Από πού ήρθε ο χρόνος και γιατί φαίνεται να ρέει;

Ο Paul Davies έχει πολλά στο μυαλό του—ή ίσως πιο ακριβή να πει in το μυαλό του. Φυσικός στο Πολιτειακό Πανεπιστήμιο της Αριζόνα, κάνει έρευνα σε ένα ευρύ φάσμα θεμάτων, από τα αφηρημένα πεδία της θεωρητικής φυσικής και της κοσμολογίας μέχρι το πιο συγκεκριμένο βασίλειο της αστροβιολογίας, τη μελέτη της ζωής σε μέρη πέρα ​​από τη Γη. Ναυτίλος κάθισε για μια συνομιλία με τον Davies, και η συζήτηση μετατράπηκε φυσικά στο θέμα του χρόνου, ένα μακροχρόνιο ερευνητικό ενδιαφέρον του. Ακολουθεί μια μερική απομαγνητοφώνηση της συνέντευξης, η οποία επεξεργάστηκε ελαφρά για μεγαλύτερη έκταση και σαφήνεια.

Είναι η ροή του χρόνου πραγματική ή ψευδαίσθηση;

Η ροή του χρόνου είναι μια ψευδαίσθηση, και δεν ξέρω πολλούς επιστήμονες και φιλοσόφους που θα διαφωνούσαν με αυτό, για να είμαι απόλυτα ειλικρινής. Ο λόγος που είναι μια ψευδαίσθηση είναι όταν σταματάς να σκέφτεσαι, τι σημαίνει ακόμη ότι ο χρόνος κυλάει; Όταν λέμε ότι κάτι ρέει σαν ποτάμι, αυτό που εννοείς είναι ότι ένα στοιχείο του ποταμού σε μια στιγμή βρίσκεται σε διαφορετικό μέρος μιας προηγούμενης στιγμής. Με άλλα λόγια, κινείται με σεβασμό στον χρόνο. Αλλά ο χρόνος δεν μπορεί να κινηθεί σε σχέση με τον χρόνο—χρόνος είναι χρόνος. Πολλοί άνθρωποι κάνουν το λάθος να πιστεύουν ότι ο ισχυρισμός ότι ο χρόνος δεν κυλά σημαίνει ότι δεν υπάρχει χρόνος, ότι ο χρόνος δεν υπάρχει. Αυτό είναι ανοησία. Χρόνος βέβαια υπάρχει. Το μετράμε με ρολόγια. Τα ρολόγια δεν μετρούν τη ροή του χρόνου, μετρούν διαστήματα χρονικός. Φυσικά υπάρχουν χρονικά διαστήματα μεταξύ διαφορετικών γεγονότων. αυτό μετρούν τα ρολόγια.

Από πού λοιπόν προέρχεται αυτή η εντύπωση της ροής;

Λοιπόν, μου αρέσει να κάνω μια αναλογία. Ας υποθέσουμε ότι σηκώνομαι όρθιος, στριφογυρίζω μερικές φορές και σταματάω. Τότε έχω τη συντριπτική εντύπωση ότι ολόκληρο το σύμπαν περιστρέφεται. Το νιώθω να περιστρέφεται - φυσικά ξέρω ότι δεν είναι. Με τον ίδιο τρόπο, νιώθω ότι ο χρόνος κυλάει, αλλά φυσικά ξέρω ότι δεν είναι. Και προφανώς η εξήγηση για αυτήν την ψευδαίσθηση έχει να κάνει με κάτι εδώ πάνω [στο κεφάλι σου] και συνδέεται με τη μνήμη υποθέτω - την κατάθεση αναμνήσεων και ούτω καθεξής. Είναι λοιπόν ένα συναίσθημα που έχουμε, αλλά δεν είναι ιδιότητα του ίδιου του χρόνου.

