Η σύγχρονη φυσική ανατρέπει τον χρόνο - Δεν προχωρά, είναι μόνο μια ψευδαίσθηση

Τι είναι ο χρόνος; Μια τόσο οικεία έννοια φαίνεται να μην απαιτεί καμία εξήγηση. Ωστόσο, η σύγχρονη φυσική έχει να διαλύσει πολλές από τις πεποιθήσεις μας και ο χρόνος είναι, σε μεγάλο βαθμό, μια ψευδαίσθηση. Η συζήτηση για το πραγματικό νόημα του χρόνου, ακόμη και για την ίδια την ύπαρξή του σε θεμελιώδες επίπεδο, είναι σήμερα πιο ζωντανή από ποτέ και συνδέεται με τα πιο βαθιά ερωτήματα της θεωρητικής φυσικής.

Αϊνστάιν και χωροχρόνος

Στις αρχές του εικοστού αιώνα, ο Άλμπερτ Αϊνστάιν έφερε επανάσταση στην αντίληψή μας για τον χώρο και τον χρόνο με τη θεωρία της ειδικής (1905) και γενικής (1915) σχετικότητας. Σύμφωνα με αυτά, ο χρόνος εξαρτάται από την ταχύτητα του παρατηρητή και το βαρυτικό πεδίο στο οποίο υποβάλλεται, φαινόμενα που έχουν αποδειχθεί πειραματικά.

Από τότε έχουμε συλλάβει το χρόνο ως μια διάσταση.

Ο χρόνος περνάει πιο αργά στο κεφάλι από ό, τι στα πόδια

Ας υποθέσουμε ότι το ρολόι του σπιτιού σας χτυπά 10 όταν πηγαίνετε για μια βόλτα και 11 όταν επιστρέφετε. Η κοινή λογική λέει ότι για εσάς έχει περάσει μια ώρα και ότι το ρολόι στην τσέπη σας (αν λειτουργεί καλά) θα έχει επίσης τρέξει μια ώρα. Αλλά, αυστηρά μιλώντας, αυτό είναι λάθος. Επειδή έχει μετακινηθεί, ο χρόνος που έχει παρέλθει για εσάς και το ρολόι σας είναι ελαφρώς μικρότερος από αυτόν που αφήσατε στο σπίτι. Η διαφορά είναι τόσο μικρή που για πρακτικούς λόγους είναι μηδενική. Αλλά όταν αυτός ο τύπος πειράματος γίνεται χρησιμοποιώντας ατομικά ρολόγια, διαπιστώνεται ότι ο χρόνος που πέρασε είναι διαφορετικός (και η διαφορά είναι ακριβώς αυτό που προβλέπει η θεωρία του Αϊνστάιν).

Το ίδιο ισχύει και για τη βαρύτητα: όσο μεγαλύτερο είναι το βαρυτικό πεδίο, τόσο πιο αργά περνάει ο χρόνος. Όταν στέκεστε, ο χρόνος περνάει πιο γρήγορα στο κεφάλι σας από ό, τι στα πόδια σας. Αυτό έχει επίσης αποδειχθεί πειραματικά.

Δεν υπάρχει συμπαντικός χρόνος. Δεν είναι δυνατόν να πούμε ότι «σε μια δεδομένη στιγμή» η πραγματικότητα είναι καθοριστική, αποτελούμενη από γεγονότα που συμβαίνουν ταυτόχρονα σε διαφορετικά μέρη. Για έναν άλλο παρατηρητή, τα γεγονότα που συνθέτουν «την πραγματικότητα του παρόντος» είναι άλλα.

Η ροή του χρόνου για τη φυσική

Η πιο ισχυρή ψυχολογική διορατικότητα για τον χρόνο είναι ότι, σε αντίθεση με τον χώρο, ρέει. Γεγονότα του παρελθόντος έχουν ήδη συμβεί. Υπήρχαν, αλλά δεν υπάρχουν πια. Και το μέλλον δεν έχει συμβεί ακόμα. Μόνο το παρόν έχει πραγματική ύπαρξη.

Ωστόσο, δεν υπάρχει τίποτα στις εξισώσεις της φυσικής που να μας λέει ότι ο χρόνος ρέει με αυτόν τον τρόπο. Αυτοί οι νόμοι αφηγούνται γεγονότα σε διαφορετικές χρονικές στιγμές (δηλαδή, χαρακτηρίζονται από διαφορετικές τιμές της χρονικής συντεταγμένης), αλλά δεν μας λένε ότι ο χρόνος περνάει από το παρελθόν στο μέλλον.

