Ξεχάστε όλα όσα νομίζετε ότι γνωρίζετε για τον χρόνο

Τον περασμένο Απρίλιο, στο περίφημο θέατρο Faraday στο Βασιλικό Ινστιτούτο του Λονδίνου, ο Carlo Rovelli έδωσε μια ωριαία διάλεξη για τη φύση του χρόνου. Μια κόκκινη κλωστή κάλυπτε τη σκηνή, μια μεταφορά για το θέμα του Ιταλού θεωρητικού φυσικού. «Ο χρόνος είναι μεγάλη γραμμή», είπε. Στα αριστερά βρίσκεται το παρελθόν - οι δεινόσαυροι, η μεγάλη έκρηξη - και στα δεξιά, το μέλλον - το άγνωστο. «Είμαστε κάπως εδώ», είπε, κρεμώντας ένα καραμπίνερ πάνω του, ως ένδειξη για το παρόν.

Στη συνέχεια, γύρισε το σενάριο. «Θα σας πω ότι η ώρα δεν είναι έτσι», εξήγησε.

Ο Rovelli συνέχισε να αμφισβητεί την κοινή μας λογική για το χρόνο, ξεκινώντας με την ιδέα ότι χτυπάει παντού με ομοιόμορφο ρυθμό. Στην πραγματικότητα, τα ρολόγια χτυπούν πιο αργά όταν βρίσκονται σε ισχυρότερο βαρυτικό πεδίο. Όταν μετακινείτε τα κοντινά ρολόγια που δείχνουν την ίδια ώρα σε διαφορετικά πεδία —το ένα στο διάστημα, το άλλο στη Γη, ας πούμε— και μετά τα φέρετε ξανά μαζί, θα δείχνουν διαφορετικούς χρόνους. «Είναι γεγονός», είπε ο Ροβέλι, και σημαίνει «το κεφάλι σου είναι μεγαλύτερο από τα πόδια σου». Επίσης, μη εκκίνηση είναι κάθε κοινή αίσθηση του «τώρα». Δεν μοιραζόμαστε πραγματικά την παρούσα στιγμή με κανέναν. «Αν σε κοιτάξω, σε βλέπω τώρα—καλά, αλλά όχι πραγματικά, γιατί το φως χρειάζεται χρόνο για να έρθει από σένα σε μένα», είπε. «Λοιπόν σε βλέπω λίγο στο παρελθόν .» Ως αποτέλεσμα, το «τώρα» δεν σημαίνει τίποτα πέρα ​​από τη χρονική φούσκα «στην οποία μπορούμε να αγνοήσουμε τον χρόνο που χρειάζεται το φως για να πάει μπροστά και πίσω».

Ο Ροβέλι στράφηκε δίπλα στην ιδέα ότι ο χρόνος κυλά προς μία μόνο κατεύθυνση, από το παρελθόν στο μέλλον. Σε αντίθεση με τη γενική σχετικότητα, την κβαντική μηχανική και τη σωματιδιακή φυσική, η θερμοδυναμική ενσωματώνει μια κατεύθυνση του χρόνου. Ο δεύτερος νόμος του δηλώνει ότι η συνολική εντροπία, ή διαταραχή, σε ένα απομονωμένο σύστημα δεν μειώνεται ποτέ με την πάροδο του χρόνου. Ωστόσο, αυτό δεν σημαίνει ότι η συμβατική μας αντίληψη για το χρόνο είναι σε πιο σταθερή βάση, είπε ο Rovelli. Η εντροπία ή η διαταραχή είναι υποκειμενική:«Η τάξη βρίσκεται στο μάτι αυτού που κοιτάζει». Με άλλα λόγια, η διάκριση μεταξύ παρελθόντος και μέλλοντος, η αύξηση της εντροπίας με την πάροδο του χρόνου, εξαρτάται από ένα μακροσκοπικό αποτέλεσμα - «τον τρόπο που έχουμε περιγράψει το σύστημα, το οποίο με τη σειρά του εξαρτάται από το πώς αλληλεπιδρούμε με το σύστημα», είπε. P>

