Smadret ur

Fysiker vil slå tiden ihjel

Forstår vi tiden, forstår vi alting. Tid er nøglen til universets dybeste hemmeligheder – men nogle forskere mener, at første skridt ligger i at erkende, at tiden slet ikke findes.

Forstår vi tiden, forstår vi alting. Tid er nøglen til universets dybeste hemmeligheder – men nogle forskere mener, at første skridt ligger i at erkende, at tiden slet ikke findes.

Shutterstock

Et æg ligger knust på gulvet. Pludselig begynder blomme, hvide og skal at samle sig. Blommen finder sin runde form, hviden samler sig omkring den, og fragmenterne af skallen hvirvler på plads.

Det lyder vanvittigt, for alle kan med egne øjne konstatere, at æg kan gå i stykker, men ikke samle sig igen.

Grunden er, siger vi, at tiden kun går i én retning. Fremad. Men behøver den at gøre det?

Ikke nødvendigvis, lyder svaret ifølge fysikeren Carlo Rovelli.

Kigger vi på universets helt grundlæggende bestanddele og naturlove, må vi lede forgæves efter tiden. For de mindste partikler kan forlæns og baglæns være ét fedt.

Og så kan et æg faktisk samle sig igen.

Tiden går, og den går altid i samme retning – tror vi. Men for fysikeren Carlo Rovelli er tiden ikke en fundamental størrelse. I stedet opstår den i vores begrænsede syn på verden.

Æggeskal og atomer
© Ken Ikeda Madsen/Shutterstock

1. Alting bliver mere rodet

En gruppe af partikler – som dem, der udgør et æg – vil med langt større sandsynlighed bevæge sig mod en tilstand af større uorden, også kaldet entropi, end mod mindre uorden. Derfor kan et æg knuses, men ikke samle sig igen.

Æggeskal og atomer
© Ken Ikeda Madsen/Shutterstock

2. Uorden findes ikke blandt atomer

Loven om entropi gælder kun for makroskopiske objekter. De enkelte partikler i et æg er ligeglade med, om ægget er helt eller knust. For dem er det lige sandsynligt, at begivenhederne udvikler sig den ene som den anden vej.

Æggeskal i bevægelse
© Ken Ikeda Madsen/Shutterstock

3. Tiden er ikke fundamental

Fordi tid ikke spiller en rolle blandt de mindste partikler, mener fysikeren Carlo Rovelli, at tiden skal skrives helt ud af fysikkens love. Rovellis univers består af et netværk af begivenheder, der ikke er ordnede i tid.

Fremtiden er mere sandsynlig

I dag prøver teoretiske fysikere at nærme sig tiden på utraditionelle måder.

Selvom tidens gang er åbenbar for os alle, er fysikere som italienske Carlo Rovelli overbeviste om, at tid i bund og grund er en illusion.

Rovelli er blot den seneste i en lang række af forskere, der har forsøgt at få bedre greb om tiden. En af de mest betydningsfulde var den østrigske fysiker Ludwig Boltzmann.

Han bragte os i 1877 lidt tættere på en afklaring af, hvad der adskiller fortid, nutid og fremtid, da han fandt frem til en formel for entropi – et udtryk for graden af uorden.

Ikke blot måler vi bevægelse med tid, men også tid med bevægelse, for de definerer hinanden. Aristoteles – Filosof

Når vi altid bevæger os fra fortid mod fremtid, for eksempel fra et helt til et udsplattet æg, og ikke omvendt, skyldes det, at entropien altid stiger.

Det gør den, fordi der er umådelig mange flere måder, hvorpå æggets molekyler kan være spredt på, når det er slået itu, end når molekylerne er samlet i et helt æg.

Der er altså langt større sandsynlighed for, at æggets bestanddele befinder sig i en eller anden form for udsplattethed end som et samlet hele.

Når tiden går, giver det mening, at begivenheder sker i en rækkefølge, hvor det usandsynlige – at ægget er helt – efterfølges af det mere sandsynlige – at ægget er knust.

Rent teoretisk er det ikke umuligt, at ægget kan samle sig igen og svæve op på bordet – det er bare ekstremt usandsynligt.

Tidsrejser, ormehuller, tid
© Shutterstock

Tiden skal genstartes

Nu vil fysikerne gentænke tiden, for fysikkens love er løbet fra den.

Læs mere her.

Boltzmanns teori om entropien fortæller ikke, hvad tiden helt fundamentalt er for en størrelse, blot hvilken retning den tilsyneladende har.

Den forudsætter i øvrigt, at universet begyndte med en ekstrem orden, så det gennem milliarder af år kan blive stadig mere rodet.

Og så har teorien en helt afgørende begrænsning: Den giver kun mening for objekter, som er sat sammen af mange elementarpartikler.

Hvis forskerne i stedet ser på de enkelte elementarpartikler hver for sig, er der ingen foretrukken retning for tiden – den går lige godt begge veje.

Einstein udslettede nuet

Boltzmanns entropi giver os ikke en fundamental forklaring på tid. Sådan en forklaring kræver en teori, der ikke blot kan rumme vores opfattelse af tidens gang og retning, men også tiden som en fjerde dimension.

I 1905 kom fysikeren Albert Einstein frem til, at tiden ikke går i en fast takt overalt i universet.

