Ohi. Nykyinen. Tulevaisuudessa. Fysiikan kannalta ne ovat kaikki samoja. Sinulle, minulle ja kaikille muille aika liikkuu kuitenkin vain yhteen suuntaan: odotuksista kokemuksiin ja muistoihin. Tätä lineaarisuutta kutsutaan aikaakseliksi (joskus kutsutaan ajan nuoleksi), ja jotkut fyysikot uskovat, että se liikkuu yhteen suuntaan vain ihmisille ja muille lajeille, jotka kykenevät havaitsemaan sen liikkumisen vain tällä tavalla.
Tutkijat ovat selvittäneet kysymyksen aikaakselista jo jonkin aikaa. Ja sen tärkein näkökohta ei ole se, onko aikaa ollenkaan, vaan mihin suuntaan tämä aika todella liikkuu. Monet fyysikot uskovat, että aika ilmenee, kun riittävä määrä pieniä alkuainehiukkasia, joita yksilöllisesti hallitsevat melko omituiset kvantimekaniikan lait, alkavat olla vuorovaikutuksessa toistensa kanssa ja käyttäytyvät, jotka voidaan selittää jo klassisten fysiikan lakien avulla. Saksalaisen Annalen der physic -lehden viimeisimmän numeron sivuilla (sama lehti, jonka sivuilla julkaistiin Einsteinin artikkelisarja suhteellisuusteoriaa koskevista yleisistä ja erityisistä teorioista) kaksi tutkijaa julistaa, että painovoima ei ole tarpeeksi vahvaniin, että ehdottomasti kaikki universumin esineet noudattavat aika-akselin suunnan periaatetta nykyisen - nykyisen - tulevaisuuden suuntaan. Sen sijaan tutkijat uskovat, että ulkopuoliset tarkkailijat ovat luoneet itse aikaakselin.
Yksi fysiikan nykyaikaisista ongelmista on kvanttimekaniikan mukauttaminen klassisiin. Kvanttimekaniikassa hiukkasilla voi olla superpositioita. Esimerkiksi yksi elektroni voi esiintyä kahdessa paikassa samanaikaisesti, ja on mahdotonta selvittää kumpi on, ennen kuin teet havainnon. Tärkein näkökohta tässä on todennäköisyys. Sijainnin selvittäminen voi olla vain kokeellista.
Säännöt muuttuvat kuitenkin dramaattisesti, jos elektronit alkavat olla vuorovaikutuksessa muiden esineiden kanssa, esimerkiksi ilma-atomien kanssa, tai osana pölyhiukkasia ja yleensä kaiken tyyppisiä aineita. Täällä astuvat voimaan klassisen mekaniikan säännöt, ja painovoimasta tulee tärkein tekijä näiden hiukkasten vuorovaikutuksessa.
"Jokaisen atomin elektronin sijaintia säätelee todennäköisyys", sanoo Yasunori Nomura, fyysikko Kalifornian yliopistossa, Berkeley.
Mutta heti kun he alkavat olla vuorovaikutuksessa suurempien hiukkasten kanssa tai tulla osaksi esineitä, kuten baseballia, niin kaikki nämä heidän asemansa yksilölliset todennäköisyydet sekoittuvat, ja kaikkien näiden elektronien mahdollisuudet superpositioitumisessa pienenevät. Siksi et koskaan näe, kuinka sama baseball voi olla kahdessa paikassa kerralla - sieppauksen hansikkaassa ja lentämässä pelikentältä.
Sitä hetkeä, jolloin elementtihiukkasten fysiikka törmää yhteen (sulautuu) klassisen mekaniikan kanssa, kutsutaan decoherenceksi. Fysiikan kannalta tämä tapahtuu, kun aikavirran suunnasta tulee matemaattisesti merkitsevä. Monet fyysikot uskovat, että aika-akseli on tarkalleen mitä johtuu dekherenssistä.
Kuuluisin teoria, joka selittää dekoorenssiprosessin, on Wheeler - DeWitt-yhtälö. Teoria ilmestyi vuonna 1965, kun fyysikon John Wheelerin piti pysyä pitkään Pohjois-Carolinan (USA) lentokentällä. Aika tappaakseen hän pyysi kollegaansa Bruce DeWittia tapaamaan häntä. Kaksi tutkijaa tapasivat ja, kuten yleensä tapahtuu, alkoivat puhua erilaisista teorioista ja "leikkiä numeroilla". Jossain vaiheessa molemmat keksivät yhtälön, jonka Wheeler ajatteli (koska DeWitt suhtautui siihen skeptisemmin), on sauma kvantti- ja klassisen mekaniikan välillä.