Φτάνοντας στην τελευταία κοινή αντίληψη του χρόνου, ο Ροβέλι έγινε λίγο πιο προσεκτικός. Το επιστημονικό επιχείρημά του ότι ο χρόνος είναι διακριτός - ότι δεν είναι άνευ ραφής, αλλά έχει κβάντα - είναι λιγότερο στέρεο. "Γιατί? Γιατί ακόμα το κάνω! Δεν υπάρχει ακόμα στο σχολικό βιβλίο». Οι εξισώσεις για την κβαντική βαρύτητα που έχει γράψει υποδηλώνουν τρία πράγματα, είπε, σχετικά με το τι «μετρούν τα ρολόγια». Πρώτον, υπάρχει ελάχιστος χρόνος - οι μονάδες του δεν είναι απείρως μικρές. Δεύτερον, δεδομένου ότι ένα ρολόι, όπως κάθε αντικείμενο, είναι κβαντικό, μπορεί να βρίσκεται σε μια υπέρθεση μετρήσεων χρόνου. "Δεν μπορείτε να πείτε ότι μεταξύ αυτού του γεγονότος και αυτού του γεγονότος είναι ένα ορισμένο χρονικό διάστημα, επειδή, όπως πάντα στην κβαντομηχανική, θα μπορούσε να υπάρξει μια κατανομή πιθανότητας του χρόνου που περνά." Πράγμα που σημαίνει ότι, τρίτον, στην κβαντική βαρύτητα, μπορείτε να έχετε «μια τοπική έννοια μιας ακολουθίας γεγονότων, η οποία είναι μια ελάχιστη έννοια του χρόνου, και αυτό είναι το μόνο πράγμα που παραμένει», είπε ο Rovelli. Τα συμβάντα δεν ταξινομούνται σε μια γραμμή "αλλά συγχέονται και συνδέονται" μεταξύ τους χωρίς "μια προτιμώμενη μεταβλητή χρόνου—οτιδήποτε μπορεί να λειτουργήσει ως μεταβλητή".

Ακόμη και η ιδέα ότι το παρόν είναι φευγαλέο δεν αντέχει στον έλεγχο. Είναι σίγουρα αλήθεια ότι το παρόν είναι «τρομερά σύντομο» στην κλασική, νευτώνεια φυσική. «Αλλά δεν είναι έτσι σχεδιασμένος ο κόσμος», εξήγησε ο Rovelli. Το φως διαγράφει έναν κώνο, ή διαδοχικά μεγαλύτερους κύκλους, σε τετραδιάστατο χωροχρόνο σαν κυματισμοί σε μια λίμνη που μεγαλώνουν καθώς ταξιδεύουν. Καμία πληροφορία δεν μπορεί να διασχίσει τα όρια του κώνου του φωτός, επειδή αυτό θα απαιτούσε τις πληροφορίες να ταξιδεύουν πιο γρήγορα από την ταχύτητα του φωτός.

«Στον χωροχρόνο, το παρελθόν είναι ό,τι βρίσκεται μέσα στον κώνο φωτός του παρελθόντος μας», είπε ο Ροβέλι, δείχνοντας με τα χέρια του το σχήμα ενός ανάποδου κώνου. «Οπότε είναι ό,τι μπορεί να μας επηρεάσει. Το μέλλον είναι αυτό το αντίθετο πράγμα», συνέχισε, χειρονομώντας τώρα έναν όρθιο κώνο. «Επομένως, ανάμεσα στο παρελθόν και το μέλλον, δεν υπάρχει μόνο μία γραμμή - υπάρχει τεράστιος χρόνος». Ο Rovelli ζήτησε από ένα μέλος του κοινού να φανταστεί ότι ζούσε στην Ανδρομέδα, η οποία απέχει δυόμισι εκατομμύρια έτη φωτός. «Ένα εκατομμύριο χρόνια της ζωής σου δεν θα ήταν ούτε παρελθόν ούτε μέλλον για μένα. Άρα το παρόν δεν είναι λεπτό. είναι τρομερά παχύ."

Ακούγοντας την περιγραφή του Rovelli, μου θύμισε μια φράση από το νέο του βιβλίο, The Order of Time :Η μελέτη του χρόνου «είναι σαν να κρατάς στα χέρια σου μια νιφάδα χιονιού:σταδιακά, καθώς τη μελετάς, λιώνει ανάμεσα στα δάχτυλά σου και εξαφανίζεται».

Ο Brian Gallagher είναι ο συντάκτης του Facts So Romantic, του  Nautilus ιστολόγιο. Ακολουθήστε τον στο Twitter @BSGallagher.

ΠΡΟΣΟΧΗ: Γιατί η φύση του χρόνου είναι τόσο κεντρικό ζήτημα για τη θεωρητική φυσική.

Αυτή η κλασική ανάρτηση Facts So Romantic δημοσιεύτηκε αρχικά τον Αύγουστο του 2018.