Krossad klocka

Fysiker vill avskaffa tiden

Om vi förstår tiden förstår vi allt. Tiden är nyckeln till universums djupaste hemligheter, men vissa forskare tror att det första steget ligger i att medge att tiden inte existerar.

Om vi förstår tiden förstår vi allt. Tiden är nyckeln till universums djupaste hemligheter, men vissa forskare tror att det första steget ligger i att medge att tiden inte existerar.

Shutterstock

Det ligger ett krossat ägg på golvet. Plötsligt börjar gulan, vitan och skalet samlas ihop. Gulan återfår sin runda form, vitan samlas runt den och skalbitarna virvlar på plats.

Det låter helt knäppt. Alla vet ju att ägg kan gå sönder, men de kan inte bli hela igen.

Anledningen till det är att tiden bara går i en riktning, framåt. Men måste den alltid göra det?

Inte nödvändigtvis, hävdar fysikern Carlo Rovelli.

Om vi studerar universums grundläggande beståndsdelar och naturlagarna letar vi förgäves efter tiden. För de allra minsta partiklarna kan framlänges och baklänges gå på ett ut.

Det innebär att ett ägg faktiskt kan bli helt igen.

Tiden går, och den går alltid i samma riktning – tror vi. Enligt fysikern Carlo Rovelli är dock tiden inte någon grundläggande storhet. Den uppstår bara i vår begränsade syn på världen.

Äggskal och atomer
© Ken Ikeda Madsen/Shutterstock

1. Allting blir mindre ordnat

Det är betydligt mer sannolikt att en samling partiklar – som dem som utgör ett ägg – rör sig mot ett tillstånd av ökad oordning, så kallad entropi, än mot ökad ordning. Därför kan ett ägg krossas, men inte bli helt igen.

Äggskal och atomer
© Ken Ikeda Madsen/Shutterstock

2. Oordning förekommer inte bland atomer

Lagen om entropi gäller bara för makroskopiska objekt. Partiklarna som ägget består av påverkas inte av om ägget är helt eller krossat. För partiklarna är det lika troligt att händelserna utvecklas på det ena eller det andra sättet.

Äggskal i rörelse
© Ken Ikeda Madsen/Shutterstock

3. Tiden är inte grundläggande

Eftersom tiden inte spelar någon roll för de allra minsta partiklarna anser fysikern Carlo Rovelli att tiden bör skrivas ut ur fysikens lagar. Rovellis universum består av ett nätverk av händelser som inte är ordnade i tid.

Framtiden är mer sannolik

I dag försöker teoretiska fysiker närma sig tiden på otraditionella sätt.

Trots att tidens gång är uppenbar för oss alla, är fysiker som italienaren Carlo Rovelli övertygade om att tiden i grund och botten är en illusion.

Rovelli är bara den senaste i en lång rad av forskare som har försökt få bättre grepp om tiden. En av de mest betydelsefulla var den österrikiske fysikern Ludwig Boltzmann.

År 1877 förde han oss en bit närmare en förklaring av vad som skiljer dåtid, nutid och framtid, när han kom fram till en formel för entropi, ett uttryck för graden av oordning.

Vi mäter inte bara rörelse med tid, utan även tid med rörelse, eftersom de definierar varandra. Aristoteles, grekisk filosof

Det faktum att vi alltid rör oss från dåtid mot framtid, till exempel från ett helt till ett krossat ägg och inte det omvända, beror på att entropin alltid ökar.

Det gör den för att det finns ofantligt många fler sätt på vilka äggets molekyler kan vara fördelade när det har gått sönder än när molekylerna sitter ihop i ett helt ägg.

Det är alltså betydligt mer sannolikt att äggets beståndsdelar befinner sig i någon form av krossat tillstånd än som ett helt ägg.

Efter hand som tiden går är det logiskt att händelser sker i en ordning där det osannolika, det faktum att ägget är helt, följs av det mer sannolika, att ägget är krossat.

Rent teoretiskt är det inte omöjligt att ägget blir helt igen och svävar upp på bordet. Det är bara extremt osannolikt.

Tidsresor maskhål tid
© Shutterstock

Tiden behöver startas om

Nu vill fysikerna tänka nytt om tiden, eftersom fysikens lagar har sprungit ifrån den.

Läs mer här.

Boltzmanns teori om entropin anger inte vad tiden egentligen är för sorts storhet, bara vilken riktning den tycks ha.

Den förutsätter för övrigt att universum började med en extrem ordning och att det med årmiljarderna kommer att bli alltmer oordnat.

Teorin har dessutom en viktig begränsning: Den fungerar bara för objekt som består av många elementarpartiklar.

Om forskarna i stället ser på elementarpartiklarna var för sig, uppvisar tiden ingen riktningspreferens. Den kan lika gärna gå åt båda hållen.

Einstein utplånade nuet

Boltzmanns entropi ger oss ingen grundläggande förklaring av tiden. En sådan skulle kräva en teori som inte bara rymmer vår uppfattning av tidens gång och riktning, utan även tiden som en fjärde dimension.

År 1905 slöt sig fysikern Albert Einstein till att tiden inte går lika fort överallt i universum.

