Povaha času, pojem zásadní pro lidský život, ale stále záhadný ve vědeckém jazyce, je zkoumána v první epizodě našeho nového seriálu podcastů The Great Mysteries of Physics.
První epizoda nového podcastu, Skvělé fyzikální hádanky, ponoří se do složité povahy času. Výzkumníci zpochybňují tradiční představy o čase jako absolutním a diskutují o teoriích, že čas je relativní a propojený s prostorem, což je koncept, který je v rozporu s naší subjektivní zkušeností. Nesrovnalost lze připsat nárůstu entropie ve vesmíru, ale proč vesmír začal s klesající entropií, zůstává záhadou. K vyřešení tohoto problému odborníci navrhují další výzkum zahrnující odstranění času z vědeckých rovnic a zkoumání termodynamiky hodin.
Bez smyslu pro čas, který nás vede od kolébky do hrobu, by náš život neměl smysl. Ale na té nejzákladnější úrovni si fyzici nejsou jisti, zda takový čas, který zažíváme, vůbec existuje.
Toto je téma první epizody naší nové série podcastů, Skvělé fyzikální hádanky. Moderuje Miriam Frankel, vědecká redaktorka The Conversation, s podporou od FQxIInstitute for Foundational Questions, mluvíme se třemi výzkumníky o povaze času.
Vědci dlouho předpokládali, že čas je absolutní a univerzální – stejný pro všechny, všude a existuje nezávisle na nás. V kvantové mechanice, která řídí malý vesmír atomů a částic, se s tím stále zachází. Ale teorie relativity Alberta Einsteina, které se vztahují na přírodu ve velkých měřítcích, ukázaly, že čas je relativní, nikoli absolutní – může se zrychlit nebo zpomalit v závislosti na tom, jak rychle například cestujete. Čas se také prolíná s prostorem v „časoprostoru“.
Einsteinovy teorie umožnily vědcům zobrazit vesmír novým způsobem: jako pevnou čtyřrozměrnou hmotu se třemi prostorovými rozměry (výška, šířka, hloubka) a časem jako čtvrtým kvadrantem. Tento blok obsahuje veškerý prostor a čas najednou – a čas neplyne. Na hmotě není nyní nic zvláštního – to, co se jednomu pozorovateli jeví jako přítomnost, je pro druhého prostě minulost.
Ale pokud je to pravda, proč naše zkušenost času cestuje z minulosti do budoucnosti s takovou silou? Jednou z odpovědí je, že entropie, míra chaosu, ve vesmíru neustále roste. Když spočítáte čísla, vysvětluje Sean Carroll, fyzik z Johns Hopkins University v USA, ukáže se, že raný vesmír měl velmi nízkou entropii. „[The universe] Bylo to velmi strukturované a nenáhodné a bylo to svým způsobem relaxační a od té doby je to jen náhodnější a chaotičtější.“ To potenciálně vytváří časovou šipku pro lidské pozorovatele.
Nevíme, proč vesmír začal s tak nízkou entropií. Carol naznačuje, že by to mohlo být proto Jsme součástí multivesmíru Obsahuje mnoho různých vesmírů. V takovém světě by některé vesmíry, statisticky vzato, měly začínat s nízkou entropií.
Na druhou stranu Emily Adlam, filozofka fyziky z Rotmanova institutu filozofie na University of Western Ontario v Kanadě, věří, že záhada, proč náš vesmír s nízkou entropií vznikl, je problém, který nakonec pramení ze skutečnosti, že fyzika je plný předpokladů načase.
„Osobně jsem velmi zastáncem rčení, že čas neplyne,“ vysvětluje. „Je to jakási iluze, která pochází ze způsobu, jakým jsme náhodou zasazeni do světa.“ Její intuice je taková, že na základní úrovni se všechno děje najednou – i když se nám to tak nezdá.
Adlam tvrdí, že nejlepším způsobem, jak porozumět času, je zcela jej odstranit z našich teorií přírody – odstranit jej z rovnic. Zajímavé je, že když se fyzici snaží sjednotit obecnou relativitu s kvantovou mechanikou do teorie „kvantové gravitace“ všeho možného, čas často z rovnic mizí.
Experimenty mohou také pomoci osvětlit povahu času a pomoci otestovat různé kombinace kvantové mechaniky a obecné teorie relativity. Natalia Ares, inženýr ve společnosti[{“ attribute=““>University of Oxford, believes that studying the thermodynamics (the science of heat and work) of clocks may help. “By understanding clocks as machines, there are things that we can understand better about what the limits of timekeeping are,” she argues.
Host:
- Miriam Frankel, Podcast host, The Conversation
Interviewed:
- Emily Adlam, Postdoctoral Associate of the Philosophy of Physics, Western University
- Natalia Ares, Royal Society University Research Fellow, University of Oxford
- Sean Carroll, Homewood Professor of Natural Philosophy, Johns Hopkins University
This article was first published in The Conversation.
„Přátelský průkopník popkultury. Hodně padá. Sociální média geek. Obecný fanatik do kávy. Televizní nadšenec. Potížista.“