Mainosvideo:
Teoria osoittautui epätäydelliseksi. Se osoittautui kuitenkin erittäin tärkeäksi fysiikalle. Monet tutkijat ovat yhtä mieltä siitä, että se on tärkeä työkalu ymmärtää kaikki deherenssiprosessin ja niin sanotun kvanttipainon omituisuudet.
Huolimatta siitä, että aikamuuttujaa ei sisällytetä yhtälöön (fysiikassa aikaa mitataan siirtämällä yksi esine yhdestä paikasta toiseen tai muuttamalla sen tilaa), se luo perustan kaiken maailmankaikkeuden linkittämiselle.
Kaksi tutkijaa kuitenkin sanovat uudessa tieteellisessä artikkelissa, että Wheeler-DeWitt-yhtälössä gravitaatio vaikuttaa aikaa liian hitaasti voidakseen hyväksyä sen universaaliaja-akseliksi.
"Jos tarkastelemme esimerkkejä ja teemme laskelmia, käy ilmi, että yhtälö ei selitä kuinka ajan suunta näyttää", kertoo biologi, polymaatti ja artikkelin yhteiskirjailija Robert Lanza. (Lanza on biosentrismin kannattaja - teoria, jonka mukaan biologinen elämä luo todellisuutta ympärillämme, ajan ja maailmankaikkeuden - eli elämä luo maailmankaikkeuden, eikä päinvastoin.)
Tutkija selittää tämän sillä, että kvanttihiukkasten on säilytettävä superpositioidensa ominaisuudet, kunnes ne tarttuvat painovoiman avulla. Jos painovoima osoittautuu liian heikoksi partikkeleiden välisen vuorovaikutuksen ylläpitämiseksi niiden deherenssin aikana suuremmaksi, se ei pysty saamaan hiukkasia liikkumaan samaan suuntaan missään tilanteessa.
Jos matematiikka ei pysty ratkaisemaan tätä kysymystä, vastaus voi olla tarkkailijassa. Eli itsessämme. Aika liikkuu täsmälleen samalla tavalla kuin se liikkuu, koska me ihmiset, olemme alun perin biologisesti, neurologisesti ja filosofisesti”ohjelmoituja” havaitsemaan aika tällä tavalla. Se on kuin Schrödingerin kissa makrotasolla. On mahdollista, että maailmankaikkeuden kaukainen pää siirtyy tulevaisuudesta menneisyyteen eikä päinvastoin. On täysin mahdollista, että teleskooppien läpi katsottuna aika kulkee tästä tilasta ja saa meille ymmärrettävämmän "menneisyyden - tulevaisuuden" suunnan.
"Suhteellisuusteoriaa koskevassa työssään Einstein osoitti, että aika on suhteessa tarkkailijaan", Lanza sanoo.
"Työmme kehittää tätä ajatusta ja sanoo, että itse asiassa tarkkailija itse luo aikaa."
Tätä teoriaa ei tietenkään voida kutsua uudeksi. Italialainen fyysikko Carlo Rovelli julkaisi tästä artikkelin viime vuonna suurimmassa avoimessa tieteellisessä verkkokirjastossa ArXiv.org. Siinä on myös riittävästi ristiriitoja. Esimerkiksi Nomura sanoo, että ei ole vielä selvää, kuinka saada selville, onko tarkkailija-ajan käsite todellinen.
"Vastaus riippuu siitä, voidaanko ajan käsite (käsite) määritellä matemaattisesti sisällyttämättä tarkkailijoita järjestelmään", tiedemies sanoo.
Artikkelin kirjoittajat väittävät, että havaitsijaa ei voida mitenkään sulkea pois yhtälöstä, koska ihmiset ovat päättäneet ja analysoineet nämä yhtälöt oletuksena.
Nomura huomauttaa myös, että teorioiden kirjoittajat eivät ole ottaneet huomioon sitä tosiseikkaa, että koko maailmankaikkeus on ns. Siirtymätilassa "avaruus-aika".
"Kun puhumme avaruus-ajasta, puhumme jo dekooreista."
Namura ei tietysti sanonut, että muut tutkijat ovat täysin väärässä ja että fysiikka on edelleen epätäydellistä, epätäydellistä ja epätäydellistä tiedettä (ja mielenkiintoisella tavalla on vaikea väittää tästä), mutta hän totesi olevansa täysin eri mieltä päätelmistä. jotka nämä tutkijat ovat tehneet. Hänen mukaansa kuten aika itsekin, kaikki fysiikan tulkinnat ovat suhteellisia.
NIKOLAY KHIZHNYAK