Γιατί η ροή του χρόνου είναι μια ψευδαίσθηση
Στο βιβλίο του Our Mathematical Universe:My Quest for the Ultimate Nature of Reality , ο Max Tegmark γράφει ότι «ο χρόνος δεν είναι ψευδαίσθηση, αλλά η ροή του χρόνου είναι». Στο τεύχος αυτού του μήνα του Nautilus , που εξετάζει την έννοια της ροής μέσω διαφόρων πυλών στην επιστήμη, επανεξετάσαμε τη συνέντευξη βίντεο του 2014 με τον Tegmark (που μεταγράφεται παρακάτω για πρώτη φορά), στην οποία ο καθηγητής φυσικής στο Τεχνολογικό Ινστιτούτο της Μασαχουσέτης εξηγεί γιατί η αίσθηση του χρόνου είναι άλλο πράγμα και τα μαθηματικά πολύ άλλο. Αυτός ο Tegmark, επίσης συγγραφέας του 2017 Life 3.0:Being Human in the Age of Artificial Intelligence , απολαμβάνει τη μεγαλύτερη ευχαρίστηση κοιτάζοντας τον κόσμο μέσα από το καλειδοσκόπιο της εργαλειοθήκης της φυσικής του είναι αρκετά σαφές. Κατά τη διάρκεια της συνέντευξής μας, σκύβοντας από την καρέκλα του, κουνώντας τα χέρια του, χύνοντας το μπουκάλι του νερό στο πάτωμα του ξενοδοχείου με μοκέτα για να οδηγήσει στο σπίτι ένα σημείο, βρισκόταν σε μια συνεχή κατάσταση κινουμένων σχεδίων, όπως τα αντικείμενα (τόσο μικροσκοπικά όσο και γιγαντιαία) που είχε μελέτες.
Λέτε ότι ο χρόνος δεν κυλά, αλλά η υποκειμενική μας αντίληψη είναι ότι έχει. Πού κάνουμε λάθος;
Σίγουρα μας νιώθουμε ότι ο χρόνος κυλάει. Ωστόσο, αυτός δεν είναι ο μόνος τρόπος για να δούμε αυτήν την πραγματικότητα. Θα μπορούσα να πω ότι τα 10 στη δύναμη των 29 σωματιδίων με αποτελούν, και κινούνται σε μερικά πολύ περίπλοκα μοτίβα. Ο Αϊνστάιν επεσήμανε ότι ο πιο κομψός τρόπος για να το περιγράψουμε αυτό μαθηματικά είναι να πούμε:Ας δούμε πού βρίσκεται κάθε σωματίδιο στον τρισδιάστατο χώρο κάθε φορά και να το σχεδιάσουμε σε έναν τετραδιάστατο χωροχρόνο, όπου ο χρόνος είναι η τέταρτη διάσταση.
Εάν έχω ένα σωματίδιο που είναι μέρος του γονάτου μου, το οποίο δεν έχει μετακινηθεί, αυτό το σωματίδιο αντιστοιχεί σε μια γραμμή. Ανά πάσα στιγμή, είναι στο ίδιο μέρος. Αν κοιτάξω ένα σωματίδιο που είναι μέρος ενός ερυθροκυττάρου, το οποίο περιφέρεται συνεχώς γύρω από το κυκλοφορικό μου σύστημα, δημιουργεί ένα εξαιρετικά συναρπαστικό σχήμα στο χωροχρόνο. Αν κοιτάξω όλα τα ερυθρά αιμοσφαίρια μου μαζί, θα έφτιαχναν ένα σχέδιο πλεξούδας, δημιουργώντας αυτό το απίστευτο κουβάρι στον χωροχρόνο. Αν κοιτάξετε το ηλεκτρόνιο στον εγκέφαλό μου ενώ σκέφτομαι, είναι ακόμα πιο περίπλοκο. Αλλά εξακολουθεί να είναι απλώς ένα τετραδιάστατο μοτίβο. Μπορώ λοιπόν είτε να πω ότι η πραγματικότητα είναι ένα περίπλοκο μοτίβο τεσσάρων διαστάσεων, είτε θα μπορούσα να πω ότι είναι αυτό το υλικό που μοιάζει να αλλάζει και να κινείται. Ποιο είναι πιο θεμελιώδες; Ποιο είναι πιο σωστό; Αυτοί είναι απλώς δύο διαφορετικοί τρόποι για να περιγράψουμε το ίδιο πράγμα.
