Paul Davis on mielessään paljon - tai pikemminkin mielessä. Fyysikkona Arizonan yliopistossa hän suorittaa tutkimusta monilla aloilla - teoreettisen fysiikan ja kosmologian abstraktista laajuudesta astrobiologian aineellisempiin kysymyksiin, maan ulkopuolella tapahtuvan elämän tutkimukseen. Nautilus puhui Davisin kanssa, ja keskustelu kääntyi luonnollisesti ajankohtaan, joka oli pitkään pitänyt hänen tutkimuksen kiinnostusta. Seuraava on katkelma tästä haastattelusta, jota on selkeyden vuoksi muokattu ja lyhennetty.
Onko ajan virtaus todellinen vai onko se vain illuusio?
Aikavirta on illuusio, ja minun on tunnustettava, että tunnen muutamia tutkijoita ja filosofeja, jotka ovat valmiita haastamaan tämän. Syy tähän selviää, on syytä kysyä itseltäsi, mitä ajan myötä tarkoitetaan. Kun sanomme, että jokin kuin joki virtaa, se tarkoittaa, että sen hiukkaset olivat jossain vaiheessa eri paikassa kuin se, jossa se sijaitsi hetken aikaisemmin. Toisin sanoen se liikkuu ajan suhteen. Aika ei kuitenkaan voi liikkua suhteessa aikaan - se on aika. Monet ihmiset tekevät virheen ajatellessaan, että väite siitä, ettei aikavirtaa ole, tarkoittaa sitä, ettei ole aikaa sinänsä. Se on hölynpölyä. Tietysti aikaa on olemassa. Mittaamme sen kellolla. Kellot eivät mittaa aikavirtoja, vaan ajan pituuksia. Tietysti tapahtumien välillä on ajanjaksoja - nämä ovat juuri sitä, mitä kello mittaa.
Joten mistä virtauksen tunne tulee?
Annan teille esimerkin. Oletetaan, että nousen ylös, käännyn akselini ympäri useita kertoja ja jäätyen. Tällöin minulla on vakuuttava tunne, että koko maailma pyörii. Tunnen sen pyörivän - vaikka tietysti tiedän, että kehrän itseäni. Samalla tavalla tunnen ajan virtauksen, vaikka tiedän, ettei se ole. Todennäköisesti tämän illuusion selitys liittyy johonkin päässämme ja suhteeseen muistiin - muistojen ja muiden asioiden kerrostamiseen tässä hengessä. Siksi tämä on vain havaintoomme piirre, eikä ajan itsensä ominaisuus.
Toinen asia, joka hämmentää ihmisiä, on se, että he uskovat, että aikavirran kieltäminen tarkoittaa syyn ja seurauksen kieltämistä. Tapahtumat seuraavat tietysti suunnatussa järjestyksessä. Jos pudotat munan, se rikkoutuu. Munia ei kerätä takaisin. Rakennukset murenevat maanjäristyksistä, eivät kasva raunioista. Arkielämässä on monia esimerkkejä ajallisesta epäsymmetriasta - se on yksi olemisen ominaisuuksista. Se ei sinänsä ole ajan ominaisuus, ja selitys sen luonteesta löytyy maailmankaikkeuden alkuvaiheen ja sen alkuperäisten olosuhteiden varhaisimmista vaiheista. Tämä on täysin erilainen ja melko arvokas tutkimus.
Mainosvideo:
Aika ei virtaa. Tämä on tuote psykologiamme.
Onko aika maailmankaikkeuden pääosa?
Avaruus ja aika asettavat rajat, joiden sisällä muotoilemme kaikki teoriat universumin rakenteesta, mutta jotkut ihmettelevät todennäköisyyttä, että nämä olemisen ominaisuudet voivat olla toissijaisia tai johdannaisia. Ehkäpä maailmankaikkeuden alkuperäiset lait muodostuvat tietyssä pre-avarassa ja ajassa, ja avaruus-aika on luotu jotain primaarisempaa.
Tietysti arjessa havaitsemme kolmiulotteisen maailman ja yhden aikaulottuvuuden. Suuressa räjähdyksessä - emme kuitenkaan oikein ymmärrä, kuinka iso räjähdys synnytti maailmankaikkeuden, uskomme kuitenkin, että tämä voi liittyä kvanttifysiikkaan - on mahdollista, että ilmiöt, joita kutsumme avaruus-aikaksi tavanomaisessa merkityksessä, joissa kaikki vaikuttaa selvältä lausutaan, ehkä se ei ollut. Siten maailmankaikkeuden olemassaolon varhaisten vaiheiden tuote ei voi olla pelkästään energia ja aine, vaan jopa itse avaruus-aika. Emme tiedä sitä. Tätä tutkitaan.
Joten aika voi olla johdannainen?
Ajatus siitä, että avaruus-ajan kaksinaisuus on toissijaista laatua, joka on johdettu jostakin yksinkertaisemmasta, sellaisesta, joka on olemuskonseptin ytimessä, oli ilmassa jo ennen urani alkua. Tämä oli John Wheelerin, joka kirjoitti siitä 1950-luvulla, mielipide - että voisi olla jotakin esigeometriaa, joka antoi geometrian samalla tavalla, että atomit luovat jatkuvien elastisten kappaleiden jatkumon - ja ihmiset ajattelevat sitä edelleen.
