Képzelje el, hogy az idő visszafelé halad. Az emberek fiatalabbak lesznek, nem lesznek idősebbek, és a fokozatos fiatalítás hosszú éve után - elfelejtve mindent, amit tudnak - babákként halnak meg. Hasonló idő múlásával megfigyeltük Francis Fitzgerald "Benjamin Button titokzatos története" regényének hősét. Meglepő módon azonban az idő iránya a kozmológusok előtt is problémát jelent.
Akkor miért mozog az idő mindig előre? Mindig így lesz?
Van-e az időnek kezdete?
Az idő bármely univerzális fogalmának végül magának a kozmosznak a fejlődésén kell alapulnia. Amikor az univerzumot nézi, látni fogja a múltban történt eseményeket - időbe telik, amíg a csillagok fénye eléri minket. Valójában, még a legegyszerűbb megfigyelés is segíthet nekünk a kozmológiai idő megértésében: például az a tény, hogy az éjszakai égbolt sötét. Ha az univerzumnak végtelen múltja lenne és végtelen méretű, akkor az éjszakai égbolt abszolút fényes lenne - tele van az űrben lévő végtelen számú csillag fényével, amely mindig is létezett.
Régóta a tudósok, köztük Albert Einstein, azt hitték, hogy az univerzum statikus és végtelen. Azóta megfigyelések azt mutatták, hogy valójában bővül és felgyorsul. Ez azt jelenti, hogy kompaktabb államból kell származnia, amelyet Big Bang-nak hívunk, ami azt jelenti, hogy az időnek van kezdete. Valójában, ha elég régi fényt keresünk, akkor láthatjuk még a Big Bang - a kozmikus mikrohullámú háttér - sugárzását is. Ez a felismerés volt az első lépés a világegyetem korának meghatározásában.
De van remény, Einstein speciális relativitáselmélete azt mutatja, hogy az idő relatív: minél gyorsabban mozogsz barátodhoz viszonyítva, annál lassabb idő lesz számodra az időmegítélésével szemben. Így a kiterjedő galaxisok, a forgó csillagok és a forgó bolygók univerzumában az idő tapasztalata változik: az összes múlt, jelen és jövő relatív.
Van egyetemes idő?
Promóciós videó:
Kiderült, hogy mivel a világegyetem átlagosan mindenhol azonos, és minden irányban átlagosan azonos, a "kozmikus idő" van. Ennek méréséhez csupán annyit kell tennünk, hogy megmérjük a kozmikus mikrohullámú háttér tulajdonságait. A kozmológusok ezt használják a világegyetem korának meghatározására; az űrkora. Kiderült, hogy a világegyetem 13,799 milliárd éves.
Idő nyíl
Tehát tudjuk, hogy ez az idő valószínűleg a Nagyrobbanás alatt kezdődött. De marad egy kérdés: mi az idő?
A válasz megtalálásához meg kell vizsgálnunk a tér és az idő alapvető tulajdonságait. A tér dimenziójában mozoghat oda-vissza; az utasok ezt tapasztalják minden nap. De az idő más, van egy iránya, mindig előremozdul, és nem fordítva. Akkor miért visszafordíthatatlan az idő mérése? Ez a fizika egyik legfontosabb megoldatlan problémája.
Annak magyarázata érdekében, hogy miért maga az idő visszafordíthatatlan, meg kell találnunk a természetben olyan folyamatokat, amelyek visszafordíthatatlanok is. A fizika (és az élet!) Kevés ilyen koncepciója az, hogy a dolgok az idő múlásával kevésbé "rendezettekké" válnak. Ezt egy entrópia néven ismert fizikai tulajdonsággal írjuk le, amely valami megrendelést jelent.
Képzeljen el egy dobozt gázt, amelyben az összes részecskét eredetileg egy sarokba helyezték (rendezett állapotban). Idővel természetesen hajlamosak kitölteni az egész dobozt (rendezetlen állapot), és energiát vesz igénybe a részecskék rendezett állapotba való visszatérése. Visszafordíthatatlan: Olyan, mint egy tojás törése omlett előállításához - amint felbomlik és megtölti az edényt, soha nem tér vissza a tojás alakjához. Ugyanez van a világegyetemmel: ahogy fejlődik, a teljes entrópia növekszik.
Kiderült, hogy az entrópia egy nagyon jó módszer az idő nyílának magyarázatára. És bár a világegyetem úgy tűnik, hogy rendezettebbé válik, nem kevésbé - a viszonylag egyenletesen elosztott forró gáz vad tengeréből a korai szakaszaiban csillagokba, bolygókba, emberekbe és az időről szóló cikkekbe mozog - továbbra is lehetséges, hogy rendetlenségben növekszik. Ennek oka az, hogy a nagy tömegekkel társított gravitáció az anyagot látszólag rendezett állapotokba viheti - az egyre növekvő rendellenességgel, amelyet véleményünk szerint meg kellett volna valósulnia, valahogy rejtve van a gravitációs mezőkben. Tehát a rendellenesség akkor is nőhet, ha nem látjuk.
De mivel a természet hajlamos a rendellenességre, miért kezdte el az univerzum ilyen rendezett állapotban? Ezt továbbra is rejtélynek tekintik. Egyes kutatók azt állítják, hogy a Big Bang valószínűleg még nem volt a kezdete, valójában lehetnek „párhuzamos univerzumok”, ahol az idő különböző irányokba áramlik.
Elfogy az idő?
Az időnek volt kezdete, de az lesz-e vége, a sötét energia természetétől függ, amely gyorsuló ütemben növekszik. Ennek a terjeszkedésnek a sebessége elválaszthatja az univerzumot, és arra kényszerítheti, hogy a Nagy Rip végén álljon; alternatívaként a sötét energia bomlik, megfordítva a Nagyrobbanást, és az Univerzumot nagy kompresszióval véget vetve; vagy az univerzum örökre csak kibővülhet.
De vajon ezen jövőbeli forgatókönyvek időben véget érnek-e? Nos, a kvantummechanika furcsa szabályai szerint apró, véletlenszerű részecskék egy pillanatra eshetnek ki a vákuumból - ezt állandóan megfigyelték a részecskefizikai kísérletekben. Néhányan azt állítják, hogy a sötét energia ilyen "kvantumingadozásokat" okozhat, létrehozva egy új Nagyrobbanást, véget vetve az idővonalunknak és újat indítva. Noha ez rendkívül spekulatív és nagyon valószínűtlen, tudjuk, hogy csak a sötét energia megértésekor tudjuk meg az univerzum sorsát.
Mi tehát a legvalószínűbb eredmény? Az idő fogja megmondani.