Med sin specielle relativitetsteori viste Einstein, at tidens gang afhænger af hastigheder, og derfor vil to ure komme ud af takt, hvis det ene bevæger sig hurtigere end det andet.

Tiden er en ekstra dimension, som ikke alle bevæger sig lige hurtigt igennem.

For os overbeviste fysikere er sondringen mellem fortid, nutid og fremtid blot en illusion, omend en velholdende en. Albert Einstein – Fysiker

Og i 1915 fandt Einstein ud af, at det ikke kun er forskel på hastigheder, der får ure til at komme ud af takt. Med sin almene relativitetsteori sammenkædede han rum og tid og forklarede tyngdekraft som en krumning i rum-tiden.

Alt stof i universet påvirker både rummet og tiden omkring sig, så jo tættere du er på et tungt objekt, desto langsommere går tiden.

Når tiden er bøjelig, kan vi ikke længere blive enige om et “nu”, og vi har ingen fælles forståelse af, hvad der er fortid og fremtid.

Teorien passer dårligt med vores intuition, men utallige eksperimenter har bekræftet den.

Newton forkastede de gamle grækeres idéer og gjorde tiden ensartet og taktfast. Men Einsteins banebrydende teorier bøjede tiden til ukendelighed.

Aristoteles
© Ludovisi Collection

Aristoteles fokuserer på bevægelse

Aristoteles (384-322 f.Kr.) forklarer, at tid er afhængig af ændringer. Uden bevægelse eller forandring er der heller ingen tid. Tiden kan udmåles ved at tælle antallet af bevægelser, men samtidig er tiden kontinuerlig.

Isaac Newton
© Isaac Newton Institute

Newton tror på taktfast tid overalt

Isaac Newton (1643-1727) mener, at tiden går i en fast takt overalt i universet. Tidens gang er upåvirket af, hvem der måler den, hvad der sker, og hvor det sker. Selv hvis alting forsvandt, ville tiden gå ufortrødent videre.

Albert Einstein
©

Einstein strækker tiden ud

Albert Einstein (1879-1955) når frem til, at tiden ikke går ens for alle. Rum og tid hænger sammen og kan bøjes og strækkes. Tidens gang afhænger af hastighed og afstanden til objekter. Teorien bekræftes i utallige forsøg.

Ny teori undværer tiden

Konsekvensen af Einsteins teori er, at tiden ikke er lineær, men relativ og bøjelig. Carlo Rovelli tager skridtet videre. Han arbejder på en teori, der kombinerer Einsteins relativitetsteori med kvantemekanikken på en måde, hvor tid slet ikke indgår.

I kvantemekanikken har naturen en tendens til at være opdelt i små, afgrænsede portioner. Rovelli er overbevist om, at det også gælder selve rummet.

I teorien kaldet loopkvantegravitation består rummet af uhyre små løkker, hver på cirka 10⁻³⁵ meter, der er vævet sammen i et ekstremt finkornet netværk. Mindre størrelser eksisterer simpelthen ikke i denne teori.

I Rovellis teori er hverken rum eller tid fundamentale størrelser, men i stedet noget, der opstår som følge af relationer mellem de små løkker. Der er ingen fortid eller fremtid, men blot fysiske størrelser, der udvikler sig i forhold til hinanden.

Carlo Rovelli

Fysikeren Carlo Rovelli mener ikke, at tid eksisterer på universets mest fundamentale niveau.

© Massimiliano Donati/Alamy/ImageSelect

Tiden findes ikke rigtig. I stedet findes begivenheder – lidt som da den græske filosof Aristoteles tænkte, at tid kun eksisterer som et mål for ændringer, for hvis intet skete, ville tiden heller ikke gå.

Når vi alligevel opfatter tidens faste gang og har en sikker fornemmelse af dens retning, skyldes det ifølge Rovelli vores begrænsede synsvinkel og viden om universets mange bestanddele.

Vi vekselvirker kun med en lille del af verden, så vi behøver ikke at bekymre os om relativitetsteoriens bøjelige tid, og vi ser ikke det mikroskopiske netværk af begivenheder i kvantemekanikkens underliggende virkelighed.

Kendte vi sammenhængen mellem alle begivenheder i universet, var vi hævet over tiden. Men i den grovkornede, makroskopiske verden ser tiden ud til at gå fremad, selvom den slet ikke eksisterer i de fysiske love, der beskriver universet på det allermest fundamentale plan.

Vad är universum?
© Shutterstock

Universet er blevet pilskævt

En række nye opdagelser har fået fysikkens ultimative grundsøjle til at vakle. Hvis de bliver bekræftet, må vi omskrive alt, hvad vi ved om universet.

Læs mere her.

Ikke alle er enige med Rovelli; for eksempel hælder fysikeren Lee Smolin mere til, at det tværtimod er tiden, der er den mest fundamentale størrelse. Resten af universet, herunder selve rummet og alle fysiske love, udspringer fra tiden.

Smolin tøver ikke med at kalde spørgsmålet om tidens natur for det vigtigste inden for teoretisk fysik – og selvom fysikerne ikke er enige om, hvad tid er, har de ikke gravet sig ned i hver sin skyttegrav.

I stedet udveksler de idéer i deres fælles kamp for at skabe en altomfattende fysikteori, som også forklarer tiden.

De er enige om, at en bedre forståelse af tid er helt afgørende, hvis vi skal komme frem til en teori om alting. Om universet har et iboende urværk eller ej, må tiden vise.