Αποτελεί μέρος της δουλειάς του επιστήμονα να εξηγήσει γιατί τα πράγματα αισθάνονται όπως έχουν;
Έχουμε δει πολλά παραδείγματα για το πώς τα πράγματα αισθάνονται πολύ διαφορετικά από τον τρόπο που φαίνονται στις εξισώσεις. Θα υποστήριζα ότι σχεδόν όλες οι μεγάλες ανακαλύψεις στη φυσική έχουν αυτό ως το πιο δύσκολο στοιχείο τους. Αν ανατρέξετε στο πότε ο Αϊνστάιν βρήκε την ειδική σχετικότητα, θα βρείτε ότι άνθρωποι όπως ο Λόρεντς και ο Μινκόφσκι είχαν ήδη καταγράψει πολλά από τα μαθηματικά. Αλλά ο Αϊνστάιν ήταν ο τύπος που κατάφερε να καταλάβει πώς θα ένιωθε. Είπε ότι αν αυτές είναι οι εξισώσεις, ο τρόπος που θα αισθανθεί είναι ότι αν πλησιάσεις την ταχύτητα του φωτός, θα νιώσεις τον χρόνο να επιβραδύνεται. Και οι άνθρωποι είπαν, Ωχ, αυτό είναι πραγματικά περίεργο! Μετά έκαναν το πείραμα και είναι σωστό. Είχα μια διασκεδαστική συζήτηση με τον φυσικό Ντέιβιντ Γουάινλαντ. Μου είπε ότι είχε φτιάξει δύο ατομικά ρολόγια που είναι εξαιρετικά ακριβή, και έβαλε το ένα από αυτά το ένα πόδι κάτω από το άλλο και ήταν σε θέση να μετρήσει ότι τρέχει πιο αργά!
Μετά ήρθε η κβαντομηχανική. Είναι τόσο περίπλοκο οι άνθρωποι εξακολουθούν να το διαφωνούν 100 χρόνια αργότερα! Τα μαθηματικά, όμως, είναι όμορφα και καθαρά. Η τυχαιότητα είναι βασικά μια ψευδαίσθηση γιατί δεν υπάρχει τυχαιότητα στα μαθηματικά, παρόλο που μπορεί να φαίνεται τυχαία. Το ίδιο λέω και για τον χρόνο. Παρόλο που η ροή του χρόνου είναι βασικά μια ψευδαίσθηση, δεν υπάρχει τίποτα που να ρέει στα μαθηματικά, οι εξισώσεις δεν αλλάζουν, υπάρχει μόνο ένα μόνο τετραδιάστατο μοτίβο, αν και πολύ περίπλοκο και όμορφο, στον χωροχρόνο. Αν το μελετήσετε προσεκτικά, θα συνειδητοποιήσετε ότι θα μοιάζει σαν μια ροή του χρόνου. Ως φυσικοί, αυτό είναι τελικά αυτό που πρέπει να εξηγήσουμε:Γιατί αισθάνονται τα πάντα όπως έχουν; Δεν πρέπει να είμαστε τόσο αφελείς ώστε να πιστεύουμε ότι τα πράγματα θα αισθάνονται πάντα όπως είναι στην πραγματικότητα, γιατί η ιστορία της φυσικής είναι μια μακρά σειρά παραδειγμάτων όπου συνειδητοποιούμε ότι η τελική φύση των πραγμάτων είναι πολύ διαφορετική από το πώς αισθάνονται.
Αν ο χρόνος δεν ρέει, πώς κατανοούμε τον δεύτερο θερμοδυναμικό νόμο, ο οποίος λέει ότι ο χρόνος ρέει προς την κατεύθυνση της αύξησης της εντροπίας;
Είναι αστείο το πώς η φυσική, όπως και κάθε τομέας, έχει έναν μικρό αριθμό θεμάτων που είναι πολύ έντονο για τα οποία οι άνθρωποι γίνονται πολύ συναισθηματικοί. Ο χρόνος και συγκεκριμένα ο λεγόμενος δεύτερος νόμος της θερμοδυναμικής είναι ένα από αυτά. Είναι μια απλή δήλωση ότι κατά μέσο όρο τα πράγματα γίνονται όλο και πιο ακατάστατα. Αυτό σας επιτρέπει να ορίσετε την κατεύθυνση του χρόνου. Αλλά υπήρξε πολλή διαμάχη σχετικά με αυτό. Από τη μια πλευρά, υπάρχουν άνθρωποι όπως ο Άρθουρ Έντινγκτον, που τείνουν να το βλέπουν ως σχεδόν ιερή αρχή. Είναι ιερό και δεν πρέπει ποτέ να αμφισβητηθεί. Έχει αυτή τη διάσημη γραμμή όπου λέει, Λοιπόν, όλα τα πράγματα μπορεί να αποδειχθούν λάθος, αλλά αν κάποιος θεωρητικός αμφισβητήσει ποτέ τον δεύτερο νόμο της θερμοδυναμικής, τότε κρίμα για αυτόν τον θεωρητικό, γιατί δεν υπάρχει άλλη ελπίδα για αυτόν εκτός από το απόλυτη ταπείνωση! Από την άλλη πλευρά, πολλοί άλλοι άνθρωποι λένε, Κοίτα, δεν πρέπει να έχουμε ιερές αγελάδες στη φυσική, όλα πρέπει να αμφισβητηθούν, συμπεριλαμβανομένου του δεύτερου νόμου της θερμοδυναμικής.
