Entä jos aika-osa avaruus-aika-jatkuvuusyhtälössä katoaisi kirjaimellisesti? Yksi viimeisimmistä tutkimuksista ehkä osoittaa, että aika on hitaasti ja vähitellen katoamassa maailmankaikkeudestamme ja jonain päivänä se haihtuu kokonaan. Radikaali uusi teoria voisi selittää kosmologisen palapelin, joka on huijannut tutkijoita vuosia.
Tutkijat ovat aiemmin mitanneet kaukaisten räjähtävien tähtien valon osoittaakseen, että maailmankaikkeus kasvaa ja tämän laajenemisnopeus kasvaa jatkuvasti. Tutkijat ovat ehdottaneet, että nämä supernoovat leviävät toisistaan nopeammin kuin maailmankaikkeuden ikääntyminen. Fyysikot päättelivät myös, että jonkin antigravitaatiovoiman on erotettava galaksit toisistaan, ja alkoi kutsua tätä tuntematonta voimaa "tummaksi energiaksi".
Bilbaon Baskimaan yliopiston professorit Jose Senovilla, Mark Mars ja Raul Vera ehdottivat jo vuonna 2009 ajatusta siitä, että aika itsestään voi kadota miljardeissa vuosissa - ja kaikki pysähtyy - esitteli professorit Jose Senovilla, Mark Mars ja Raul Vera Bilbaon Baskimaan yliopistosta ja Salamancan yliopistosta Espanjassa. Itse tämän kardinaalin liikkeen loppupäähän on vaihtoehtoinen selitys "tummalle energialle" - salaperäiselle antigravitaatiovoimalle, jota on ehdotettu selittämään joitain kosmisia ilmiöitä.
Kuitenkin tähän päivään mennessä kukaan ei tiedä mikä tumma energia todella on ja mistä se tulee. Professori Senovilla ja hänen kollegansa ovat keksineet uskomattoman vaihtoehdon. Tutkijat ovat ehdottaneet sellaisen käsitteen kuin pimeä energia kokonaan sulkemista pois ja harkitsemaan näkemyksiämme uudelleen. Senovillan mukaan me huijaamme itsemme ajattelemaan, että maailmankaikkeus laajenee, kun itse asiassa tämä aika hidastuu. Arjen tasolla tämä hidastuminen on huomaamaton. Mutta jos seuraat maailmankaikkeuden etenemistä miljardien vuosien ajan, niin kosmisessa mittakaavassa kaikki käy selväksi. Tämä muutos on ihmisen kannalta äärettömän hidas, mutta kosmologisesta näkökulmasta, jonka voima tutkia muinaisten aurinkojen valoa, joka loisti miljardeja vuosia sitten, voidaan helposti mitata.
Tutkijaryhmän ehdotus, joka julkaistiin lehdessä Physical Review D, sulkee tumman energian fiktioksi. Senovilla sen sijaan selittää kiihtyvyyden ilmeen asteittaisella ajan hidastumisella.
Jos aika hidastuu vähitellen "ja jatkamme naiivisesti yhtälöidemme avulla laajentumisnopeuden muutosten määrittämistä suhteessa tavanomaiseen ajanjaksoon, työssämme esitelty yksinkertainen malli osoittaa tämän laajenemisen tehokkaan kiihtymisen".
Tällä hetkellä tähtitieteilijät voivat määrittää maailmankaikkeuden laajenemisnopeuden ns. "Punasiirtomenetelmällä". Tämä tekniikka perustuu ymmärrykseen, että meistä poispäin liikkuvat tähdet ovat punaisempia kuin suuntaan liikkuvat tähdet. Tutkijat etsivät tietyntyyppisiä supernovoja, joista on tullut vertailukohta tässä suhteessa. Näiden mittausten tarkkuus edellyttää kuitenkin ajankäyttöä kaikkialla maailmankaikkeudessa. Jos aika hidastuu, uuden teorian mukaan yksinäinen aikaulottuvuutemme muuttuu hitaasti uudeksi alueelliseksi ulottuvuudeksi. Siten kaukaiset, muinaiset tähdet, jotka kosmologit ovat havainneet meidän näkökulmasta, näyttävät kiihtyvän.
Kaikesta radikalisuudestaan ja ennennäkemättömyydestään huolimatta nämä ajatukset eivät jää ilman tukea. Cambridgen yliopiston kosmologi Gary Gibbons sanoo, että konseptilla on etunsa. "Uskomme, että aika ilmestyi ison räjähdyksen prosessiin, ja jos aika voi ilmetä, niin se voi kadota - tämä on juuri päinvastainen vaikutus."
Onko aikaa olemassa?
Vuonna 2011 Slovenian Ptujissa sijaitsevan Bista-tutkimuskeskuksen tutkijat ehdottivat, että Newtonin ajatus ajasta itsestään virtaavana absoluuttisena arvona sekä oletus siitä, että aika on avaruus-ajan neljäs ulottuvuus, olivat virheellisiä. He ehdottivat, että nämä ajan käsitteet korvataan fyysiselle maailmallemme sopivimmalla: aika muutosten määrällisellä järjestyksellä.
Kahdessa fysiikan esseissä julkaistussa artikkelissa Amrit Sorli, David Fiscalletti ja Duchamp Klinard ovat yrittäneet selittää, että ajalla tarkoitamme itse asiassa absoluuttista fyysistä suuruutta, joka pelaa riippumattoman muuttujan (aika, t, usein on X-akseli koordinaattijärjestelmässä, joka osoittaa fyysisen järjestelmän kehityksen). Mutta kuten tutkijat huomauttavat, emme koskaan mittaa t: tä. Mittaamme esineen taajuuden ja nopeuden. Itse aika on puhtaasti matemaattinen määrä eikä sitä ole fyysisesti.
