Postoji li vrijeme? Perspektiva fizičara

Vrijeme je svakako vrlo složena tema u fizika, a postoje ljudi koji vjeruju da vrijeme zapravo ne postoji. Jedan zajednički argument koji koriste jest da je Einstein dokazao da je sve relativno, pa vrijeme nije važno. U knjizi bestselera Tajna, autori kažu "Vrijeme je samo iluzija." Je li to stvarno istina? Je li vrijeme samo plod naše mašte?

Među fizičarima nema nikakve sumnje da vrijeme doista i stvarno postoji. To je mjerljiv, vidljiv fenomen. Fizičari su samo malo podijeljeni na ono što uzrokuje to postojanje i što znači reći da ono postoji. Doista, ovo pitanje graniči s carstvom metafizike i ontologije (filozofije postojanja) kao koliko i strogo empirijska pitanja o vremenu koje je fizika dobro opremljena.

Izraz "strelica vremena" skovao je 1927. godine Sir Arthur Eddington i popularizirao ga u svojoj knjizi iz 1928. godine Priroda fizičkog svijeta. U osnovi, strelica vremena je ideja da vrijeme teče samo u jednom smjeru, za razliku od dimenzija prostora koje nemaju preferiranu orijentaciju. Eddington iznosi tri posebne točke u pogledu strelice vremena:

1. Svijest je živo prepoznata.
2. Na tome inzistira i naš fakultet za razmišljanje, koji nam govori da bi preokret strelice vanjski svijet učinio besmislenim.
3. Ne pojavljuje se u fizičkim znanostima, osim u izučavanju organizacije većeg broja pojedinaca. Ovdje strelica pokazuje smjer progresivnog povećanja slučajnog elementa.

Prve dvije točke su svakako zanimljive, ali treća je točka koja bilježi fiziku strelice vremena. Razlikujući čimbenik strelice vremena je taj što upućuje u smjeru povećanja entropija, po Drugi zakon termodinamike. Stvari u našem svemiru propadaju kao tijek prirodnih, vremenski utemeljenih procesa... ali oni spontano ne dobivaju red bez puno posla.

Ipak, postoji dublja razina onoga što Eddington kaže u točki tri, a to je da "to se u fizičkoj znanosti ne pojavljuje osim ..." Što to znači? Vrijeme je posvuda u fizici!

Iako je to sigurno istina, zanimljivo je da su zakoni fizike "vremenski reverzibilni", što jest reći da sami zakoni izgledaju kao da bi savršeno funkcionirali kada bi se igrao svemir preokrenuti. S fizičkog stajališta, nema pravog razloga zašto bi strelica vremena trebala krenuti naprijed.

Najčešće objašnjenje je da je svemir u vrlo dalekoj prošlosti imao visok stupanj reda (ili nisku entropiju). Zbog ovog "graničnog stanja", prirodni su zakoni takvi da se entropija neprestano povećava. (Ovo je osnovni argument iznesen u knjizi Seana Carrolla iz 2010. godine Od vječnosti do ovdje: Potraga za konačnom teorijom vremena, premda on nastavlja dalje sugerirati moguća objašnjenja zašto je svemir možda započeo s toliko reda.)

Jedna uobičajena zabluda koju širi nejasna rasprava o prirodi relativnosti i druge fizike povezane s vremenom je da vrijeme zapravo i ne postoji. To se susreće na brojnim područjima koja se obično klasificiraju kao pseudoznanost ili čak misticizam, ali želio bih se pozabaviti jednim određenim izgledom u ovom članku.

U najprodavanijoj knjizi samopomoći (i videozapisu) Tajna, autori iznose predodžbu da su fizičari dokazali da vrijeme ne postoji. Pogledajte nekoliko sljedećih redaka iz odjeljka "Koliko traje?" u poglavlju "Kako koristiti tajnu" iz knjige:

"Vrijeme je samo iluzija. Einstein to nam je rekao. "

"Ono što nam govore kvantni fizičari i Einstein je da se sve događa istovremeno."

"Ne postoji vrijeme za Univerzum i nema veličine za Univerzum."

Sve tri gore navedene izjave kategorički su neistinite, prema najviše fizičari (posebno Einstein!). Vrijeme je zapravo sastavni dio svemira. Kao što je spomenuto ranije, sam linearni pojam vremena vezan je za koncept Drugog zakona iz Termodinamika, koju mnogi fizičari smatraju jednim od najvažnijih zakona svih fizika! Bez vremena kao stvarnog svojstva svemira, Drugi zakon postaje besmislen.

Ono što je istina je da je Einstein dokazao, kroz svoje teorija relativnosti, to vrijeme samo po sebi nije bila apsolutna količina. Vrijeme i prostor ujedinjuju se na vrlo precizan način da se formira prostor-vrijeme, a ovaj prostor-vrijeme je apsolutna mjera koja se može upotrijebiti - opet, na vrlo precizan, matematički način - odrediti kako različiti fizički procesi na različitim lokacijama međusobno djeluju druge.

Ovo se čini ne znače da se sve događa istovremeno. Zapravo je Einstein čvrsto vjerovao - temeljen na dokazima svojih jednadžbi (poput E = mc²) - da nijedna informacija ne može putovati brže od brzine svjetlosti. Svaka točka prostor-vremena ograničena je u načinu na koji može komunicirati s drugim regijama prostora-vremena. Ideja da se sve događa istovremeno je upravo suprotna rezultatima koje je Einstein razvio.

Ova i druge fizičke pogreške u sustavu Tajna potpuno su razumljive, jer činjenica je da su to vrlo složene teme, a fizičari ih ne moraju u potpunosti razumjeti. Međutim, samo zato što fizičari ne moraju nužno imati potpuno razumijevanje koncepta poput vremena znači da vrijedi reći da nemaju razumijevanja za vrijeme ili da su otpisali cijeli koncept kao nestvarno. Oni to sigurno nisu.

Druga komplikacija u razumijevanju vremena pokazuje knjiga Lee Smolin iz 2013. godine Vreme preporoda: od krize fizike do budućnosti svemira, u kojem tvrdi da znanost vrijeme (kako tvrde mističari) vrijeme tretira kao iluziju. Umjesto toga, on smatra da bismo trebali tretirati vrijeme kao temeljno stvarnu količinu, a ako ga shvatimo ozbiljno kao takvog, otkrit ćemo zakone fizike koji se s vremenom razvijaju. Ostaje za vidjeti hoće li ovaj apel donijeti novi uvid u temelje fizike.

Uredio Anne Marie Helmenstine, dr. Sc.