Zamislite da vrijeme teče unatrag. Ljudi će postati mlađi, ne stariji, a nakon dugog života postupnog pomlađivanja - zaboravljajući sve što znaju - umiru kao bebe. Sličan smo put primijetili i u junaku romana Francisca Fitzgeralda "Tajanstvena priča o Benjaminu Buttonu". No, začudo, smjer vremena također je problem s kojim se kosmolozi suočavaju.
Pa zašto se vrijeme uvijek kreće naprijed? Hoće li uvijek biti tako?
Ima li vremena početak?
Svaki univerzalni koncept vremena mora se u konačnici temeljiti na evoluciji samog kozmosa. Kad pogledate svemir, vidite događaje koji su se dogodili u prošlosti - potrebno je vrijeme da svjetlost zvijezda dopre do nas. U stvari, čak i najjednostavnije promatranje može nam pomoći razumjeti kozmološko vrijeme: na primjer, činjenicu da je noćno nebo tamno. Da je svemir imao beskonačnu prošlost i bio je beskonačan u opsegu, noćno nebo bilo bi apsolutno vedro - ispunjeno svjetlošću beskonačnog broja zvijezda u svemiru, koja je oduvijek postojala.
Dugo su znanstvenici, uključujući Albert Einstein, smatrali da je svemir statičan i beskonačan. Opažanja od tada pokazuju da se ona zapravo širi i ubrzava. To znači da mora potjecati od kompaktnijeg stanja, koje nazivamo i velikim praskom, što implicira da vrijeme ima početak. U stvari, ako tražimo dovoljno svijetlo staro, čak bismo mogli vidjeti reliktno zračenje iz Velikog praska - pozadinu kozmičke mikrovalne. Ta je spoznaja bila prvi korak u utvrđivanju doba svemira.
Ali postoji ulov, Einsteinova posebna teorija relativnosti pokazuje da je vrijeme relativno: što se brže krećete u odnosu na svog prijatelja, to će vam biti sporije vrijeme u odnosu na njegovu percepciju vremena. Tako se u našem svemiru širećih galaksija, okretnih zvijezda i planeta koji se vrte, iskustvo vremena mijenja: sva prošlost, sadašnjost i budućnost su relativne.
Postoji li univerzalno vrijeme?
Promotivni video:
Ispada da, budući da je svemir u prosjeku isti svugdje i prosječno izgleda isto u svim smjerovima, postoji "kozmičko vrijeme". Da bismo ga izmjerili, sve što trebamo je izmjeriti svojstva kozmičke mikrovalne pozadine. Kozmolozi su to koristili kako bi odredili starost svemira; njegovo svemirsko doba. Ispada da je svemir star 13.799 milijardi godina.
Strelica vremena
Tako znamo da je vrijeme najvjerojatnije počelo tijekom Velikog praska. Ali ostaje jedno pitanje: koliko je vremena?
Da bismo pronašli odgovor, moramo se osvrnuti na osnovna svojstva prostora i vremena. U dimenziji prostora možete se kretati naprijed-natrag; putnici to doživljavaju svakodnevno. Ali vrijeme je drugačije, ima smjer, uvijek idete naprijed, a ne obrnuto. Pa zašto je mjerenje vremena nepovratno? Ovo je jedan od glavnih neriješenih problema u fizici.
Da bismo objasnili zašto je vrijeme samo po sebi nepovratno, trebamo pronaći procese u prirodi koji su također nepovratni. Jedan od rijetkih takvih koncepata u fizici (i životu!) Je da stvari s vremenom postaju manje „uredne“. Opisali smo to fizičkim svojstvom zvanim entropija, što znači nešto uređeno.
Zamislite kutiju plina u kojoj su sve čestice prvobitno bile postavljene u jednom kutu (uređeno stanje). S vremenom će prirodno imati tendenciju da popuni čitavu kutiju (neuredno stanje), a potrebna je energija za vraćanje čestica u uređeno stanje. Nepovratno je. To je poput razbijanja jajeta i pravljenja omleta - jednom kad se razgradi i napuni tavu, nikad se ne vraća u oblik jaja. Isto je i sa svemirom: kako se razvija, ukupna entropija raste.
Ispada da je entropija prilično dobar način da se objasni strelica vremena. I dok se svemir može činiti urednijim, a ne manje - prelaskom iz divljeg mora relativno ravnomjerno raspoređenog vrućeg plina u ranim fazama prema zvijezdama, planetima, ljudima i člancima na vrijeme - još je uvijek moguće da raste u neredu. To je zato što gravitacija, povezana s velikim masama, može povući materiju u naizgled uređena stanja - s rastućim neredom za koji mislimo da se trebao dogoditi, nekako je skriven u gravitacijskim poljima. Dakle, poremećaj može narasti čak i ako ga ne vidimo.
Ali s obzirom na sklonost prirode da favorizira nered, zašto je svemir počeo u tako urednom stanju? To se još uvijek smatra misterijom. Neki istraživači tvrde da Veliki prasak možda uopće nije bio početak, u stvari, mogu postojati "paralelni svemiri" gdje vrijeme teče u različitim smjerovima.
Hoće li ponestati vremena?
Vrijeme je imalo početak, ali hoće li mu biti kraja ovisi o prirodi tamne energije zbog koje se ubrzava. Brzina ovog širenja mogla bi s vremenom rastrgati svemir, prisiljavajući ga da završi u Velikom raskolu; alternativno, tamna energija mogla bi propadati, preokrenuvši Veliki prasak i okončajući Svemir velikim pritiskom; ili bi se svemir mogao samo zauvijek proširiti.
No hoće li se neki od tih budućih scenarija završiti na vrijeme? Pa, prema čudnim pravilima kvantne mehanike, sitne slučajne čestice mogu na trenutak pasti iz vakuuma - nešto što se stalno promatra u eksperimentima fizike čestica. Neki tvrde da tamna energija može izazvati takva „kvantna kolebanja“, stvarajući novi Veliki prasak, završavajući našu vremensku traku i započinjući novi. Iako je ovo vrlo špekulativno i vrlo malo vjerovatno, znamo da ćemo tek kad razumijemo tamnu energiju znati sudbinu svemira.
Dakle, koji je najvjerojatniji ishod? Vrijeme će reći.