Όσο απίστευτο κι αν φαίνεται, το πέρασμα του χρόνου είναι μάλλον μια ψευδαίσθηση. Φυσικά, μια πολύ ισχυρή ψευδαίσθηση.

Ποιος είναι ο λόγος αυτής της συλλογικής ψευδαίσθησης;

Ας υποθέσουμε ότι ο χρόνος κυλούσε πιο αργά. Πώς θα το παρατηρούσατε; Σε αυτό το παιχνίδι δεν πρέπει να εξαπατηθείτε και να φανταστείτε ότι ο χρόνος κυλάει πιο αργά για όλους εκτός από εμάς. Είμαστε μέρος του σύμπαντος και, ως εκ τούτου, οι διαδικασίες του εγκεφάλου μας (και οι επακόλουθες σκέψεις) θα επιβραδυνθούν επίσης, σε συγχρονισμό με όλα τα ρολόγια. Επομένως, η απάντηση είναι ότι δεν θα το παρατηρούσαμε καθόλου. Θα αντιλαμβανόμασταν τα πάντα ακριβώς το ίδιο.

Αυτό θα συνέβαινε ακόμη και αν η «ροή του χρόνου» ήταν ανάποδη. Κάθε στιγμή οι σκέψεις μας θα ήταν ίδιες, και κατά συνέπεια το ίδιο θα έκαναν και οι «αναμνήσεις» μας και η αντίληψή μας για το χρόνο.

Το βέλος του χρόνου

Ωστόσο, ο χρόνος φαίνεται να περνάει, και το κάνει προς μια συγκεκριμένη κατεύθυνση και όχι προς την αντίθετη κατεύθυνση. Αυτό είναι που ονομάζεται "βέλος του χρόνου". Όταν ανακατεύουμε το γάλα σε ένα φλιτζάνι καφέ, τα δύο αναμειγνύονται, αλλά ποτέ δεν συμβαίνει το αντίστροφο. Όταν ένα αυγό πέφτει στο έδαφος, σπάει, αλλά ποτέ δεν συμβαίνει ότι τα κομμάτια ανασυντίθενται αυθόρμητα και το αυγό πηδά στα χέρια μας. Ο λόγος για αυτές τις φαινομενικά μη αναστρέψιμες διαδικασίες έγκειται στη δεύτερη αρχή της θερμοδυναμικής, σύμφωνα με την οποία «η εντροπία τείνει πάντα να αυξάνεται».

Στην καθομιλουμένη, η εντροπία είναι κάτι σαν τη διαταραχή ενός φυσικού συστήματος. Στην πραγματικότητα, η δεύτερη αρχή δεν είναι ένας φυσικός νόμος, αλλά καθαρές στατιστικές. Υπάρχουν πολύ περισσότερες διαταραγμένες καταστάσεις από τις διατεταγμένες, και ως εκ τούτου η εξέλιξη τείνει πάντα προς τα συστήματα αταξίας.

Πάρτε μια τράπουλα από 20 κόκκινες κάρτες και βάλε από πάνω 20 μαύρες κάρτες και ανακατέψτε την. Θα χάσετε γρήγορα αυτήν την ειδική ρύθμιση. Αλλά ανεξάρτητα από το πόσο ανακατεύω, στην πράξη δεν θα επιστρέψει ποτέ στην αρχική διαμόρφωση, αν και κατ 'αρχήν θα ήταν δυνατό. Είναι αυτές οι μη αναστρέψιμες διαδικασίες που δημιουργούν ένα βέλος του χρόνου, που διακρίνει το παρελθόν (ελάσσονα εντροπία) από το μέλλον (μείζων εντροπία).

Παραγγελία στο Big Bang

Το σύμπαν την εποχή της Μεγάλης Έκρηξης είχε πολύ χαμηλή εντροπία, δηλαδή πολύ μικρή αταξία. Κανείς δεν γνωρίζει τον λόγο για αυτό το κρίσιμο γεγονός (αν και υπάρχουν ενδιαφέροντα μοντέλα για να το εξηγήσουν), αλλά χάρη σε αυτό η εντροπία μπόρεσε να αυξηθεί και δημιουργήθηκε το βέλος του χρόνου που μας είναι γνωστό.

Από εκείνη την μακρινή στιγμή, η εντροπία έχει αναπτυχθεί μόνο μέσω μη αναστρέψιμων διαδικασιών, όπως αυτές που αναφέρθηκαν (σπάσιμο αυγών, ανάμειξη υγρών) και άλλων μεγαλύτερου μεγέθους (αστέρια που καίνε υδρογόνο).

