"Aika estää kaiken tapahtuvan samanaikaisesti." Fyysikko John Wheelerin lausunnossa tehdään oikein tiivistelmä siitä, mitä aika tekee, toisin kuin mitä tahansa muuta. Tämä erottuu erityisesti siitä tosiseikasta, että todellisuuden alkeellisimpien ainesosien metsästys ei tuonut meille mitään, mikä voisi olla yhteydessä ajassa. Einstein onnistui enemmän kuin toiset: hän yhdisti ajan tilaa. Mutta jo ennen häntä oli selvää, että fysiikan lait toimivat samalla tavalla riippumatta siitä, siirrytkö eteenpäin ajassa vai taaksepäin. Ja se vain ei sovi kokemukseemme. Mitä on aika? Tässä on viisi parhainta teoriaamme tähän mennessä.
Aika … vain on
Yleisen suhteellisuusteorian mukaisesti kvantimekaniikka saapui nopeasti ja perusti ajankäytön, johon olemme tottuneet. Kvantimaailman hälinä vastaa kellon autoritaarista tikittämistä, joka on minkä tahansa kuvatun hiukkasjärjestelmän ulkopuolella. Ajan kvantmekaaninen esitys ei kuitenkaan ole vakuuttava. Otetaan Wheeler-DeWitt-yhtälö, joka kuvaa koko maailmankaikkeuden kvanttitilaa. Jos tämä järjestelmä on kaikki, mitä tiedämme, missä olisi tikittävä kvantikello?
Aika … vain illuusio
Fyysikko Julian Barbour uskoo, että saatamme joutua tappamaan aika kokonaan. Hänen mielestään Einsteinin yleisen suhteellisuusteorian yhdistämä tila ja aika on erotettava toisistaan. Ainoa tapa määritellä tila hänen mielestään on pitää sitä geometrisenä suhteena havaittujen hiukkasten välillä ajasta riippumatta. Hän kutsuu kutakin kokoonpanoa "tilannekuvaksi", joka on "mahdollisuuksien tilassa". Barbourin käsitteessä on vain näitä kuvia. Aika ei ole todellinen, vaan vain seuraus havainnollemme - illuusio, joka ilmenee siitä tosiseikasta, että maailmankaikkeus muuttuu jatkuvasti kuvasta toiseen.
Mainosvideo:
Aika … on entropian nuoli
Vain tässä Barbourin järjestelmä ei koske hienompaa asiaa. Kaikki fyysiset lait ovat ajallisesti symmetrisiä, mikä tarkoittaa matemaattisesti ottaen, että kaikki voi kulkea yhtä aikaa eteenpäin ja taaksepäin. Yksi poikkeus. Termodynamiikan toisen lain mukaan entropia tai häiriön määrä kasvaa aina ajan kuluessa hiukkasten ja energian yksittäisissä kokoelmissa. Toinen laki selittää, miksi vedenkeitin ei voi kuumentua esimerkiksi yksinään. Tämän lain ainutlaatuinen epäsymmetria on saanut monet fyysikot ajattelemaan, että äärimmäisen yksipuolinen ajanvirta liittyy entropiaan. Tästä "ajan entrooppisesta nuolesta" on myös kvanttiversio, jonka on kehittänyt fyysikko Sandu Popescu Bristolin yliopistosta Iso-Britanniassa. Popescu ja hänen kollegansa näyttivätettä voimme nähdä kasvavan entropian kvanttien takertumisen seurauksena.
Aika … aivan todellinen loppujen lopuksi
Ehkä ajan entropian nuoli ei ole koko tarina, sanoo Lee Smolin Kierroksen instituutista Waterloossa, Kanadassa. Hän huomauttaa, että jos entropia kasvaa jatkuvasti, silloin Universumin oli Ison räjähdyksen aikaan pitänyt olla alhaisen entropian tilassa (korkea järjestys). Mutta ei ole selitystä, miksi kaiken on oltava näin. Tämä palauttaa meidät takaisin kysymykseen, miksi fyysiset lait ovat ajallisesti symmetrisiä. Ehkä meillä on vain vääriä lakeja, Smolin sanoo. Yhdessä kollegojensa kanssa hän yrittää löytää vaihtoehtoisia peruslakeja, joihin ajan suunta on upotettu. Ainoa ongelma on, että hänen outo lähestymistapansa johtaa siihen, että lait muuttuvat ajan myötä.
Aika … ansaitsee tasa-arvon
John Vaccaro Australian Griffith-yliopistosta yrittää asettaa ajan ja tilan tasa-arvoiseen asemaan. Kvanttimekaniikka mahdollistaa hiukkasen olemassaolon yhdessä paikassa, mutta ei toisessa. Ehkä, sanoo Vaccaro, se mahdollistaa hiukkasen olemassaolon kerrallaan, mutta ei toista, ilman, että tarvitaan luovia tai tuhoavia vuorovaikutuksia.
Yritykset korjata yhtälöt tätä ajatellen eivät johtaneet mihinkään, koska se rikkoo fysiikan kulmakiveä - massan säilyttämislakia. Mutta Vaccaro osoittaa, että näiden yhtälöiden roskista kvanttimekaniikka voidaan palauttaa korjatussa muodossa. Tarvitsemme vain kokeellista näyttöä tämän ajatuksen tukemiseksi. Vuonna 2012 BaBar-kokeilu SLAC: n kansallisessa kiihdytinkeskuksessa Kaliforniassa osoitti, että B-mesonihiukkaset hajoavat eri tavoin eri aikoina. Ehkä Vaccaron ideoissa on enemmän.
ILYA KHEL