Predstavljajte si, da čas teče nazaj. Ljudje bodo postajali mlajši, ne starejši in po dolgem življenju postopnega pomlajevanja - pozabijo vse, kar vedo - umrejo kot dojenčki. Podoben čas smo opazili v junaku romana Francisa Fitzgeralda "Skrivnostna zgodba Benjamina Buttona". Toda presenetljivo je, da je smer časa težava tudi s kozmologi.
Zakaj se torej čas vedno premakne naprej? Bo vedno tako?
Ali ima čas začetek?
Vsak univerzalni koncept časa mora končno temeljiti na razvoju samega kozmosa. Ko pogledate vesolje, vidite dogodke, ki so se zgodili v preteklosti - potreben je čas, da svetloba zvezd doseže nas. Pravzaprav nam lahko celo najpreprostejše opazovanje pomaga razumeti kozmološki čas: na primer dejstvo, da je nočno nebo temno. Če bi bilo vesolje neskončno preteklost in je bilo neskončno v obsegu, bi bilo nočno nebo popolnoma svetlo - napolnjeno s svetlobo neskončnega števila zvezd v vesolju, ki že od nekdaj obstaja.
Dolgo časa so znanstveniki, med njimi tudi Albert Einstein, menili, da je vesolje statično in neskončno. Opazovanja od takrat kažejo, da se dejansko širi in pospešuje. To pomeni, da mora izhajati iz bolj kompaktnega stanja, ki mu pravimo Veliki prasak, kar pomeni, da ima čas začetek. V bistvu bomo, če iščemo dovolj svetlobe, morda celo videli reliktno sevanje iz Velikega poka - kozmično ozadje mikrovalov. To spoznanje je bil prvi korak pri določanju starosti vesolja.
Ampak obstaja ulov, posebna teorija relativnosti Einsteina kaže, da je čas sorazmeren: hitreje se boste premaknili glede na prijatelja, počasnejši čas bo za vas glede na njegovo dojemanje časa. Tako se v našem vesolju širjenja galaksij, vrtljivih zvezd in vrtečih se planetov izkušnja časa spreminja: vsa preteklost, sedanjost in prihodnost so relativna.
Ali obstaja univerzalni čas?
Promocijski video:
Izkazalo se je, da je vesolje v povprečju enako povsod in je v vseh smereh enako enako, zato obstaja "kozmični čas." Za njegovo merjenje moramo samo izmeriti lastnosti kozmičnega mikrovalovnega ozadja. Kozmologi so to uporabili za določitev starosti vesolja; njegovo vesoljsko dobo. Izkazalo se je, da je vesolje staro 13,799 milijard let.
Puščica časa
Tako vemo, da se je čas najverjetneje začel med velikim praskom. Toda ostaja eno vprašanje: kaj je čas?
Da bi našli odgovor, moramo pogledati osnovne lastnosti prostora in časa. V dimenziji prostora se lahko premikate naprej in nazaj; potniki to doživljajo vsak dan. A čas je drugačen, ima smer, vedno se premikaš naprej in ne obratno. Zakaj je torej merjenje časa nepovratno? To je eden glavnih nerešenih problemov v fiziki.
Da bi pojasnili, zakaj je čas sam po sebi nepovraten, moramo v naravi poiskati procese, ki so tudi nepovratni. Eden redkih takih konceptov v fiziki (in življenju!) Je, da stvari sčasoma postanejo manj "čedne". To opišemo z uporabo fizične lastnosti, imenovane entropija, ki pomeni nekaj urejenega.
Predstavljajte si škatlo s plinom, v kateri so bili vsi delci sprva postavljeni v en vogal (urejeno stanje). Sčasoma bodo po navadi napolnili celotno škatlo (neurejeno stanje) in potrebna je energija, da delce vrne v urejeno stanje. Nepovratno je. Kot bi razbili jajce, da bi naredili omleto - ko ta razpade in napolni ponev, se ne vrne v obliko jajčeca. Enako je z vesoljem: ko se razvija, se celotna entropija povečuje.
Izkazalo se je, da je entropija precej dober način za razlago puščice časa. In čeprav se zdi, da vesolje postaja bolj urejeno, nič manj - prehodi se iz divjega morja sorazmerno enakomerno razporejenega vročega plina v svojih zgodnjih fazah do zvezd, planetov, ljudi in člankov na čas - je še vedno mogoče, da raste v neredu. To je zato, ker gravitacija, povezana z velikimi množicami, lahko vleče materijo v na videz urejena stanja - z naraščajočo motnjo, za katero mislimo, da bi se morala zgoditi, se nekako skriva v gravitacijskih poljih. Torej lahko motnja raste, tudi če je ne vidimo.
Toda zaradi narave nagnjenosti k neredu, zakaj se je vesolje začelo v tako urejenem stanju? To še vedno velja za skrivnost. Nekateri raziskovalci trdijo, da Veliki prašek morda sploh ni bil začetek, v resnici lahko obstajajo "vzporedni vesolji", kjer čas teče v različnih smereh.
Bo zmanjkalo časa?
Čas je imel začetek, toda ali bo imel konec, je odvisno od narave temne energije, zaradi katere se širi s pospeševanjem. Hitrost tega širjenja bi lahko sčasoma uničila vesolje in ga prisilila, da se konča v Velikem prepadu; ali pa bi temna energija lahko propadla, tako da bi se spremenil Veliki prasak in končal Vesolje v velikem stiskanju; ali pa bi se vesolje lahko samo za vedno razširilo.
Toda ali se bo kateri od teh prihodnjih scenarijev končal pravočasno? No, po čudnih pravilih kvantne mehanike lahko drobni naključni delci v trenutku padejo iz vakuuma - nekaj, kar ves čas opažamo v poskusih fizike delcev. Nekateri trdijo, da temna energija lahko povzroči takšna "kvantna nihanja", kar ustvari nov Big Bang, ki konča našo časovnico in začne novo. Čeprav je to zelo špekulativno in zelo malo verjetno, vemo, da bomo usodo vesolja vedeli šele, ko bomo razumeli temno energijo.
Kakšen je torej najverjetnejši izid? Čas bo povedal.