den menneskelige hjerne er udstyret til at spore tid. De suprakiasmatiske kerner i hjernen er den region, der er ansvarlig for daglige eller døgnrytmer. Men neurotransmittorer og medikamenter påvirker tidsopfattelsen. Kemikalier, der begejstrer neuroner, så de skyder hurtigere end normalt fremskynder tiden, mens nedsat neuronfyrning bremser tidsopfattelsen. Grundlæggende, når tiden ser ud til at fremskynde, skelner hjernen flere begivenheder inden for et interval. I denne henseende ser tiden virkelig ud til at flyve, når man har det sjovt.
Tiden ser ud til at aftage under nødsituationer eller fare. Forskere ved Baylor College of Medicine i Houston siger, at hjernen faktisk ikke fremskynder, men amygdalaen bliver mere aktiv. Amygdalaen er den region i hjernen, der skaber minder. Efterhånden som flere erindringer dannes, ser tiden ud til at blive trukket ud.
Det samme fænomen forklarer, hvorfor ældre mennesker ser op til tiden som at bevæge sig hurtigere end da de var yngre. Psykologer mener, at hjernen danner flere minder om nye oplevelser end dem, der kendes. Da færre nye minder er bygget senere i livet, ser tiden ud til at gå hurtigere.
Hvad universet angår, havde tiden en begyndelse. Udgangspunktet var 13.799 milliarder år siden, da Stort brag fandt sted. Vi kan måle kosmisk baggrundstråling som mikrobølger fra Big Bang, men der er ikke nogen stråling med tidligere oprindelse. Et argument for tidens oprindelse er, at hvis den strækker sig uendeligt bagud, ville nattehimlen være fyldt med lys fra ældre stjerner.
Vil tiden slutte? Svaret på dette spørgsmål er ukendt. Hvis universet udvides for evigt, ville tiden fortsætte. Hvis der opstår en ny Big Bang, ville vores tidslinje ende, og en ny ville begynde. I partikelfysikforsøg opstår tilfældige partikler fra et vakuum, så det ser ikke ud til, at universet bliver statisk eller tidløst. Det vil tiden vise.