Czy czas istnieje? Perspektywa fizyka

Czas jest z pewnością bardzo złożonym tematem w fizykai są ludzie, którzy wierzą, że czas tak naprawdę nie istnieje. Jednym z powszechnych argumentów jest to, że Einstein udowodnił, że wszystko jest względne, więc czas jest nieistotny. W bestsellerowej książce Tajemnica, autorzy mówią: „Czas to tylko złudzenie”. Czy to naprawdę prawda? Czy czas jest tylko wytworem naszej wyobraźni?

Wśród fizyków nie ma wątpliwości, że czas naprawdę istnieje. To wymierne, obserwowalne zjawisko. Fizycy są tylko trochę podzieleni na temat tego, co powoduje to istnienie i co to znaczy powiedzieć, że ono istnieje. Rzeczywiście, to pytanie graniczy z sferą metafizyki i ontologii (filozofii istnienia) jako podobnie jak w przypadku ściśle empirycznych pytań o czas, do których fizyka jest dobrze przygotowana.

Wyrażenie „strzała czasu” zostało wymyślone w 1927 roku przez Sir Arthura Eddingtona i spopularyzowane w jego książce z 1928 roku Natura świata fizycznego. Zasadniczo strzałka czasu jest ideą, że czas płynie tylko w jednym kierunku, w przeciwieństwie do wymiarów przestrzeni, które nie mają preferowanej orientacji. Eddington podaje trzy konkretne punkty w odniesieniu do strzałki czasu:

1. Jest to wyraźnie rozpoznawane przez świadomość.
2. Jest tak samo naciskany przez naszą zdolność rozumowania, która mówi nam, że odwrócenie strzałki uczyniłoby świat zewnętrzny bezsensownym.
3. Nie pojawia się w naukach fizycznych, z wyjątkiem badania organizacji wielu osób. Tutaj strzałka wskazuje kierunek stopniowego wzrostu losowego elementu.

Pierwsze dwa punkty są z pewnością interesujące, ale jest to trzeci punkt, który oddaje fizykę strzały czasu. Cechą wyróżniającą strzałkę czasu jest to, że wskazuje ona kierunek wzrostu entropia, według Druga zasada termodynamiki. Rzeczy w naszym wszechświecie rozkładają się w wyniku naturalnych procesów opartych na czasie... ale nie spontanicznie odzyskują porządku bez dużego nakładu pracy.

Jest jednak głębszy poziom tego, co mówi Eddington w punkcie trzecim, i to jest: „To nie pojawia się w naukach fizycznych, z wyjątkiem ...” Co to oznacza? W fizyce czas jest wszędzie!

Chociaż jest to z pewnością prawda, ciekawe jest to, że prawa fizyki są „odwracalne w czasie”, co jest prawdą powiedzieć, że same prawa wyglądają tak, jakby działały idealnie, gdyby grał wszechświat rewers. Z fizycznego punktu widzenia nie ma prawdziwego powodu, dla którego strzała czasu z konieczności powinna iść do przodu.

Najczęstszym wyjaśnieniem jest to, że w bardzo odległej przeszłości wszechświat miał wysoki stopień uporządkowania (lub niską entropię). Z powodu tego „warunku brzegowego” prawa naturalne są takie, że entropia stale rośnie. (Jest to podstawowy argument przedstawiony w książce Seana Carrolla z 2010 roku Od wieczności do tutaj: poszukiwanie ostatecznej teorii czasu, choć idzie dalej, aby zasugerować możliwe wyjaśnienia, dlaczego wszechświat mógł zacząć od tak dużej kolejności).

Jednym z powszechnych nieporozumień rozpowszechnianych przez niejasną dyskusję na temat natury względności i innej fizyki związanej z czasem jest to, że czas w ogóle nie istnieje. Występuje to w wielu obszarach, które są powszechnie klasyfikowane jako pseudonauka, a nawet mistycyzm, ale chciałbym zająć się jednym szczególnym wystąpieniem w tym artykule.

W najlepiej sprzedającej się książce samopomocy (i wideo) Tajemnica, autorzy wysunęli pogląd, że fizycy udowodnili, że czas nie istnieje. Rozważ kilka poniższych wierszy z sekcji „Jak długo to trwa?” w rozdziale „Jak korzystać z tajemnicy” z książki:

„Czas to tylko złudzenie. Einstein powiedział nam to. ”

„Fizycy kwantowi i Einstein mówią nam, że wszystko dzieje się jednocześnie”.

„Nie ma czasu dla Wszechświata i nie ma wielkości dla Wszechświata”.

Wszystkie trzy powyższe stwierdzenia są kategorycznie fałszywe, zgodnie z większość fizycy (zwłaszcza Einstein!). Czas jest właściwie integralną częścią wszechświata. Jak wspomniano wcześniej, bardzo linearna koncepcja czasu jest powiązana z koncepcją drugiej zasady Termodynamika, którą wielu fizyków postrzega jako jedno z najważniejszych praw we wszystkich fizyka! Bez czasu jako prawdziwej własności wszechświata drugie prawo staje się bez znaczenia.

Prawdą jest, że Einstein udowodnił to poprzez swoje teoria względnościczas ten sam w sobie nie był wielkością absolutną. Czas i przestrzeń łączą się w bardzo precyzyjny sposób, tworząc czasoprzestrzeń, a czasoprzestrzeń jest absolutną miarą, której można użyć - ponownie, w bardzo precyzyjny, matematyczny sposób - aby określić, jak różne procesy fizyczne w różnych lokalizacjach oddziałują na siebie inny.

To robi nie oznacza to jednak, że wszystko dzieje się jednocześnie. W rzeczywistości Einstein mocno wierzył - na podstawie dowodów z jego równań (takich jak mi = Mc²) - że żadna informacja nie może poruszać się szybciej niż prędkość światła. Każdy punkt czasoprzestrzeni jest ograniczony w sposobie komunikowania się z innymi regionami czasoprzestrzeni. Idea, że ​​wszystko dzieje się jednocześnie, jest dokładnie sprzeczna z wynikami opracowanymi przez Einsteina.

Ten i inne błędy fizyki w Tajemnica są doskonale zrozumiałe, ponieważ są to bardzo złożone tematy i niekoniecznie są całkowicie zrozumiałe dla fizyków. Jednak tylko dlatego, że fizycy niekoniecznie mają pełne zrozumienie takiej koncepcji, jak czas oznacza, że ​​można powiedzieć, że nie rozumieją czasu lub że spisali całą koncepcję jako nierealny. Z pewnością nie mają.

Inną komplikację w rozumieniu czasu wykazuje książka Lee Smolina z 2013 roku Time Reborn: od kryzysu w fizyce do przyszłości wszechświata, w której twierdzi, że nauka (jak twierdzą mistycy) traktuje czas jako iluzję. Zamiast tego uważa, że ​​powinniśmy traktować czas jako zasadniczo rzeczywistą ilość, a jeśli weźmiemy go poważnie jako takiego, odkryjemy prawa fizyki, które ewoluują w czasie. Dopiero okaże się, czy ten apel rzeczywiście zaowocuje nowym wglądem w podstawy fizyki.

Edytowany przez Dr Anne Marie Helmenstine