Iedomājieties, ka laiks skrien atpakaļ. Cilvēki pieaugs jaunāki, nevis vecāki, un pēc ilgas pakāpeniskas atjaunošanās mūža - aizmirstot visu, ko viņi zina - viņi mirst kā mazuļi. Līdzīgu laika ritējumu novērojām Fransisa Ficdžeralda romāna "Benjamin Button mistiskais stāsts" varonim. Bet pārsteidzoši, ka laika virziens ir problēma, ar ko saskaras kosmologi.
Tad kāpēc laiks vienmēr virzās uz priekšu? Vai vienmēr tā būs?
Vai laikam ir sākums?
Jebkurai universālai laika koncepcijai galu galā jābalstās uz paša kosmosa attīstību. Kad jūs skatāties uz Visumu, jūs redzat notikumus, kas notika pagātnē - ir vajadzīgs laiks, lai zvaigžņu gaisma sasniegtu mūs. Patiesībā pat visvienkāršākais novērojums var mums palīdzēt saprast kosmoloģisko laiku: piemēram, fakts, ka nakts debesis ir tumšas. Ja Visumam būtu bezgalīga pagātne un tā mērogs būtu bezgalīgs, nakts debesis būtu absolūti gaišas - piepildītas ar bezgalīga skaita zvaigžņu gaismu kosmosā, kas vienmēr ir pastāvējusi.
Ilgu laiku zinātnieki, ieskaitot Albertu Einšteinu, domāja, ka Visums ir statisks un bezgalīgs. Novērojumi kopš tā laika ir parādījuši, ka tas faktiski paplašinās un paātrinās. Tas nozīmē, ka tam ir jābūt no kompakta stāvokļa, ko mēs saucam par Lielo sprādzienu, kas nozīmē, ka laikam ir sākums. Faktiski, ja mēs meklējam pietiekami vecu gaismu, mēs varētu pat redzēt relikta starojumu no Lielā sprādziena - kosmiskās mikroviļņu fona. Šī realizācija bija pirmais solis Visuma vecuma noteikšanā.
Tomēr ir nozveja, Einšteina īpašā relativitātes teorija parāda, ka laiks ir relatīvs: jo ātrāk jūs pārvietojaties attiecībā pret savu draugu, jo lēnāks laiks jums būs, salīdzinot ar viņa laika uztveri. Tādējādi mūsu izplešanās galaktiku, mainīgo zvaigžņu un mainīgo planētu Visumā laika pieredze mainās: visas pagātnes, tagadnes un nākotnes ir relatīvas.
Vai ir universāls laiks?
Reklāmas video:
Izrādās, ka, tā kā Visums ir visur visur vienāds un vidēji visos virzienos izskatās vienāds, pastāv “kosmiskais laiks”. Lai to izmērītu, mums atliek tikai izmērīt kosmiskā mikroviļņu fona īpašības. Kosmologi to ir izmantojuši, lai noteiktu Visuma vecumu; viņa kosmosa laikmets. Izrādās, ka Visums ir 13,799 miljardus gadu vecs.
Laika bultiņa
Tātad mēs zinām, ka laiks, visticamāk, sākās Lielā sprādziena laikā. Bet paliek viens jautājums: kas ir laiks?
Lai rastu atbildi, mums jāaplūko telpas un laika pamata īpašības. Kosmosa dimensijā jūs varat pārvietoties uz priekšu un atpakaļ; pasažieri to piedzīvo katru dienu. Bet laiks ir atšķirīgs, tam ir virziens, jūs vienmēr virzāties uz priekšu, nevis otrādi. Tad kāpēc laika mērīšana ir neatgriezeniska? Šī ir viena no galvenajām neatrisinātajām fizikas problēmām.
Lai izskaidrotu, kāpēc laiks pats par sevi ir neatgriezenisks, mums dabā jāatrod procesi, kas arī ir neatgriezeniski. Viens no nedaudzajiem šādiem jēdzieniem fizikā (un dzīvē!) Ir tas, ka laika gaitā lietas kļūst mazāk "glītas". Mēs to raksturojam, izmantojot fizisku īpašību, ko sauc par entropiju, kas apzīmē kaut ko pasūtītu.
Iedomājieties gāzes kasti, kurā visas daļiņas sākotnēji tika ievietotas vienā stūrī (pasūtīts stāvoklis). Laika gaitā viņi, protams, mēdz aizpildīt visu kasti (nesakārtots stāvoklis), un daļiņu atgriešana sakārtotā stāvoklī prasa enerģiju. Tas ir neatgriezeniski. Tas ir tāpat kā sagraut olu, lai izveidotu omlete - tiklīdz tas sadalās un piepilda pannu, tas nekad neatgriežas pie olu formas. Tas pats ar Visumu: attīstoties, kopējā entropija palielinās.
Izrādās, ka entropija ir diezgan labs veids, kā izskaidrot laika bultu. Un, lai arī šķiet, ka Visums kļūst sakārtotāks, ne mazāk - savvaļas jūrā pārvietojas no salīdzinoši vienmērīgi sadalītas karstas gāzes tās sākuma stadijā uz zvaigznēm, planētām, cilvēkiem un izstrādājumiem laikā - joprojām ir iespējams, ka tas pieaug bez traucējumiem. Tas notiek tāpēc, ka smagums, kas saistīts ar lielām masām, var ievest matēriju šķietami sakārtotos stāvokļos - ar pieaugošajiem traucējumiem, kas, mūsuprāt, vajadzēja notikt, kaut kā ir paslēpti gravitācijas laukos. Tātad traucējumi var pieaugt pat tad, ja mēs to neredzam.
Bet, ņemot vērā dabas tendenci dot priekšroku nekārtībām, kāpēc Visums sākās tādā sakārtotā stāvoklī? Tas joprojām tiek uzskatīts par noslēpumu. Daži pētnieki apgalvo, ka lielais sprādziens varbūt pat nav bijis sākums, patiesībā var būt “paralēli visumi”, kur laiks plūst dažādos virzienos.
Vai laiks beigsies?
Laikam bija sākums, bet tas, vai tam būs beigas, ir atkarīgs no tumšās enerģijas rakstura, kas izraisa tā paplašināšanos paātrinoties. Šīs izplešanās ātrums galu galā varētu saplēst Visumu, liekot tam izbeigties Lielajā Ripā; alternatīvi, tumšā enerģija varētu samazināties, apvēršot Lielo sprādzienu un beidzot Visumu lielā saspiešanā; vai Visums var vienkārši paplašināties uz visiem laikiem.
Bet vai kāds no šiem nākotnes scenārijiem beigsies laikā? Saskaņā ar dīvainajiem kvantu mehānikas noteikumiem niecīgas nejaušas daļiņas var momentāni izkrist no vakuuma - kaut kas pastāvīgi tiek novērots daļiņu fizikas eksperimentos. Daži apgalvo, ka tumšā enerģija var izraisīt šādas "kvantu svārstības", radot jaunu Lielo sprādzienu, izbeidzot mūsu laika skalu un sākot jaunu. Lai gan tas ir ārkārtīgi spekulatīvs un ļoti maz ticams, mēs zinām, ka tikai tad, kad mēs sapratīsim tumšo enerģiju, mēs uzzināsim Visuma likteni.
Kāds ir visticamākais iznākums? Laiks rādīs.