Aika perustuu sekunteihin, minuutteihin ja tunteihin. Näiden yksiköiden perusta on muuttunut historian aikana, mutta niiden juuret voidaan jäljittää muinaiseen Sumerin osavaltioon. Moderni kansainvälinen aikayksikkö määritetään cesiumatomin elektronisella siirtymisellä. Mutta mikä tämä fyysinen määrä on?
Aika mittaa tapahtumien etenemistä
Aika on mitta tapahtumien etenemiselle. Fyysikot määrittelevät tämän arvon tapahtumien etenemisestä menneisyydestä nykyisyyteen ja tulevaisuuteen. Periaatteessa, jos järjestelmä ei ole muuttunut, se on tämän indikaattorin ulkopuolella. Aika voidaan nähdä todellisuuden neljäntenä ulottuvuutena, jota käytetään kuvaamaan tapahtumia kolmiulotteisessa tilassa. Se ei ole jotain mitä voimme nähdä, tuntea tai maistaa, mutta voimme mitata sen kulkua.
Nuoli osoittaa, että aika liikkuu menneisyydestä tulevaisuuteen eikä päinvastoin
Kellon käsi osoittaa, että aika liikkuu menneisyydestä tulevaisuuteen eikä toiseen suuntaan. Fysiikan yhtälöt toimivat yhtä hyvin, siirretäänkö määrä eteenpäin tulevaisuuteen (positiivinen aika) vai taaksepäin menneeseen (negatiivinen aika). Luonnollisessa maailmassa tällä arvolla on kuitenkin yksi suunta. Kysymys miksi se on peruuttamaton on yksi suurimmista ratkaisematta jäävistä kysymyksistä tieteessä.
Mainosvideo:
Yksi selitys on, että luonnollinen maailma noudattaa termodynamiikan lakeja. Termodynamiikan toisen lain mukaan suljetussa järjestelmässä sen entropia pysyy vakiona tai kasvaa. Jos maailmankaikkeutta pidetään suljettuna järjestelmänä, sen entropia (häiriöaste) ei voi koskaan laskea. Toisin sanoen aika ei voi palata tarkkaan tilaan, jossa se oli aikaisemmassa vaiheessa. Tämä arvo ei voi liikkua taaksepäin.
Hidastuvuus tai kiihtyvyys
Aika lasketaan tarkasti käyttökelpoisten tuntien mukaan. Klassisessa mekaniikassa se on sama kaikkialla. Einsteinin erityisestä ja yleisestä suhteellisuusteoriasta kuitenkin tiedämme, että suuruus on suhteellinen käsite. Indikaattori riippuu tarkkailijan viitekehyksestä. Tämä voi johtaa subjektiiviseen hidastumiseen, kun tapahtumien välinen aika pitenee (laajenee), sitä lähempänä niistä on valon nopeus.
Liikkuvat kellot toimivat hitaammin kuin kiinteät kellot, ja vaikutus muuttuu selvemmäksi liikkuvan mekanismin lähestyessä valon nopeutta. Maan kiertoradalla olevat kellot tallentavat aikaa hitaammin kuin sen pinnalla. Muonipartikkelit hajoavat hitaammin pudotessaan, ja Michelson-Morley-kokeilu vahvisti pituuden supistumisen ja suuruusluokan laajenemisen.
Rinnakkaistodellisuus auttaa välttämään aikaretkistä aikamatkalla
Aikamatkailun aikaparadoksi voidaan välttää menemällä rinnakkaiseen todellisuuteen. Matka tarkoittaa liikkumista eteenpäin tai taaksepäin eri hetkinä, aivan kuten voit liikkua avaruuden eri kohtien välillä. Hyppy eteenpäin tapahtuu luonnossa. Avaruusaseman astronautit kiihtyvät palautuessaan Maahan ja hidastuvat aseman suhteen.
Olemassa olevat ongelmat
Aikamatka asettaa kuitenkin haasteita. Yksi niistä on syy-yhteys. Taaksepäin siirtyminen voi provosoida väliaikaisen paradoksin.