Med sin speciella relativitetsteori visade Einstein att tidens gång påverkas av hastigheter och att två ur därför kommer ur takt när det ena rör sig fortare än det andra.

Tiden är en extra dimension genom vilken alla inte rör sig lika fort.

För oss fysiker är skillnaden mellan dåtid, nutid och framtid bara en illusion, om än en efterhängsen sådan. Albert Einstein, fysiker

År 1915 kom Einstein fram till att det inte bara är hastighetsskillnader som får klockor att komma ur takt. Med sin allmänna relativitetsteori kopplade han samman tiden och rummet och förklarade gravitationen som en krökning av rumtiden.

All materia i universum påverkar både rummet och tiden i sin närhet, så ju närmare du befinner dig en tung himlakropp, desto långsammare går tiden.

När tiden är flexibel kan vi inte längre enas om ett enda nu, och vi har ingen gemensam förståelse av vad som är dåtid och framtid.

Teorin stämmer dåligt överens med vår intuition, men den har bekräftats genom otaliga experiment.

Newton förkastade de gamla grekernas idéer och gjorde tiden likformig och fast. Einsteins banbrytande teorier krökte emellertid tiden till oigenkännlighet.

Aristoteles
© Ludovisi Collection

Aristoteles fokuserar på rörelse

Aristoteles (384–322 före Kristus) förklarar att tiden är beroende av förändringar. Utan rörelse eller förändring finns det inte heller någon tid. Tiden kan mätas genom att man räknar antalet rörelser, men samtidigt är tiden kontinuerlig.

Isaac Newton
© Isaac Newton Institute

Newton tror på taktfast tid överallt

Isaac Newton (1643–1727) ansåg att tiden går i fast takt överallt i universum. Tidens gång påverkas inte av vem som mäter den, vad som händer eller var det sker. Även om allting hade försvunnit skulle tiden gå sin gilla gång.

Albert Einstein
©

Einstein sträcker ut tiden

Albert Einstein (1879–1955) kommer fram till att tiden inte går lika fort för alla. Rum och tid hör ihop och kan böjas och sträckas ut. Tidens gång påverkas av hastigheten och av avstånd till objekt. Hans teori bekräftas av otaliga försök.

Ny teori klarar sig utan tiden

Konsekvensen av Einsteins teori är att tiden inte är linjär, utan relativ och flexibel. Carlo Rovelli tar saken ett steg vidare. Han arbetar nämligen med en teori som kombinerar Einsteins relativitetsteori med kvantmekaniken på ett sätt där tiden inte ens ingår.

I kvantmekaniken har naturen en tendens att vara uppdelad i små, avgränsade delar. Rovelli är övertygad om att det även gäller rummet.

Enligt teorin slingkvantgravitation består rummet av ytterst små öglor, var och en 10⁻³⁵ meter, som är sammanvävda i ett extremt finkornigt nätverk. Enligt denna teori existerar någonting mindre än så helt enkelt inte.

I Rovellis teori är varken tiden eller rummet några grundläggande storheter, utan något som uppstår till följd av förhållanden mellan de små öglorna. Varken dåtid eller framtid existerar, bara fysiska storheter som utvecklas i förhållande till varandra.

Carlo Rovelli

Fysikern Carlo Rovelli tror inte att tiden existerar på universums mest grundläggande nivå.

© Massimiliano Donati/Alamy/ImageSelect

Tiden existerar egentligen inte. I stället finns händelser, ungefär som när den grekiske filosofen Aristoteles tänkte att tiden bara existerar som ett mål för förändringar, för om ingenting hände skulle tiden inte heller fortsätta.

Det faktum att vi ändå uppfattar tidens gång som fast och har en klar bild av dess riktning beror enligt Rovelli på vårt begränsade perspektiv och våra bristande kunskaper om universums många beståndsdelar.

Vi relaterar bara till en liten del av världen, så vi behöver inte bekymra oss om relativitetsteorins flexibla tid och vi ser inte det mikroskopiska nätverket av händelser i kvantmekanikens underliggande verklighet.

Om vi kände till sambanden mellan alla händelser i universum skulle vi lyftas över tiden, men i den grovkorniga, makroskopiska världen verkar det som om tiden går framåt, trots att den inte ens existerar i de fysikaliska lagar som beskriver universum på det mest grundläggande planet.

Vad är universum?
© Shutterstock

Universum har blivit snett

En rad nya upptäckter har fått fysikens grundpelare att vackla. Om de bekräftas måste vi skriva om allt vi vet om universum.

Läs mer här.

Alla är inte överens med Rovelli. Fysikern Lee Smolin lutar exempelvis mer åt att just tiden är den mest grundläggande storheten. Övriga universum, däribland rymden och alla de fysikaliska lagarna, härrör ur tiden.

Smolin tvekar inte att kalla frågan om tidens natur för den viktigaste inom ämnesområdet teoretisk fysik, och trots att fysikerna inte är ense om vad tiden är, har de inte grävt ner sig i skyttegravar.

I stället utväxlar de idéer i sin gemensamma strävan att skapa en allomfattande fysikalisk teori som även förklarar tiden.

De är överens om att en bättre förståelse av tiden är avgörande för att vi ska kunna komma fram till en teori om allting. Om universum har ett inneboende urverk eller ej får tiden utvisa.