Τι αμφισβητείται ο δεύτερος νόμος της θερμοδυναμικής;
Αποδείχθηκε ότι μπορείτε να αντλήσετε τον δεύτερο νόμο της θερμοδυναμικής από πιο θεμελιώδη πράγματα. Ας πούμε ότι έκανα κάτι αδέξιο όπως να χύσω νερό στο χαλί. Αν έπαιζα ένα βίντεο του προς τα πίσω και βλέπατε το νερό να ξεκολλάει από το χαλί και να μπαίνει στο μπουκάλι, θα φαινόταν εντελώς λάθος. Αλλά αν απλώς κάνετε μεγέθυνση και κοιτάξετε την κίνηση των σωματιδίων που πετούν μέσα από τα άλλα σωματίδια του αέρα, θα φαινόταν απολύτως λογικό προς τα πίσω, ακριβώς όπως ένα μάτσο μπάλες μπόουλινγκ που αναπηδούν από την άλλη πλευρά. Μετά από 100 χρόνια σκέψης για αυτό, καταλάβαμε ότι η εξήγηση είναι εκπληκτική. Έχει να κάνει με αυτό που συνέβη πριν από 13,8 δισεκατομμύρια χρόνια. Ο λόγος που το σύμπαν μας γίνεται όλο και πιο ακατάστατο είναι επειδή ξεκίνησε σε μια τακτοποιημένη κατάσταση χθες, η οποία ήταν ακόμη πιο τακτοποιημένη την προηγούμενη μέρα, και ακόμη πιο τακτοποιημένη πριν από 13,8 δισεκατομμύρια χρόνια.
Γιατί το σύμπαν ξεκίνησε σε τόσο τακτοποιημένη κατάσταση;
Αυτό που νομίζω ότι σημαίνει ότι δεν υπάρχει ιερή εποχή του χρόνου. Προέκυψε. Εάν, στο μακρινό μέλλον, βρεθούμε σε ένα σύμπαν όπου όλα τα αστέρια έχουν καεί, και όλες οι μαύρες τρύπες έχουν εξατμιστεί και όλη η ακτινοβολία έχει αραιωθεί από τη σκοτεινή ενέργεια που επέκτεινε το σύμπαν μας, και το μόνο που έχουμε είναι Κάποιο πολύ κρύο λουτρό φωτονίων εδώ κι εκεί—βασικά θερμική ισορροπία. Ο χώρος de Sitter, όπως τον αποκαλούμε - δεν θα υπάρχει πια αίσθηση του χρόνου. Δεν θα μπορείτε να κάνετε τίποτα για να προσδιορίσετε αν ο χρόνος κυλά με τον έναν ή τον άλλο τρόπο. Τότε ο χρόνος θα έχει ξανά εμφανιστεί. Θα είναι σαν το ποίημα, Έτσι τελειώνει ο κόσμος / Όχι με ένα χτύπημα αλλά ένα κλαψούρισμα .
Τι θα γινόταν αν κοίταζα το ρολόι χειρός μου τότε; Θα έκανε τικ προς τα εμπρός;
Δεν θα υπήρχε ρολόι χειρός γιατί όλα τα άτομα ή όλα τα πρωτόνια στο ρολόι σας θα είχαν αποσυντεθεί. Όλα τα σωματίδια που είχαν διασπαστεί θα είχαν φύγει από τον κοσμικό ορίζοντα. Εάν υπήρχε ένα ρολόι χειρός και λειτουργεί, θα υπάρχει η αίσθηση του χρόνου και της αλλαγής. Αλλά όπως δεν υπήρχε πάντα ένα ρολόι χειρός, δεν θα υπάρχει απαραίτητα πάντα.
Πώς σχετίζεται η μέτρηση του χρόνου με την ύπαρξη χρόνου;
Ακούγεται παράλογο να πούμε ότι ο χρόνος είναι αυτό που μετράμε με ένα ρολόι. Αλλά είναι ένα πολύ βαθύ γεγονός ότι αν δεν υπάρχουν ρολόγια - έχοντας κατά νου ότι κάθε άτομο είναι ένα ρολόι, με την έννοια ότι κάτι περιστρέφεται γύρω από κάτι άλλο, το οποίο μπορείτε να σκεφτείτε ως ρολόι - τότε δεν είναι η αλλαγή που έχει έχει φύγει, αλλά ολόκληρη η ικανότητα να ορίζεις τον χρόνο, και ολόκληρη η ικανότητα αντίληψης του χρόνου θα έχει επίσης χαθεί. Έτσι, με αυτόν τον τρόπο, ο χρόνος θα μπορούσε να έχει αναδυθεί από το τίποτα, και μπορεί επίσης να επιστρέψει στο τίποτα. Είναι σαν το τέλος μιας από τις αγαπημένες μου ταινίες, το Life of Brian , με τους Monty Python, όπου λένε, «Έρχεσαι από το τίποτα, επιστρέφεις στο τίποτα. Τι έχεις χάσει; Τίποτα!" Λοιπόν, θα δούμε!
Ο Michael Segal είναι ο γενικός συντάκτης του Ναυτίλος.