Isoisän paradoksi on klassinen esimerkki tieteessä. Hänen mukaansa, jos menet takaisin ja tappaa isoisäsi ennen äitisi tai isäsi syntymää, voit estää oman syntymän.
Monet fyysikot uskovat, että aikamatka menneisyyteen on mahdotonta, mutta paradoksille on ratkaisuja, kuten matka rinnakkaisuniversumien tai haarapisteiden välillä.
Fyysisen suuruuden havaitseminen
Ikääntyminen vaikuttaa ajan käsitykseen, vaikka tutkijat ovatkin eri mieltä tästä kannasta. Ihmisen aivot pystyvät seuraamaan aikaa. Aivojen suprakiasmaattiset ytimet ovat vastuussa luonnollisista päivittäisistä tai vuorokausirytmeistä. Neurostimulantit ja lääkkeet vaikuttavat merkittävästi hänen näkemykseen. Kemikaalit, jotka herättävät hermosoluja, saavat ne toimimaan nopeammin, kun taas hermoston toiminnan vähentyminen hidastaa ajan havaitsemista.
Periaatteessa, kun luulet kaiken kiihtyvän, aivot tuottavat enemmän tapahtumia tietyn ajanjakson sisällä. Tässä suhteessa aika todella näyttää lentävän kun pidät hauskaa. Mutta se näyttää hidastuvan hätätilanteissa tai vaaratilanteissa.
Houstonin Baylorin lääketieteellisen korkeakoulun tutkijat sanovat, että aivot eivät todellakaan kiihty, mutta amygdala-kaltainen alue on aktiivisempi. Amygdala on aivojen osa, joka vastaa muistojen luomisesta. Kun lisää muistoja muodostuu, aika näyttää kuluneen.
Sama ilmiö selittää sen, miksi vanhemmat ihmiset näyttävät havaitsevan ajan nopeammin kuin kun he olivat nuorempia. Psykologien mielestä aivot muodostavat enemmän muistoja uusista kokemuksista kuin tuttuja. Koska uusia muistoja on vähemmän myöhemmällä elämäkaudella, aika ikääntyneen ihmisen käsityksessä näyttää kulkevan nopeammin.
Ajan alku ja loppu
Yhä useammat tutkijat ovat taipuvaisia uskomaan, että maailmankaikkeus syntyi tietyn ehdollisen pisteen voimakkaan räjähdyksen seurauksena, jossa sellaisia indikaattoreita kuin massa, aika ja tila jäivät huomioimatta.
Tähtitieteilijä Stephen Hawking ja hänen Cambridge-kollegansa Neil Turok viittaavat siihen, että alun perin oli idea, josta sana syntyi. Aika ja tila koostuivat näistä kahdesta käsitteestä.
Ei tiedetä, onko ajankohdalla alku vai loppu. Universumin suhteen aika on alkanut siinä. Lähtökohta oli 13 799 miljardia vuotta sitten, kun iso räjähdys tapahtui. Tämä prosessi on osoituksena jäännössäteilystä avaruudessa ja sironneiden galaksien sijainnista. Tässä vaiheessa alkaa tapahtua siirtymiä luonnollisen organisaation yhdeltä tasolta toiselle - ytimestä atomiin ja sitten molekyyliin, josta elävä aine ilmestyi.
Voimme mitata kosmista tausta säteilyä mikroaalloina isosta räjähdyksestä, mutta aikaisempaa säteilyä ei ole havaittu.
Yksi ajankäytön perustelu on, että jos se laajentuisi äärettömästi, yö taivas olisi täynnä vanhojen tähtiä.
Tuleeko loppuaika?
Vastausta tähän kysymykseen ei tunneta. Jos maailmankaikkeus laajenee ikuisesti, aika jatkuu. Jos tapahtuu toinen iso räjähdys, aikajana loppuu ja uusi lähtölaskenta alkaa. Hiukkasfysiikkakokeissa satunnaiset hiukkaset syntyvät tyhjiöstä, joten näyttää siltä, että maailmankaikkeudesta ei tule staattista tai ajatonta. Aika kertoo…
Maya Muzashvili