Paul Davis har mye på hodet - eller rettere sagt i tankene. Som fysiker ved University of Arizona forsker han på en rekke områder - fra de abstrakte utvidelsene av teoretisk fysikk og kosmologi til de mer substansielle spørsmålene om astrobiologi, studiet av livet utenfor jorden. Nautilus snakket med Davis, og samtalen snudde naturligvis til temaet tid, som lenge hadde hatt forskningsinteressen hans. Følgende er et utdrag fra dette intervjuet, litt redigert og forkortet for klarhetens skyld.
Er flyt av tid reell, eller er det bare en illusjon?
Tidsstrømmen er en illusjon, og jeg må tilstå, jeg kjenner få forskere og filosofer som er klare til å utfordre dette. Årsaken til dette blir tydelig, det er verdt å spørre deg selv hva som menes med tidenes gang. Når vi sier at noe som en elv renner, betyr det at partikkelen på et øyeblikk var på et annet sted enn den befant seg et øyeblikk tidligere. Med andre ord, det beveger seg relativt til tiden. Tid kan imidlertid ikke bevege seg i forhold til tid - det er på tide. Mange gjør feilen ved å tro at utsagnet om at det ikke er noen tidsflyt, betyr at det ikke er noen tid i seg selv. Det er tull. Tid eksisterer selvfølgelig. Vi måler det med en klokke. Klokker måler ikke strømmer av tid, men lengder av tid. Selvfølgelig er det perioder mellom hendelser - dette er nøyaktig hva klokken måler.
Så hvor kommer følelsen av flyt fra?
La meg gi deg et eksempel. Anta at jeg reiser meg, snur aksen flere ganger og fryser. I dette tilfellet vil jeg ha en overbevisende følelse av at hele verden kretser rundt. Jeg kan føle at det snurrer - selv om jeg selvfølgelig vet at jeg snurrer meg selv. På lignende måte føler jeg tidenes flyt, selv om jeg vet at den ikke er det. Antagelig er forklaringen på denne illusjonen knyttet til noe i hodet vårt og forholdet til hukommelsen - lagdelingen av minner og andre ting i denne ånden. Dermed er dette bare et trekk ved vår oppfatning, og ikke en egenskap av tiden i seg selv.
En annen ting som forvirrer mennesker er at de tror at å benekte strømmen av tid betyr å benekte årsak og virkning. Selvfølgelig følger hendelser i en rettet sekvens. Hvis du dropper et egg, går det i stykker. Eggene blir ikke samlet tilbake. Bygninger smuldrer opp fra jordskjelv og vokser ikke ut av steinsprut. I hverdagen er det mange eksempler på tidsmessig asymmetri - det er en av egenskapene til å være. Det er ikke en egenskap av tid i seg selv, og forklaringen på dens natur ligger i de tidligste stadiene av universets opprinnelse og dets første forhold. Dette er en helt annen og ganske verdig studie.
Salgsfremmende video:
Tiden flyter ikke. Dette er et produkt av vår psykologi.
Er tid den primære bestanddelen av universet?
Plass og tid setter grensene som vi formulerer alle våre teorier om universets struktur, men noen lurer på sannsynligheten for at disse egenskapene til å være kan være sekundære eller avledede. Kanskje universets originale lover er dannet i et visst rom før og rom, og romtid genereres av noe mer primært.
I hverdagen oppfatter vi selvfølgelig en tredimensjonal verden og en tidsdimensjon. I Big Bang - vi forstår egentlig ikke hvordan Big Bang fødte universet, men vi tror at dette kan være relatert til kvantefysikk - det er mulig at fenomenene vi kaller rom-tid i vanlig forstand, der alt virker klart uttalt, kanskje var det ikke det. Dermed kan produktet fra de tidlige stadiene av universets eksistens ikke bare være energi og materie, men også romtid. Det vet vi ikke. Dette blir undersøkt.
Så tid kan være derivat?
Ideen om at dualiteten i romtid er en sekundær kvalitet avledet fra noe enklere, noe som ligger i selve kjernen i konseptet vårt å være, var i luften allerede før karrieren min begynte. Dette var oppfatningen fra John Wheeler, som skrev om det på 1950-tallet - at det kunne være en viss pre-geometri som ga opphav til geometri på samme måte som atomer skaper et kontinuum av elastiske kropper - og folk fortsetter å tenke på det.
