Minevik. Praegu. Tulevik. Füüsika jaoks on nad kõik ühesugused. Kuid teie, minu ja kõigi teiste jaoks liigub aeg ainult ühes suunas: ootustest kogemuste ja mälestusteni. Seda lineaarsust nimetatakse ajateljeks (mõnikord nimetatakse aja noolt) ja mõned füüsikud usuvad, et see liigub ühes suunas ainult inimestele ja teistele liikidele, kes on võimelised ta liikumist tajuma ainult sel viisil.
Ajatelje küsimust on teadlased lahendanud juba mõnda aega. Ja selle peamine aspekt ei ole see, kas aeg üldse eksisteerib, vaid see, millises suunas see aeg tegelikult liigub. Paljud füüsikud usuvad, et aeg avaldub siis, kui piisav arv pisikesi elementaarosakesi, mida individuaalselt kontrollivad kvantmehaanika üsna kummalised seadused, hakkavad üksteisega suhtlema ja ilmutavad käitumist, mida saab juba klassikaliste füüsikaseaduste abil seletada. Saksa ajakirja Annalen der physic värskeima numbri (sama ajakiri, mille lehekülgedel ilmusid Einsteini relatiivsusteooria üld- ja eriteooriaid käsitlevad artiklid) artiklites väitsid kaks teadlast, et gravitatsioon pole piisavalt tugev, etnii et absoluutselt kõik Universumi objektid järgiksid ajatelje suuna - minevik - olevik - tulevik põhimõtet. Selle asemel usuvad teadlased, et ajatelje ise loovad välised vaatlejad.
Üks peamisi kaasaegseid probleeme füüsikas on kvantmehaanika kohandamine klassikalisega. Kvantmehaanikas võivad osakestel olla superpositsioonid. Näiteks võib üks elektron eksisteerida kahes kohas korraga ja kuni vaatluse tegemiseni on võimatu välja selgitada, milline neist on. Siin on peamine aspekt tõenäosus. Asukoha välja selgitamine saab toimuda ainult katseliselt.
Reeglid muutuvad aga dramaatiliselt, kui elektronid hakkavad suhtlema teiste objektidega, näiteks õhu aatomitega, või osana tolmuosakestest ja üldiselt igat tüüpi ainest. Siin jõustuvad klassikalise mehaanika reeglid ja gravitatsioonist saab nende osakeste interaktsiooni kõige olulisem tegur.
"Elektroni, iga aatomi asukohta kontrollib tõenäosus," ütleb Berkeley California ülikooli füüsik Yasunori Nomura.
Kuid niipea, kui nad hakkavad suuremate osakestega suhtlema või saavad objektist, näiteks pesapallist osaks, segatakse kõik need nende positsiooni individuaalsed tõenäosused ja kõigi nende elektronide ülipositsioonide võimalused vähenevad. Seetõttu ei näe te kunagi, kuidas sama pesapall saab olla kahes kohas korraga - püüdja kinnas ja mänguväljalt välja lendav.
Seda hetke, mil elementaarosakeste füüsika põrkub (sulandub) klassikalise mehaanikaga, nimetatakse dekoherentsuseks. Füüsika seisukohast juhtub see siis, kui ajavoo suund muutub matemaatiliselt oluliseks. Paljud füüsikud usuvad, et ajatelg on täpselt see, mis tuleneb dekoherentsusest.
Kuulsaim teooria, mis seletab decoherentsi põhimõtet, on Wheeleri - DeWitti võrrand. Teooria ilmus 1965. aastal, kui füüsik John Wheeler pidi pikka aega viibima Põhja-Carolina (USA) lennuväljal. Aja tapmiseks palus ta kolleegi Bruce DeWittil temaga kohtuda. Kaks teadlast kohtusid ja nagu tavaliselt juhtub, hakkasid nad rääkima mitmesugustest teooriatest ja "mängima numbritega". Mõnel hetkel tulid mõlemad välja võrrand, mille järgi Wheeler arvas (kuna DeWitt oli asja suhtes skeptilisem), õmblus kvant- ja klassikalise mehaanika vahel.
