Forestil dig, at tiden løber baglæns. Folk bliver yngre, ikke ældre, og efter en lang levetid med gradvis foryngelse - glemmer alt hvad de ved - dør de som babyer. Vi observerede en lignende tidsperiode i helten i romanen af Francis Fitzgerald, Den mystiske historie om Benjamin Button. Men overraskende nok er tidsretningen også et problem, som kosmologer står overfor.
Så hvorfor går tiden altid fremad? Vil det altid være sådan?
Har tiden en begyndelse?
Ethvert universelt tidsbegreb skal i sidste ende være baseret på udviklingen af selve kosmos. Når du ser på universet, ser du begivenheder, der skete i fortiden - det tager tid, før stjernenes lys når frem til os. Faktisk kan selv den enkleste observation hjælpe os med at forstå den kosmologiske tid: for eksempel det faktum, at nattehimlen er mørk. Hvis universet havde en uendelig fortid og var uendelig i omfang, ville nattehimmlen være absolut lys - fyldt med lyset fra et uendeligt antal stjerner i rummet, som altid har eksisteret.
I lang tid troede forskere, inklusive Albert Einstein, at universet var statisk og uendeligt. Observationer siden da har vist, at det faktisk udvides og accelererer. Dette betyder, at det skal komme fra en mere kompakt tilstand, som vi kalder Big Bang, hvilket antyder, at tiden har en begyndelse. Faktisk, hvis vi leder efter let nok gammelt, kan vi endda se reliktstrålingen fra Big Bang - den kosmiske mikrobølgebakgrund. Denne erkendelse var det første skridt i bestemmelsen af universets alder.
Men der er en fangst, Einsteins specielle relativitetsteori viser, at tiden er relativ: jo hurtigere du bevæger dig i forhold til din ven, jo langsommere tid vil være for dig i forhold til hans opfattelse af tid. I vores univers med ekspanderende galakser, roterende stjerner og roterende planeter ændrer oplevelsen af tid sig således: alle fortid, nutid og fremtid er relative.
Er der en universel tid?
Salgsfremmende video:
Det viser sig, at da universet i gennemsnit er det samme overalt og gennemsnit ser det samme i alle retninger, er der "kosmisk tid." For at måle det er alt, hvad vi skal gøre, at måle egenskaberne for den kosmiske mikrobølgebakgrund. Kosmologer har brugt dette til at bestemme universets alder; hans rumalder. Det viser sig, at universet er 13.799 milliarder år gammelt.
Arrow of time
Så vi ved, at tiden sandsynligvis begyndte under Big Bang. Men der er et spørgsmål tilbage: hvad er tiden?
For at finde svaret er vi nødt til at se på de grundlæggende egenskaber ved plads og tid. I rumets dimension kan du bevæge dig frem og tilbage; passagerer oplever dette hver dag. Men tiden er anderledes, den har en retning, du bevæger dig altid fremad og ikke vice versa. Så hvorfor er måling af tid irreversibel? Dette er et af de største uløste problemer i fysik.
For at forklare, hvorfor selve tiden er irreversibel, er vi nødt til at finde processer i naturen, der også er irreversible. Et af de få sådanne begreber inden for fysik (og livet!) Er, at tingene bliver mindre "pæne" med tiden. Vi beskriver dette ved hjælp af en fysisk egenskab kaldet entropi, som står for noget, der er bestilt.
Forestil dig en kasse med gas, hvor alle partikler oprindeligt blev placeret i et hjørne (en ordnet tilstand). Over tid vil de naturligvis have en tendens til at fylde hele kassen (forstyrret tilstand), og det tager energi at returnere partiklerne til en ordnet tilstand. Det er irreversibelt. Det er som at bryde et æg for at lave en omelet - når det først nedbrydes og fyldes panden, vender det aldrig tilbage til ægform. Det er det samme med universet: Når det udvikler sig, stiger den totale entropi.
Det viser sig, at entropi er en ret god måde at forklare tidens pil på. Og selvom universet ser ud til at blive mere ordnet, ikke mindre - bevæger sig fra et vildt hav med relativt jævnt fordelt varm gas i dets tidlige stadier til stjerner, planeter, mennesker og artikler til tiden - er det stadig muligt, at det vokser i uorden. Dette skyldes, at tyngdekraften, der er forbundet med store masser, kan trække materien ind i tilsyneladende ordnede tilstande - med den stigende forstyrrelse, som vi mener burde have fundet sted, på en eller anden måde er skjult i tyngdefelt. Så forstyrrelsen kan vokse, selvom vi ikke ser den.
Men i betragtning af naturens tendens til at favorisere uorden, hvorfor begyndte universet i en så ordnet tilstand? Dette betragtes stadig som et mysterium. Nogle forskere hævder, at Big Bang muligvis ikke engang har været begyndelsen, i virkeligheden kan der være”parallelle universer”, hvor tiden flyder i forskellige retninger.
Vil tiden løbe ud?
Tiden havde en begyndelse, men hvorvidt den vil have en ende afhænger af arten af den mørke energi, der får den til at ekspandere med en accelererende hastighed. Hastigheden af denne ekspansion kunne i sidste ende rive universet fra hinanden og tvinge det til at ende i den store rip; alternativt kan mørk energi forfaldne, vende Big Bang og ende universet i en Big Compression; eller universet ekspanderer måske bare for evigt.
Men vil nogen af disse fremtidsscenarier ende i tide? I henhold til kvantemekanikens mærkelige regler kan små tilfældige partikler øjeblikkeligt falde ud af vakuumet - noget konstant observeret i partikelfysikeksperimenter. Nogle argumenterer for, at mørk energi kan forårsage sådanne "kvanteudsving", skabe en ny Big Bang, afslutte vores tidslinje og starte en ny. Selvom dette er ekstremt spekulativt og meget usandsynligt, ved vi, at først når vi forstår mørk energi, vil vi kende universets skæbne.
Så hvad er det mest sandsynlige resultat? Det vil tiden vise.