Οι μη αναστρέψιμες διαδικασίες παράγουν μια ισχυρή αίσθηση αιτίας και αποτελέσματος, σε αυτή τη χρονική σειρά. Ωστόσο, στις εξισώσεις της φυσικής δεν βρίσκουμε αυτή τη διάκριση, αφού όλες οι διαδικασίες είναι πραγματικά αναστρέψιμες.

Η πέτρα στη λίμνη

Φανταστείτε να ρίχνετε μια πέτρα σε μια λίμνη, προκαλώντας τα τυπικά ομόκεντρα κύματα στην επιφάνεια. Κατ 'αρχήν, η διαδικασία θα μπορούσε να λάβει χώρα αντίστροφα: με μια τυχαία διακύμανση της επιφάνειας του νερού, θα σχηματιστούν τέλεια ομόκεντρα κύματα που θα προχωρήσουν στο κέντρο όπου θα παραχθεί μια δίνη που θα σηκώσει την πέτρα από τον πυθμένα της λίμνης και θα την ρίξει στο χέρι του, αφήνοντας στη συνέχεια την επιφάνεια σε τέλεια ηρεμία. Σαν μια ταινία από την ανάποδη.

Αυτό δεν απαγορεύεται από τους νόμους της φυσικής, αλλά είναι εξαιρετικά απίθανο. Ο λόγος έγκειται στη δεύτερη αρχή της θερμοδυναμικής: οι διαδικασίες πηγαίνουν πάντα από χαμηλότερη σε υψηλότερη εντροπία. Και η κατάσταση της πέτρας στο χέρι μας και η ήρεμη λίμνη έχει πολύ λιγότερη εντροπία από την πέτρα στο κάτω μέρος της λίμνης και το νερό θερμαίνεται ελαφρώς από την πρόσκρουση της πέτρας.

Αν μας δείξουν ένα στιγμιότυπο κυκλικών κυμάτων στην επιφάνεια μιας λίμνης, θα τα συσχετίσουμε (θα πούμε ότι έχουν "προκληθεί") σε κάποια κατάσταση χαμηλότερης εντροπίας (για παράδειγμα, την πτώση ενός αντικειμένου). Το αντίθετο (μια τυχαία διακύμανση του νερού) είναι εξαιρετικά απίθανο.

Επομένως, θα τοποθετήσουμε την αιτία στο παρελθόν, στη σφαίρα της χαμηλής εντροπίας. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο μιλάμε για αιτίες και αποτελέσματα, όπου τα πρώτα προηγούνται των δεύτερων.

Και είναι επίσης ο λόγος για τον οποίο σχηματίζονται αρχεία και μνήμες του παρελθόντος. Αν η πέτρα πέσει στη λάσπη αντί για νερό, τα κύματα που δημιουργούνται «παγώνουν», προσφέροντας μια καταγραφή της «αιτίας» που τα δημιούργησε, η οποία, όπως είπαμε, είναι πάντα ένα γεγονός στο παρελθόν.

Ο κόσμος είναι γεμάτος ίχνη του παρελθόντος αυτού του είδους: οι κρατήρες της Σελήνης, τα απολιθώματα, οι ανθρώπινες κατασκευές κ.λπ. Για τον ίδιο λόγο συσχετίζουμε τα αρχεία του εγκεφάλου μας (τις αναμνήσεις μας) με γεγονότα του παρελθόντος που τα έχουν «προκαλέσει». Και αυτό είναι που παράγει την ψυχολογική αίσθηση ότι ταξιδεύουμε από το παρελθόν στο μέλλον: από το παρελθόν (χαμηλή εντροπία) έχουμε άφθονα αρχεία και μνήμες, ενώ το μέλλον (υψηλή εντροπία) είναι αβέβαιο. Η αντίληψη είναι ότι το παρελθόν «έχει ήδη συμβεί», αλλά το μέλλον «δεν έχει συμβεί ακόμα», παρόλο που οι νόμοι της φυσικής δεν παρέχουν ακριβώς αυτή την ερμηνεία.

Η φύση του χρόνου

Αν και οι περισσότεροι φυσικοί θα συμφωνούσαν με όσα ειπώθηκαν παραπάνω, η αλήθεια είναι ότι ακόμα δεν γνωρίζουμε τη φύση του χρόνου σε όλο του το βάθος. Και δεν θα το κάνουμε μέχρι η θεωρία της γενικής σχετικότητας να συμφιλιωθεί με την κβαντική μηχανική, τους δύο πυλώνες της σύγχρονης φυσικής.

Προς το παρόν, μπορούμε να απολαύσουμε την ιδέα ότι το πέρασμα του χρόνου (επιθυμητό ή όχι) είναι απλώς μια ψευδαίσθηση.

Πηγή: The Conversation