Problemet er at vi ikke kan observere dette. Uansett hvor mange passende matematiske modeller du kommer frem til, virker det å håpe dem å håpe. De fleste tror at hvis det i bakgrunn av rom og tid er noe sånt, noe som skiller seg fra ideen vår om sekvensiell plass og tid, manifesterer dette noe seg bare i den såkalte Planck-skalaen, tjue størrelsesordener mindre enn størrelsen på atomkjernen., mens våre mest nøyaktige observasjonsinstrumenter er i stand til bare å observere mange større størrelsesordener. Det er veldig vanskelig å forestille seg hvordan vi kan studere noe i Planck-skalaen under kontrollerte forhold.
Hvis det er mange universer, følger de den samme klokken?
Det komparative tidsforholdet mellom forskjellige observatører forskjellige steder er et komplekst fenomen selv i det samme universet. Hastigheten til en klokke, si på overflaten av et svart hull, vil avvike markant fra hastigheten på en klokke her på jorden. Så selv i vårt univers er det ingen vanlig tid.
Nå har vi imidlertid mange universer, som hver har sin egen tid knyttet til en viss måte - du kan sammenligne dem bare hvis det er en måte å sende en melding mellom dem. Det hele avhenger av modellen til multiversen du velger. Det er mange av dem, men i den som oftest omtales av kosmologer - mengden av bobler som vises i en voksende overbygning - er det ingen måte å direkte sammenligne hastigheten på klokker i forskjellige bobler.
Hvilke av de siste endringene i tidsforståelsen synes du er de mest interessante?
Jeg er spesielt interessert i laboratorieundersøkelser av tidsoppfatning, siden det etter min mening er her hvor det kan skje rask fremgang de kommende årene. For eksempel er det velkjente eksperimenter der mennesker på et bestemt tidspunkt angivelig tok et visst fritt valg, men det viste seg at dette valget faktisk ble gjort litt tidligere, men deres egen oppfatning av tid og deres handlinger i løpet av en tid forandret seg etter denne hendelsen. Når vi observerer verden, ser det ut til at vi ser en sekvensiell og integrert fortelling, men faktisk strømmer sanselig informasjon fra forskjellige oppfatningsorganer inn i hjernen vår, som den sy sammen. Han bygger den opp og presenterer den som en sammenhengende fortelling, og skaper en følelse av selvinnsikt. Dermed ser det ut til at vi eier oss selv,og alt går greit og greit. I virkeligheten er imidlertid det meste av det vi oppfatter en fortelling gjenskapt etter hendelsene som skjedde.
Dette merkes spesielt i situasjoner der folk reagerer mye raskere enn tankenes hastighet. Man må bare huske piano- eller tennisspillerne for å forstå at de ikke kan ta en bevisst beslutning: “Denne ballen beveger seg hit; Jeg skulle dra dit og slåss mot ham. I løpet av denne tiden vil signalet ikke ha tid til å nå hjernen, og deretter det motoriske systemet. Imidlertid beholder de denne overbevisende følelsen av at de oppfatter verden i sanntid og har kontroll over seg selv. Jeg synes det hele er veldig spennende.
Har det vært noen gjennombrudd i studiet av tid innen grunnleggende fysikk? Jeg tror det. Nye ideer dukket opp. Grunnleggende spørsmål er fremdeles der; har vi allerede berørt en av dem: er tiden en primær eller avledet egenskap? Opprinnelsen til tidsaksen, som er en asymmetri av tiden, er fremdeles noe kontroversiell. Vi vet at det bør overvåkes helt fram til Big Bang, men det er fremdeles en rekke forskjellige spørsmål om det som vi ikke har funnet et definitivt svar på. Imidlertid er dette alle ganske illusoriske filosofiske og teoretiske problemer enn noe som kaster lys over dimensjonen av tid eller dens natur.
I tillegg ser vi våre eksperimentelle fysikkolleger arbeide for å forbedre målingen av tid. På et tidspunkt vil det bli så nøyaktig at det sannsynligvis vil avsløre interessante resultater. Det er fremdeles et grunnleggende problem - selv om de fleste fysikklover er symmetriske med hensyn til tid, er det en rekke prosesser assosiert med svake kjernefysiske interaksjoner der et grunnleggende brudd på denne symmetrien antas å oppstå. Tilsynelatende spiller dette en nøkkelrolle i det helhetsbildet av livet. Jeg tror det er potensiale for forskning her. Så i partikkelfysikk er det fremdeles mulig å gjennomføre eksperimenter som vil gi oss ny kunnskap om denne tidsmessige asymmetrien med svak interaksjon og et sted nær tidsaksen.
John Steele