Και το άλλο πράγμα που οι άνθρωποι συλλογίζονται:Νομίζουν ότι η άρνηση της ροής του χρόνου είναι άρνηση της χρονικής ασυμμετρίας του κόσμου. Φυσικά τα γεγονότα στον κόσμο ακολουθούν μια σκηνοθετική ακολουθία. Ρίξτε ένα αυγό στο πάτωμα και σπάει. Δεν βλέπετε τα αυγά να συναρμολογούνται. Κτίρια πέφτουν μετά από σεισμούς. δεν σηκώνονται από σωρούς ερειπίων. [Υπάρχουν] πολλά, πολλά παραδείγματα στην καθημερινή ζωή της ασυμμετρίας του κόσμου στο χρόνο. αυτό είναι ιδιοκτησία του κόσμου. Δεν είναι ιδιότητα του ίδιου του χρόνου, και η εξήγηση γι' αυτό πρέπει να αναζητηθεί στο πολύ πρώιμο σύμπαν και στις αρχικές του συνθήκες. Είναι ένα εντελώς διαφορετικό και απολύτως αξιοσέβαστο θέμα.

Ο χρόνος δεν κυλάει. Αυτό είναι μέρος της ψυχολογίας.

Είναι ο χρόνος θεμελιώδης για το Σύμπαν;

Ο χρόνος και ο χώρος είναι το πλαίσιο μέσα στο οποίο διατυπώνουμε όλες τις τρέχουσες θεωρίες μας για το σύμπαν, αλλά υπάρχει κάποιο ερώτημα σχετικά με το εάν αυτές μπορεί να είναι αναδυόμενες ή δευτερεύουσες ιδιότητες του σύμπαντος. Θα μπορούσε βασικά οι νόμοι του σύμπαντος να διατυπώνονται με όρους κάποιου είδους προ-χώρου και χρόνου, και ότι ο χωροχρόνος προκύπτει από κάτι πιο θεμελιώδες.

Τώρα προφανώς στην καθημερινή ζωή βιώνουμε έναν τρισδιάστατο κόσμο και μια διάσταση του χρόνου. Αλλά πίσω στη Μεγάλη Έκρηξη - δεν καταλαβαίνουμε ακριβώς πώς γεννήθηκε το σύμπαν στη Μεγάλη Έκρηξη, αλλά πιστεύουμε ότι η κβαντική φυσική είχε κάποια σχέση με αυτό - μπορεί να είναι ότι αυτή η έννοια αυτού που θα ονομάζαμε κλασική ο χωροχρόνος, όπου όλα φαίνονται να είναι κάπως καλά καθορισμένα, ίσως όλα ήταν κλειστά. Και έτσι ίσως όχι μόνο ο κόσμος της ύλης και της ενέργειας, αλλά ακόμη και ο ίδιος ο χωροχρόνος είναι προϊόν του ειδικού πρώιμου σταδίου του σύμπαντος. δεν το ξέρουμε αυτό. Αυτό είναι έργο υπό διερεύνηση.

Θα μπορούσε λοιπόν να προκύψει χρόνος;

Αυτή η διχοτόμηση μεταξύ του αναδυόμενου χωροχρόνου, μιας δευτερεύουσας ιδιότητας —ότι κάτι βγαίνει από κάτι πιο πρωτόγονο ή κάτι που βρίσκεται στον πάτο της περιγραφής μας για τη φύση— επιπλέει από πριν από την καριέρα μου. Ο John Wheeler πίστευε και έγραψε γι' αυτό στη δεκαετία του 1950 - ότι μπορεί να υπάρχει κάποια προγεωμετρία, που θα δημιουργούσε γεωμετρία όπως ακριβώς τα άτομα δημιουργούν το συνεχές ελαστικών σωμάτων - και οι άνθρωποι παίζουν με αυτό.

Το πρόβλημα είναι ότι δεν έχουμε κανενός είδους πειραματικά χέρια σε αυτό. Μπορείτε να ονειρευτείτε μαθηματικά μοντέλα που το κάνουν αυτό για εσάς, αλλά η δοκιμή τους φαίνεται να είναι αρκετά απελπιστική. Νομίζω ότι ο λόγος για αυτό είναι ότι οι περισσότεροι άνθρωποι πιστεύουν ότι αν υπάρχει κάτι αστείο υπόβαθρο χώρου και χρόνου, οποιαδήποτε απόκλιση από την αντίληψή μας για έναν συνεχή χώρο και χρόνο, ότι πιθανότατα θα εκδηλωνόταν μόνο στη λεγόμενη κλίμακα Planck , που είναι [20 τάξεις μεγέθους] μικρότερο από έναν ατομικό πυρήνα, και τα καλύτερα όργανά μας αυτή τη στιγμή είναι οι κλίμακες ανίχνευσης που είναι πολλές τάξεις μεγέθους πάνω από αυτό. Είναι πολύ δύσκολο να δούμε πώς θα μπορούσαμε να φτάσουμε σε οτιδήποτε στην κλίμακα Planck με ελεγχόμενο τρόπο.

