Co když čas ve skutečnosti neexistuje?
Musím ti něco říct.
Fyzici v laboratoři vytvořili něco naprosto šíleného — miniaturní vesmír. A tady je ta bomba: v tomhle malém kosmu čas ne tiká z hodin. Místo toho čas prostě... vzniká. Vynořuje se z chaosu částic samotných.
Jo, i mně se to složilo na mozku, když jsem to četl poprvé.
Pojďme se na to podívat, protože tohle je jeden z nejzajímavějších objevů, na které jsem narazil.
Velká otázka, kterou nikdo neví
Tady je ta věc, která fyziky nenechává spát: Co vlastně čas je?
Všichni ho přece cítíme, ne? Čas jde dopředu. Káva chladne. Stárneme. Hodiny tikají. Jednoduchá záležitost.
Ale tady to začíná být divné: základní fyzikální zákony — pravidla, která řídí vše od atomů po galaxie — vůbec nerozlišují směr. Většina těchto zákonů funguje stejně dobře, ať je pustíte dopředu nebo dozadu. Pro čas jsou úplně symetrické.
Takže když zákony fyziky nerozlišují mezi minulostí a budoucností, proč my ano? Proč se zdá, že čas teče jen jedním směrem?
Na tuhle otázku se vědci ptají už přes sto let. A teď — možná konečně — máme první stopu.
Vesmír v krabici
Profesor Giovanni Barontini z Univerzity v Birminghamu udělal něco skutečně výjimečného. Vytvořil v laboratoři to, co můžu nazvat jen „mini vesmír" — zjednodušený kvantový systém, který umožňuje vědcům testovat myšlenky o čase v kontrolovaných podmínkách.
Představ si to takhle: místo studia celého vesmíru (což je docela problém nacpat do laboratoře) vytvořil jeho malou, zjednodušenou verzi.
Vzal zhruba 24 000 atomů — ano, to je dost, ale ve fyzice je to pořád mrňavé — a ochladil je na zlomky stupně nad absolutní nulou. (Absolutní nula je nejnižší možná teplota, mimochodem. Nepředstavitelně nízká.)
Tyto atomy uzavřel do izolovaného systému, odděleného bariérou ze dvou laserových paprsků. Vznikly tak dvě oblasti: „světlá" oblast, kterou vědci mohli pozorovat, a „tmavá" oblast, která zůstala skrytá.
Malý velký třesk
A tady to začíná být opravdu zajímavé.
Uvnitř tohoto miniaturního kosmu se světlá oblast neustále rozšiřovala a smršťovala. Představ si, že sleduješ zjednodušenou verzi Velkého třesku — kdy všechno explodovalo ven — a pak následoval „Velký kolaps," kdy se všechno zhroutilo zpět.
Protože byl systém úplně izolovaný od vnějšího světa, mohli výzkumníci studovat jen to, co se dělo uvnitř samotného systému. Žádné externí hodiny. Žádná pomoc zvenčí.
A našli něco pozoruhodného.
Čas se rodí z chaosu
Tým zjistil, že „čas" v tomto mini vesmíru vznikal ze změn entropie — zkrátka z nepořádku nebo rozložení atomů, když se pohybovaly mezi světlou a tmavou oblastí.
Představ si to takhle: když naliješ smetanu do kávy, rozlije se a smísí se. Toto rozšiřování, tento nárůst nepořádku — to je entropie. A podle všeho by mohl být entropie tím, co čas ve skutečnosti je. Ne tikající hodiny v pozadí vesmíru, ale tok nepořádku sám.
Když se částice pohybovaly a přeskupovaly, čas efektivně běžel dopředu. Když se částice přestaly přeskupovat, čas... se zastavil.
Profesor Barontini tomu říká „entropický čas" a má to několik fascinujících vlastností:
- Teče jedním směrem a vytváří známou „šipku času", kterou všichni zažíváme
- Dokáže správně řadit události, i když se vesmír rozšiřuje a smršťuje
- Může zrychlit nebo zpomalit v závislosti na změnách entropie
Proč na tom záleží (hodně)
Tady přichází ta mindblowing část: tento experiment poskytuje první kontrolované důkazy, že čas lze definovat změnami uvnitř systému, nikoli jako nějaké externí tikající hodiny.
Jak to vyjadřuje profesor Barontini: „V běžném životě čas plyne od minulosti k budoucnosti — proč tomu tak je, když většina základních fyzikálních zákonů funguje stejně dopředu i dozadu?"
A teď možná konečně máme odpověď. Čas není univerzální pozadí tikající hodiny. Je to něco, co vzniká z toho, jak se systémy vyvíjejí a mění.
Co to znamená pro fyziku
Tohle není jenom cool trik. Tato práce se zabývá jedním z nejdelších problémů ve fyzice.
Pokud jsou určité teorie o vesmíru správné — pokud cosmos skutečně nemá vestavěné hodiny — jakpak můžeme někdy dát události do správného pořadí? Odpověď, zdá se, může být jednodušší, než jsme si mysleli: události jsou řazeny podle svého vlastního vnitřního vývoje.
Mini vesmír také poskytuje skutečnou experimentální platformu pro testování myšlenek v kvantové kosmologii a kvantové gravitaci. Místo spoléhání čistě na matematické modely (které jsou důležité, ale omezené) můžou vědci teď zkoumat koncepty o raném vesmíru prostřednictvím skutečných laboratorních experimentů.
Časem by se stejný přístup mohl rozšířit na zkoumání fyziky Velkého třesku, simulovaných černých děr a konkurenčních teorií o povaze času.
Moje myšlenky
Upřímně? Tohle mě naprosto nadchává.
Vždycky jsme si mysleli, že čas je něco fixního a vnějšího — jako řeka, která prostě teče, ať jsme připravení nebo ne. Ale tenhle výzkum naznačuje, že čas by mohl být spíš jako rytmus, který se vynořuje z tance hmoty samotné.
Připomíná mi to, jak teplota ve skutečnosti není „věc" — je to míra toho, jak rychle se atomy pohybují. Teplota vzniká z pohybu. A teď se zdá, že čas by mohl fungovat podobně: vzniká ze změny.
To je pro mě krásné. Naznačuje to, že čas není něco, co je vesmíru vnuceno zvenčí. Je to něco, co vesmír dělá sám sobě.
A to si myslím, že je docela úžasné.
Zdroj: ScienceDaily