Co když je čas úplně jiný, než si myslíme?

Tak dobře, teď si na minutku nasazen speciální klobouk. Jste připraveni? Výborně.

Co kdybych vám řekl, že čas — ta věc, která se zdá tak pevná a spolehlivá, která nás ráno budí a večer uspává — možná vůbec není tím, čím se zdá být?

Jo, chápu. Zhluboka se nadechněte.

Víte, fyzici už přes sto let docela věří jedné věci: čas je základní. Prostě existuje. Jako prostor. Jako gravitace. Je to součást základního nastavení vesmíru, když to trochu přeženu.

Ale tady je ta věc — a ta mě dostává pokaždé — čím víc vědci zkoumají, proč čas funguje tak, jak funguje, tím víc se všechno začíná hroutit jako levný nábytek z IKEA.

Záhada jednosměrky zvané čas

Dovolte mi jednu otázku. Proč si pamatujeme včerejšek, ale ne zítřek?

Asi se to zdá jako hloupá otázka, co? Samozřejmě že si nepamatujeme budoucnost. Ještě se nestala.

Ale tady to začíná být divné: většina fyzikálních zákonů vlastně vůbec nerozlišuje směr času. Když se podíváte na video planet obíhajících kolem Slunce, nebo elektronů odrážejících se od sebe, nebo kyvadla houpajícího sem a tam — pusťte to dopředu nebo dozadu a vypadá to úplně stejně. Matematika mezi minulostí a budoucností nedělá rozdíl.

Tak proč má naše zkušenost s časem tak přísný směr? Proč si nepamatujeme budoucnost a nezapomínáme minulost?

Fyzici tomu říkají „šipka času" a už desítky let je to nutí ke škrábání na hlavě.

Problém entropie (a proč je to otravné)

Fyzici měli dlouho nejlepší vysvětlení v podobě entropie — zjednodušeně řečeno, věci mají tendenci se časem stávat nepořádnějšími. Můžete rozbít sklenici, ale už ji asi neslepíte. Můžete rozšlehat vejce, ale zpátky ho nedáte. Entropie v uzavřených systémech vždycky roste.

A tady to zapadá: pokud je budoucnost směrem rostoucí entropie, tak... hrome. Tady máte šipku času. Vysvětluje to, proč si pamatujeme minulost (nižší entropie) a ne budoucnost (vyšší entropie).

Zní to dokonale, ne?

No, tak rychle ne.

Tady číhá záludný problém.

Pokud entropie musí růst od samého začátku času, pak náš vesmír musel začít v neuvěřitelně uspořádaném stavu. Tak nějak podezřele uspořádaném. Skoro jako kdyby to někdo pečlivě připravil.

Jenže to nesedí s tím, co si myslíme, že se stalo při Velkém třesku — který podle všeho, co pozorujeme, byl chaotický a neuspořádaný, rozhodně ne nějaké čistě připravené začátky.

Fyzici nemají rádi myšlenku, že by vesmír potřeboval nějaké zvláštní, nevysvětlené podmínky, aby fungoval. Působí to... přidělaně. Neuspokojivě.

Šílený nápad Juliana Barboura: Gravitace vytváří čas

Tady to začíná být opravdu zajímavé.

V roce 2014 fyzik Julian Barbour přišel s něčím, co zní na první pohled jako sci-fi: co když šipka času pochází od gravitace samotné?

Teď vím, co si myslíte. Gravitace? Ta síla, co drží kafe na stole a dělá, že věci padají dolů? Ta vytváří čas?

Zůstaňte se mnou.

Barbour a jeho tým nepoužívali Einsteinův běžný přístup. Použili něco jménem Shape Dynamics — jiný matematický jazyk pro popis vesmíru.

Tady přichází ta skvělá část: v tomto rámci se nesoustředíte na to, kde jsou věci v prostoru a čase, ale na vztahy mezi věcmi. Jak jsou objekty uspořádané vůči sobě navzájem? Jaké vzory vytvářejí?

A když Barbour spustil simulace pomocí tohoto přístupu — vzal náhodné částice a nechal gravitaci, ať si dělá svoje — stalo se něco pozoruhodného.

Šipka času se objevila. Přirozeně. Bez toho, aniž by někdo systému řekl, kterým směrem má plynout.

Částice začaly v relativně uspořádaném stavu, interagovaly prostřednictvím gravitace a přirozeně postupovaly k složitějším uspořádáním s vyšší entropií. Směr času se prostě... ukázal. Jako kouzlo, až na to, že je to matematika, takže je to zároveň víc i míň magické.

Proč na tom záleží (A proč to možná není celý příběh)

Tady je můj názor: tato myšlenka je naprosto fascinující, ale měli bychom k ní přistupovat s opatrným nadšením, než abychom prohlašovali, že fyzika je vyřešená.

Barbourův model byl zjednodušený. Pracoval jen s částicemi interagujícími prostřednictvím gravitace. Skutečný vesmír má spoustu různých částic, všechny čtyři základní síly, kvantové efekty, temnou hmotu a nejspíš i věci, které jsme ještě ani neobjevili.

Sestavit úplný, realistický model celého kosmu pomocí Shape Dynamics? To je obrovský úkol a momentálně na tom pracuje jen hrstka vědců po celém světě.

Ale ten hlavní vhled — že čas možná není základní vlastností, ale může vyplynout z jiných fyzikálních principů — je skutečně podnětný. Naznačuje to, že čas není nějaké předem existující jeviště, na kterém vesmír hraje svou hru. Místo toho by mohl být něčím, co přirozeně vzniká z interakcí hmoty a energie.

A to mě přivádí k naprosté šílené spekulaci...

Co když někde proudí čas dozadu?

Tuhle část skoro nechci vyprávět, protože to zní tak divně, ale fyzikální komunita to bere vážně.

Některé teorie naznačují, že čas možná neproudí stejným směrem všude. V jiných dimenzích nebo vzdálených částech multivesmíru by čas mohl téci opačně. Minulost a budoucnost by byly prohozené, ale pro pozorovatele tam by všechno působilo úplně normálně. Pamatovali by si svou budoucnost a zapomínali svou minulost, stejně jako my tady.

Je to koncept, který mě nutí přemýšlet tím nejlepším možným způsobem.

Samozřejmě je to vysoce teoretické. Mluvíme o dimenzích, které nemůžeme přímo pozorovat, a fyzice, která by fungovala úplně jinak než cokoli, co známe. Ale právě proto je to tak fascinující — vesmír může být podivnější, než jsou naše intuice schopny zvládnout.

Co z toho plyne

Tady je to, k čemu se pořád vracím: čas nám připadá tak absolutní. Připadá nám jako ta nejspolehlivější věc vůbec. Každý okamžik nevyhnutelně přechází v další a s tím nic neuděláte.

A přesto — čím hlouběji se dívejme, tím víc si uvědomujeme, jak málo toho ve skutečnosti chápeme.

Je čas základní? Nebo je to něco, co vyplynulo z hlubších principů? Může být gravitace zdrojem šipky času? Existují části reality, kde čas plyne způsoby, které si neumíme ani představit?

Nevím jak vy, ale já v tom nacházím ohromnou útěchu. Ve světě, který může působit předvídatelně a všedně, vesmír tam venku dělá věci, které berou dech těm nejbrilantnějším vědcům.

Čas možná právě teď proudí někde pozpátku. A upřímně? Ta myšlenka dělá zítřek o trochu zajímavějším.