Ongelmana on, ettemme voi havaita tätä. Riippumatta siitä, kuinka monta sopivaa matemaattista mallia keksit, niiden testaaminen näyttää toivottomalta. Useimmat ihmiset uskovat, että jos tilan ja ajan taustalla on jotain tällaista, jotain, joka eroaa ajatuksestamme peräkkäisestä tilasta ja ajasta, tämä jotain ilmenee vain ns. Planck-asteikolla, kaksikymmentä suuruusluokkaa pienemmällä kuin atomin ytimen koko, vaikka tarkimmat tarkkailuinstrumentit kykenevät tarkkailemaan vain useita kertaluokkaa suurempia. On erittäin vaikea kuvitella, kuinka voimme tutkia jotain Planckin mittakaavassa missä tahansa kontrolloiduissa olosuhteissa.
Jos maailmankaikkeuksia on monia, seuraavatko ne samaa kelloa?
Eri paikkojen tarkkailijoiden välinen aikavertailusuhde on monimutkainen ilmiö jopa saman maailmankaikkeuden sisällä. Kellon nopeus, esimerkiksi mustan aukon pinnalla, eroaa huomattavasti kellon nopeudesta täällä maan päällä. Joten edes universumissamme ei ole yhteistä aikaa.
Nyt meillä on kuitenkin monia maailmankaikkeuksia, joille jokaisella on jossain mielessä oma aika - voit verrata niitä vain, jos niiden välillä on tapa lähettää viesti. Kaikki riippuu valitsemastasi monikokoisesta mallista. Niitä on monia, mutta yhdessä, josta kosmologit ovat puhuneet useimmiten - laajentuneessa päällirakenteessa esiintyvien kuplajen lukumäärä -, ei ole mitään keinoa vertailla suoraan eri kuplan kellojen nopeutta.
Mitkä ajan ymmärtämisen viimeaikaisista muutoksista ovat mielenkiintoisimpia?
Olen erityisen kiinnostunut ajan havaitsemista koskevista laboratoriotutkimuksista, koska mielestäni nopea kehitys voi tapahtua tulevina vuosina. Esimerkiksi on olemassa tunnettuja kokeiluja, joissa tietyllä hetkellä ihmiset väittivät tehneen tietyn vapaan valinnan, mutta kävi ilmi, että itse asiassa tämä valinta tehtiin hiukan aikaisemmin, mutta heidän oma käsitys ajastaan ja heidän toimintansa ajan kuluessa muuttuivat tämän tapahtuman jälkeen. Kun tarkkailemme maailmaa, meille näyttää siltä, että näemme peräkkäisen ja yhtenäisen kertomuksen, mutta itse asiassa aistitiedot kaadetaan erilaisista havaintoelimistä aivoihimme, jotka ne yhdistävät yhteen. Hän rakentaa sen ja esittää sen yhtenäisenä kertomuksena, joka luo itsetuntemuksen tunteen. Siksi näyttää siltä, että omistamme itsemme,ja kaikki menee sujuvasti ja sujuvasti. Todellisuudessa suurin osa käsityksestämme on kertomus, joka luodaan uudelleen tapahtuneiden tapahtumien jälkeen.
Tämä on erityisen havaittavissa tilanteissa, joissa ihmiset reagoivat paljon nopeammin kuin ajatuksen nopeus. Pianojen tai tennispelaajien on muistettava vain ymmärtääksesi, etteivät he voi tehdä tietoista päätöstä:”Tämä pallo liikkuu täällä; Minun pitäisi mennä sinne ja taistella hänet pois. Tänä aikana signaalilla ei ole aikaa päästä aivoihin ja sitten moottorijärjestelmään. He kuitenkin säilyttävät tämän pakottavan tunteen, että he havaitsevat maailman reaaliajassa ja hallitsevat itseään. Minusta kaikki on hyvin jännittävää.
Onko aikatutkimuksissa tapahtunut läpimurtoja perustavanlaatuisen fysiikan alalla? Luulen, että ei. Uusia ideoita ilmestyi. Peruskysymyksiä on edelleen; olemme jo koskettaneet yhtä heistä: onko aika ensisijainen vai johdettu ominaisuus? Aika-akselin alkuperä, joka on ajan epäsymmetria, on edelleen jonkin verran kiistanalaista. Tiedämme, että sitä olisi seurattava aina isoon räjähdykseen saakka, mutta on edelleen joukko erilaisia kysymyksiä, joihin emme ole löytäneet lopullista vastausta. Nämä ovat kuitenkin kaikki melko illuusoreita filosofisia ja teoreettisia ongelmia kuin jotain, joka valaisee ajan ulottuvuutta tai sen luonnetta.
Lisäksi tarkkailemme kokeellisia fysiikkakollegoitamme parantamaan ajan mittausta. Jossain vaiheessa siitä tulee niin tarkka, että se todennäköisesti paljastaa mielenkiintoisia tuloksia. Vielä on olemassa perustavanlaatuinen ongelma - vaikka suurin osa fysiikan laeista on symmetrisiä ajan suhteen, heikkoon ydinvuorovaikutukseen liittyy joukko prosesseja, joissa oletetaan tapahtuvan perustavanlaatuinen rikkomus tälle symmetrialle. Ilmeisesti tällä on avainrooli elämän kokonaiskuvassa. Mielestäni täällä on potentiaalia tutkimukselle. Joten hiukkasfysiikassa on edelleen mahdollista suorittaa kokeita, jotka antavat meille uutta tietoa tästä ajallisesta epäsymmetrisyydestä heikolla vuorovaikutuksella ja paikasta lähellä aika-akselia.
John Steele