Reklaamvideo:
Teooria osutus ebatäiuslikuks. See osutus aga füüsika jaoks väga oluliseks. Paljud teadlased on nõustunud, et see on oluline vahend dekoherentsiprotsessi ja nn kvantgravitatsiooni kõigi veidruste mõistmiseks.
Hoolimata asjaolust, et ajamuutuja ei sisaldu võrrandis (füüsikas mõõdetakse aega ühe objekti ühest kohast teise üleminekuga või selle oleku muutumisega), loob see aluse kõiksuse kõige sidumiseks.
Uues teadusartiklis väidavad kaks teadlast, et Wheeler-DeWitti võrrandis mõjutab gravitatsioon aega liiga aeglaselt, et seda saaks universaalseks ajateljeks aktsepteerida.
"Kui vaadata näiteid ja teha arvutusi, siis selgub, et võrrand ei selgita, kuidas aja suundumus ilmub," ütleb Robert Lanza, bioloog, polümaat ja artikli kaasautor. (Lanza on biotsentrismi pooldaja - teooria, et bioloogiline elu loob reaalsuse meie ümber, aja ja universumi - see tähendab, et elu loob universumi, mitte vastupidi).
Teadlane selgitab seda asjaoluga, et kvantosakesed peavad säilitama oma superpositsioonide omadused kuni gravitatsiooni haaramiseni. Kui gravitatsioon osutub liiga nõrgaks, et säilitada osakeste vaheline interaktsioon nende dekoherentsi ajal millekski suuremaks, siis ei suuda see osakesi üheski stsenaariumis liikuma panna.
Kui matemaatika ei suuda seda küsimust lahendada, võib vastus olla vaatleja käes. St iseendas. Aeg liigub täpselt nii, nagu ta liigub, sest meie, inimestena, on bioloogiliselt, neuroloogiliselt ja filosoofiliselt algselt “programmeeritud” aega sel viisil tajuma. See on nagu Schrödingeri kass makrotasandil. Võimalik, et universumi kaugem ots liigub tulevikust minevikku ja mitte vastupidi. On täiesti võimalik, et teleskoopide kaudu vaadates möödub aeg sellest olekust ja omandab meie jaoks arusaadavama suuna "minevik - tulevik".
"Oma relatiivsusteooria teemal näitas Einstein, et aeg on vaatleja suhtes suhteliselt hea," ütleb Lanza.
"Meie töö arendab seda ideed ja ütleb, et tegelikult loob vaatleja ise aja."
Muidugi ei saa seda teooriat uueks nimetada. Itaalia füüsik Carlo Rovelli avaldas sellekohase artikli möödunud aasta suurimas avatud teaduslikus veebikogudes ArXiv.org. Selles on ka piisavalt vastuolusid. Näiteks Nomura sõnul pole veel selge, kuidas teada saada, kas mõiste "vaatleja aeg" on tõeline.
"Vastus sõltub sellest, kas aja mõistet (kontseptsiooni) on võimalik matemaatiliselt määratleda ilma vaatlejaid süsteemi kaasamata," ütleb teadlane.
Artikli autorid väidavad, et vaatlejat ei saa mingist võrrandist välja jätta, kuna need võrrandid tuletatakse ja analüüsitakse vaikimisi inimeste poolt.
Nomura märgib ka, et teooriate autorid ei võtnud arvesse asjaolu, et kogu universum eksisteerib nn aegruumi nn üleminekuseisundis.
"Kui me räägime ruumi-ajast, siis räägime juba dekodeerimissüsteemist."
Muidugi ei öelnud Namura, et teised teadlased on täiesti valed ja füüsika on endiselt puudulik, mittetäielik ja mittetäielik teadus (ja mis huvitaval kombel on keeruline selle üle vaielda), kuid ta märkis, et ei nõustu järeldustega täielikult mille need teadlased tegid. Tema arvates on kõik füüsika tõlgendused nagu aeg ise ka suhtelised.
NIKOLAY KHIZHNYAK
