Eksisterer tiden? En fysikers perspektiv

Tid er bestemt et meget komplekst emne i fysik, og der er mennesker, der tror, ​​at tiden faktisk ikke eksisterer. Et almindeligt argument, de bruger, er, at Einstein beviste, at alt er relativt, så tiden er irrelevant. I den mest solgte bog Hemmeligheden, forfatterne siger "Tid er bare en illusion." Er dette virkelig sandt? Er tiden bare et udtryk for vores fantasi?

Blandt fysikere er der ingen reel tvivl om, at tiden virkelig eksisterer. Det er et målbart, observerbart fænomen. Fysikere er bare delt lidt om, hvad der forårsager denne eksistens, og hvad det betyder at sige, at det eksisterer. Faktisk er dette spørgsmål grænser til metafysikens og ontologiens område (eksistensfilosofien) som meget som det gør på de strengt empiriske spørgsmål om tid, som fysik er veludstyret til at tackle.

Udtrykket "tidens pil" blev myntet i 1927 af Sir Arthur Eddington og populariseret i hans bog fra 1928 Naturen af ​​den fysiske verden. Grundlæggende er tidens pil ideen om, at tiden kun flyder i en retning, i modsætning til rumdimensioner, der ikke har nogen foretrukken orientering. Eddington fremsætter tre specifikke punkter med hensyn til tidens pil:

1. Det genkendes levende af bevidstheden.
2. Det insisteres lige så længe på vores resume-fakultet, der fortæller os, at en vending af pilen ville gøre den ydre verden nonsensisk.
3. Det viser sig ikke i fysisk videnskab undtagen i studiet af organisationen af ​​et antal individer. Her viser pilen retningen for den progressive stigning af det tilfældige element.

De to første punkter er bestemt interessante, men det er det tredje punkt, der fanger fysikken i tidens pil. Den kendetegnende faktor for tidens pil er, at den peger i retning af stigning entropipr Anden lov om termodynamik. Ting i vores univers forfalder som et kursus af naturlige, tidsbaserede processer... men de genvinder ikke spontant orden uden meget arbejde.

Der er imidlertid et dybere niveau, hvad Eddington siger i punkt tre, og det er, at "Det gør intet udseende i fysisk videnskab undtagen ..." Hvad betyder det? Tid er overalt i fysik!

Selvom dette helt sikkert er sandt, er den underlige ting, at fysikloverne er "tid reversible", hvilket er at sige, at selve lovene ser ud som om de ville fungere perfekt, hvis universet blev spillet i baglæns. Fra et fysisk synspunkt er der ingen reel grund til, at tidens pil nødvendigvis skal bevæge sig fremad.

Den mest almindelige forklaring er, at universet i den meget fjerne fortid havde en høj grad af orden (eller lav entropi). På grund af denne "grænsevilkår" er naturlovene sådan, at entropien konstant øges. (Dette er det grundlæggende argument, der fremsættes i Sean Carrolls 2010-bog Fra evigheden til her: Quest for the Ultimate Theory of Time, selvom han går videre med at foreslå mulige forklaringer på, hvorfor universet måske er startet med så meget orden.)

En almindelig misforståelse spredt ved en uklar diskussion af beskaffenheden af ​​relativitet og anden fysik relateret til tid er, at tiden faktisk ikke eksisterer overhovedet. Dette kommer på tværs af et antal områder, der ofte klassificeres som pseudovidenskab eller endda mystik, men jeg vil gerne behandle et bestemt udseende i denne artikel.

I den bedst sælgende selvhjælpsbog (og video) Hemmelighedenforfatterne fremsatte forestillingen om, at fysikere har bevist, at tiden ikke eksisterer. Overvej et par af de følgende linjer fra afsnittet "Hvor lang tid tager det?" i kapitlet "Sådan bruges hemmeligheden" fra bogen:

”Tid er bare en illusion. Einstein fortalte os det. "

"Hvad kvantefysikere og Einstein fortæller os er, at alt sker samtidig."

"Der er ingen tid til universet, og der er ingen størrelse for universet."

Alle tre udsagn ovenfor er kategorisk ukorrekte ifølge mest fysikere (især Einstein!). Tid er faktisk en integreret del af universet. Som nævnt tidligere er det meget lineære begreb tid bundet til begrebet den anden lov om Termodynamik, som af mange fysikere betragtes som en af ​​de vigtigste love i alt fysik! Uden tid som en reel egenskab for universet bliver den anden lov meningsløs.

Det, der er sandt, er, at Einstein beviste gennem sin relativitetsteori, den tid i sig selv var ikke en absolut mængde. Tværtimod er tid og rum forenet på en meget præcis måde til at danne rum-tid, og denne rum-tid er et absolut mål, der kan bruges - igen på en meget præcis, matematisk måde - at bestemme, hvordan forskellige fysiske processer forskellige steder interagerer med hver enkelt Andet.

Dette gør det ikke betyder imidlertid, at alt sker samtidig. Faktisk troede Einstein fast - baseret på beviset for hans ligninger (som f.eks E = mc²) - at ingen oplysninger kan rejse hurtigere end lysets hastighed. Hvert punkt i rum-tid er begrænset i den måde, det kan kommunikere med andre regioner i rum-tid. Ideen om, at alt sker samtidig, er nøjagtigt imod de resultater, som Einstein udviklede.

Denne og andre fysikfejl i Hemmeligheden er helt forståelige, fordi faktum er, at dette er meget komplekse emner, og de er ikke nødvendigvis fuldstændigt forstået af fysikere. Bare fordi fysikere ikke nødvendigvis har en fuldstændig forståelse af et begreb som tid ikke gør det betyder, at det er gyldigt at sige, at de ikke har forståelse for tid, eller at de har afskrevet hele konceptet som uvirkelig. Det har de helt sikkert ikke gjort.

En anden komplikation i forståelsen af ​​tid demonstreres af Lee Smolins bog fra 2013 Genfødt tid: Fra krisen i fysik til universets fremtid, hvor han argumenterer for, at videnskaben (som mystikerne hævder) behandler tid som en illusion. I stedet tror han, at vi skal behandle tid som en grundlæggende reel mængde, og hvis vi tager det alvorligt som sådan, vil vi afsløre fysiske love, der udvikler sig over tid. Det gjenstår at se, om denne appel rent faktisk vil resultere i ny indsigt i fysikens fundament.

Redigeret af Anne Marie Helmenstine, ph.d.