Αν υπάρχουν πολλά σύμπαντα, έχουν κοινό ρολόι;

Η αλληλοσύγκριση χρόνου μεταξύ διαφορετικών παρατηρητών και διαφορετικών τόπων είναι μια λεπτή υπόθεση ακόμη και μέσα σε ένα σύμπαν. Όταν μιλάτε για το πόσο είναι ο ρυθμός ενός ρολογιού, ας πούμε, κοντά στην επιφάνεια μιας μαύρης τρύπας, θα είναι αρκετά διαφορετικός από τον ρυθμό ενός ρολογιού εδώ στη Γη. Επομένως, δεν υπάρχει καν ένας κοινός χρόνος σε ολόκληρο το σύμπαν.

Αλλά τώρα, εάν έχουμε ένα πολυσύμπαν με άλλα σύμπαντα, είτε το καθένα κατά μία έννοια έρχεται με τον δικό του χρόνο - μπορείτε να κάνετε μια σύγκριση μεταξύ των δύο μόνο εάν υπήρχε κάποιος τρόπος αποστολής σημάτων από το ένα στο άλλο. Εξαρτάται από το πολυσύμπαν μοντέλο σας. Υπάρχουν πολλά που προσφέρονται, αλλά σε αυτήν για την οποία συχνά μιλούν οι κοσμολόγοι - όπου εμφανίζονται φυσαλίδες σε ένα είδος διογκούμενης υπερκατασκευής - τότε δεν υπάρχει άμεσος τρόπος σύγκρισης του ρυθμού του ρολογιού σε μια φούσκα από τους ρυθμούς ρολογιού σε μια άλλη φούσκα. /P>

Ποιες πιστεύετε ότι είναι οι πιο συναρπαστικές πρόσφατες εξελίξεις στην κατανόηση του χρόνου;

Με ελκύει ιδιαίτερα η δουλειά που γίνεται στο εργαστήριο για την αντίληψη του χρόνου, γιατί νομίζω ότι έχει την ικανότητα να κάνει ραγδαίες προόδους τα επόμενα χρόνια. Για παράδειγμα, υπάρχουν διάσημα πειράματα στα οποία οι άνθρωποι προφανώς παίρνουν ελεύθερες αποφάσεις σε ορισμένες στιγμές και ωστόσο διαπιστώθηκε ότι η απόφαση πάρθηκε λίγο νωρίτερα, αλλά η δική τους αντίληψη για το χρόνο και οι ενέργειές τους μέσα στο χρόνο έχουν υποβληθεί σε επεξεργασία μετά την Εκδήλωση. Όταν παρατηρούμε τον κόσμο, αυτό που βλέπουμε είναι μια φαινομενικά συνεπής και ομαλή αφήγηση, αλλά στην πραγματικότητα ο εγκέφαλος απλώς βομβαρδίζεται με δεδομένα αισθήσεων από διαφορετικές αισθήσεις και τα συνδυάζει όλα αυτά. Το ενσωματώνει και στη συνέχεια παρουσιάζει μια συνεπή αφήγηση όπως ήταν ο συνειδητός εαυτός. Και έτσι έχουμε αυτή την εντύπωση ότι είμαστε υπεύθυνοι και ότι όλα συνδυάζονται ομαλά. Αλλά στην πραγματικότητα, τα περισσότερα από αυτά είναι, είναι μια αφήγηση που αναδημιουργείται μετά το συμβάν.