Tämä näkökulma ei tarkoita, että aikaa ei ole olemassa, mutta sillä on enemmän tekemistä tilan kanssa kuin absoluuttisen ajan idean kanssa. Siksi, vaikka neljäulotteisen avaruusajan oletetaan usein koostuvan kolmesta avaruuden ulottuvuudesta ja yhdestä ajan ulottuvuudesta, tutkijoiden näkemyksen mukaan olisi oikeampaa edustaa avaruusaikaa avaruuden neljän ulottuvuuden muodossa. Toisin sanoen maailmankaikkeus on "ajaton".
"Minkowskin avaruus ei ole kolme ulottuvuutta plus aika, vaan neljä ulottuvuutta", tutkijat kirjoittivat. Näkymä siitä, että aikaa edustaa fyysinen kokonaisuus, jossa tapahtuu materiaalimuutos, korvataan helpommalla näkymällä, jossa aika on yksinkertaisesti materiaalimuutoksen numeerinen järjestys. Tämä näkymä vastaa paremmin fyysiseen maailmaan ja selittää paremmin hetkelliset fyysiset ilmiöt: painovoima, sähköstaattinen vuorovaikutus, tiedonsiirto EPR-kokeen aikana ja muut."
Tutkijat antavat esimerkin tästä ajankäsityksestä kuvaamalla fotonin, joka liikkuu kahden avaruuspisteen välillä. Niiden välinen tila koostuu kokonaan Planckin pituuksista, ts. Pienimmistä etäisyyksistä, jotka fotoni voi ylittää kerrallaan. Kun fotoni kulkee Planckin pituutta, sen kuvataan kulkevan yksinomaan avaruudessa eikä absoluuttisessa ajassa. Fotonin voidaan ajatella liikkuvan pisteestä 1 pisteeseen 2, ja sen sijainti pisteessä 1 on "ennen" sijaintia pisteessä 2, kirjaimellisesti, koska numero 1 on ennen numerosarjan numeroa 2. Numeerinen järjestys ei vastaa ajallista järjestystä, ts. Numeroa 1 ei ajallisesti ole olemassa ennen numeroa 2, vain numeerisesti.
Käyttämättä aikaa avaruus-ajan neljäntenä ulottuvuutena, fyysinen maailma voitaisiin kuvata tarkemmin. Kuten fyysikko Enrico Prati totesi äskettäisessä tutkimuksessa, Hamiltonin dynamiikka (klassisen mekaniikan yhtälöt) on määritelty selvästi ilman absoluuttisen ajan käsitettä.
Muut tutkijat huomauttivat, että avaruus-ajan matemaattinen malli ei vastaa fyysistä todellisuutta, ja ehdottivat ajatonta "avaruustilaa", joka tarjoaisi tarkemman kehyksen. Lisäksi tutkijat havaitsivat kahden ajankäsityksen väärentämisen. Esimerkiksi ajan käsite avaruuden neljäntenä ulottuvuutena - perustavanlaatuisena fysikaalisena säiliönä, jossa kokeilu tapahtuu - voidaan väärentää kokeilulla, jossa aikaa ei ole.
Akilles ja kilpikonna
Sen lisäksi, että aika tarkemmin kuvaillaan fyysisen todellisuuden luonnetta, ajallinen käsitys kvantitatiivisena muutosjärjestyksenä voi ratkaista Zenon Achilleuksen ja Kilpikonnan paradoksin. Tässä paradoksissa Achilles yrittää kiinni kilpikonnasta kilpailussa. Mutta vaikka Achilleus voi juoksua kymmenen kertaa nopeammin kuin kilpikonna, hän ei koskaan ohita kilpikonnaa, koska aina kun Achilleus kulkee tietyn matkan, kilpikonna kulkee kymmenesosan siitä etäisyydestä. Siksi aina kun Achilles saavuttaa pisteen, jossa kilpikonna oli, se on silti hieman eteenpäin. Vaikka johtopäätös siitä, että Achilleus ei voi koskaan ohittaa kilpikonnia, on selvästi väärä, tähän paradoksiin on olemassa monia muita selityksiä.
Paradoksi voidaan ratkaista määrittelemällä nopeus uudelleen siten, että molempien juoksijoiden nopeus määräytyy niiden liikkeiden numeerisen järjestyksen perusteella, ei niiden liikkeen ja ajo-suunnan perusteella. Tästä näkökulmasta Achilles ja kilpikonna liikkuvat vain avaruuden läpi, ja Achilles ohittaa ehdottomasti vastustajansa avaruudessa, vaikkakaan ei absoluuttisessa ajassa.
Jotkut tuoreemmat tutkimukset ovat kyseenalaistaneet teoriaa, jonka mukaan aivot edustavat aikaa sisäisenä "kellona", joka säteilee hermostoa, ja ehdottivat, että aivot edustavat aikaa alueellisena jakautumisena rekisteröimällä eri hermosolmujen aktivoituminen. Vaikka näemme tapahtumien tapahtuvan menneisyydessä, nykyisyydessä tai tulevaisuudessa, nämä käsitteet voivat yksinkertaisesti olla osa psykologista kehystä, jossa koemme avaruuden olennaiset muutokset.
Joka tapauksessa, jos tätä teoriaa voidaan pitää matemaattisesti (ratkaisuna muodossa ajan nuolen ongelmaan), jäljellä on vielä yksi vastaamaton kysymys: mikä on aika?
Ilja Khel