Εκεί που είναι φυσικά ιδιαίτερα εντυπωσιακό είναι όταν οι άνθρωποι ανταποκρίνονται κατάλληλα πολύ πιο γρήγορα από την ταχύτητα της σκέψης. Χρειάζεται μόνο να σκεφτείς έναν πιανίστα ή έναν τενίστα για να δεις ότι η εντύπωση ότι παίρνουν μια συνειδητή απόφαση — «αυτή η μπάλα έρχεται προς αυτήν την κατεύθυνση. Καλύτερα να πάω εδώ και να το χτυπήσω» — δεν θα μπορούσε να είναι. Ο χρόνος που χρειάζεται για να φτάσουν τα σήματα στον εγκέφαλο και στη συνέχεια μέσω του συστήματος κινητήρα, πίσω στην απόκριση, δεν μπορούσε να λειτουργήσει. Και όμως εξακολουθούν να έχουν αυτή τη συντριπτική εντύπωση ότι παρατηρούν τον κόσμο σε πραγματικό χρόνο και έχουν τον έλεγχο. Νομίζω ότι όλα αυτά είναι αρκετά συναρπαστικά πράγματα.

Όσον αφορά τη θεμελιώδη φυσική, υπάρχει κάτι ιδιαίτερα νέο σχετικά με τον χρόνο; Νομίζω ότι η απάντηση δεν είναι πραγματικά. Υπάρχουν νέες ιδέες που κυκλοφορούν εκεί έξω. Νομίζω ότι εξακολουθούν να υπάρχουν θεμελιώδη προβλήματα. Έχουμε μιλήσει για ένα από αυτά:Είναι ο χρόνος μια αναδυόμενη ιδιότητα ή μια θεμελιώδης ιδιότητα; Και η τελική προέλευση του βέλους του χρόνου, που είναι η ασυμμετρία του κόσμου στο χρόνο, εξακολουθεί να είναι λίγο αμφιλεγόμενη. Γνωρίζουμε ότι πρέπει να το εντοπίσουμε πίσω στο Big Bang, αλλά εξακολουθούν να υπάρχουν διάφορα ζητήματα που στροβιλίζονται εκεί που δεν έχουμε επιλύσει εντελώς. Αλλά αυτά είναι κάπως αυθαίρετα φιλοσοφικά και θεωρητικά ζητήματα όσον αφορά τη μέτρηση του χρόνου ή οτιδήποτε εκτίθεται σχετικά με τη φύση του χρόνου.

Στη συνέχεια, φυσικά, προσβλέπουμε πάντα στους πειραματικούς συναδέλφους μας για να βελτιώσουμε τις μετρήσεις χρόνου. Σε κάποιο στάδιο αυτά θα γίνουν τόσο καλά που αναμφίβολα θα δούμε να εμφανίζονται κάποια περίεργα αποτελέσματα. Υπάρχει ακόμα ένα εκκρεμές θεμελιώδες ζήτημα ότι αν και οι νόμοι της φυσικής είναι συμμετρικοί στο χρόνο, ως επί το πλείστον, υπάρχει ένα σύνολο διαδικασιών που έχουν να κάνουν με την ασθενή αλληλεπίδραση όπου υπάρχει προφανώς μια θεμελιώδης διάσπαση αυτής της συμμετρίας χρονικής αντιστροφής ενός μικρή ποσότητα. Αλλά φαίνεται να παίζει κρίσιμο ρόλο και πώς ακριβώς ταιριάζει στην ευρύτερη εικόνα του σύμπαντος. Νομίζω ότι υπάρχει ακόμα κάτι να παιχτεί εκεί έξω. Επομένως, υπάρχουν ακόμα πειράματα που μπορούν να γίνουν στη σωματιδιακή φυσική που θα μπορούσαν να αποκαλύψουν αυτήν την ασυμμετρία αντιστροφής χρόνου που υπάρχει στην ασθενή αλληλεπίδραση και πώς ταιριάζει με το βέλος του χρόνου.

Ο John Steele είναι ο  εκδότης και διευθυντής σύνταξης του Ναυτίλος.

ΠΑΡΑΚΟΛΟΥΘΗΣΤΕ:Ο θρυλικός μοντέρ Walter Murch πιστεύει ότι η συνείδηση ​​θα μπορούσε να είναι σαν το αλάτι—αναδυόμενο.

Αυτή η κλασική ανάρτηση Facts So Romantic δημοσιεύτηκε αρχικά τον Ιανουάριο του 2014.