En Als Tijd Helemaal Niet Bestaat?
Oké, ik heb je aandacht even nodig.
Natuurkundigen hebben iets geks gemaakt in een laboratorium — een piepklein universum. En het gekke is: in dat mini-cosmosje tikt de tijd niet vanaf een klok. In plaats daarvan gebeurt tijd gewoon. Hij ontstaat uit de chaos van deeltjes zelf.
Ik weet het. Mijn hersenen deden ook pijn toen ik dit voor het eerst las.
Laat me uitleggen wat hier aan de hand is, want dit is echt een van de coolste dingen die ik de laatste tijd ben tegengekomen.
De Grote Vraag Die Niemand Kan Beantwoorden
Hier is iets wat natuurkundigen 's nachts wakker houdt: wat is tijd eigenlijk?
We voelen het allemaal, toch? Tijd beweegt vooruit. Koffie wordt koud. Je wordt ouder. Klokken tikken. Simpele kost.
Maar hier wordt het vreemd: de fundamentele wetten van de fysica — de regels die alles besturen, van atomen tot sterrenstelsels — kunnen eigenlijk niet overweg met richting. De meeste van deze wetten werken prima of je ze nu vooruit of achteruit afspeelt. Ze zijn volledig symmetrisch wat betreft tijd.
Dus als de wetten van de fysica geen onderscheid maken tussen verleden en toekomst, waarom wij dan wel? Waarom lijkt tijd maar één kant op te stromen?
Deze vraag plaagt wetenschappers al meer dan een eeuw. En nu, eindelijk, hebben we misschien een aanwijzing.
Een Universum in een Doos Bouwen
Professor Giovanni Barontini van de University of Birmingham heeft iets bijzonders gedaan. Hij creëerde wat ik alleen maar kan omschrijven als een "mini-universum" in zijn lab — een vereenvoudigd kwantumsysteem waarmee wetenschappers ideeën over tijd onder gecontroleerde omstandigheden kunnen testen.
Denk er zo over: in plaats van het hele universum bestuderen (wat nogal moeilijk is om in een laboratorium te proppen), maakte hij een piepkleine, vereenvoudigde versie.
Hij nam ongeveer 24.000 atomen — ja, dat is veel, maar voor natuurkundigen is dat piepklein — en koelde ze af tot net boven het absolute nulpunt. (Absoluut nulpunt is de koudste temperatuur die mogelijk is, trouwens. Ongelooflijk koud.)
Deze atomen werden afgesloten in een geïsoleerd systeem, gescheiden door een barrière van twee laserstralen. Zo ontstonden twee gebieden: een "licht" gebied dat onderzoekers konden observeren, en een "donker" gebied dat verborgen bleef.
Een Kleine Oerknal
En nu wordt het echt interessant.
Binnen dit miniatuurkosmosje bleef het lichte gebied uitzetten en inkrimpen. Stel je voor dat je een vereenvoudigde versie van de Oerknal bekijkt — toen alles naar buiten explodeerde — gevolgd door een "Grote Implosie," waarbij alles wieder in elkaar klapt.
Omdat het systeem volledig afgesloten was van de buitenwereld, konden de onderzoekers alleen bestuderen wat er binnen het systeem zelf gebeurde. Geen externe klokken. Geen hulp van buitenaf.
En ze ontdekten iets opmerkelijks.
Tijd Ontstaat Uit Chaos
Het team ontdekte dat "tijd" in dit miniuniversum ontstond uit veranderingen in entropie — basically de wanorde of verspreiding van de atomen terwijl ze tussen het lichte en donkere gebied bewogen.
Denk er zo over: wanneer je room in koffie giet, verspreidt het zich en mengt het. Die verspreiding, die toename van wanorde, is entropie. En blijkbaar is dát wat tijd eigenlijk zou kunnen zijn — niet een tikkende klok op de achtergrond van het universum, maar de stroom van wanorde zelf.
Terwijl deeltjes rondbewogen en zich herschikten, bewoog tijd effectief vooruit. Toen de deeltjes stopten met herschikken... stopte tijd.
Professor Barontini noemt dit "entropische tijd," en het heeft een paar fascinerende eigenschappen:
- Het stroomt in één richting, waardoor die bekende "tijdpijl" ontstaat die we allemaal ervaren
- Het kan gebeurtenissen in de juiste volgorde zetten, zelfs terwijl het universum uitzet en inkrimpt
- Het kan sneller of langzamer gaan afhankelijk van hoe entropie verandert
Waarom Dit Ertoe Doet (Heel Veel)
Hier komt het hersenschuimende deel: dit experiment levert het eerste gecontroleerde bewijs dat tijd gedefinieerd kan worden door veranderingen binnen een systeem, in plaats van als een externe tikkende klok.
Zoals professor Barontini het zegt: "In het dagelijks leven stroomt tijd van verleden naar toekomst — waarom is dat zo, wanneer de meeste basiswetten van de fysica hetzelfde werken vooruit en achteruit?"
En nu hebben we misschien eindelijk een antwoord. Tijd is niet de achtergrondklok van het universum. Het is iets dat ontstaat uit hoe systemen evolueren en veranderen.
Wat Dit Betekent voor de Fysica
Dit is niet zomaar een leuk trucje. Dit werk pakt een van de langstlopende problemen in de fysica aan.
Als bepaalde theorieën over het universum kloppen — als de kosmos echt geen ingebouwde klok heeft — hoe kunnen we dan ooit gebeurtenissen in de juiste volgorde zetten? Het antwoord, zo blijkt, is misschien simpeler dan we dachten: gebeurtenissen worden geordend door hun eigen interne evolutie.
Het miniuniversum biedt ook een echt experimenteel platform voor het testen van ideeën in kwantumkosmologie en kwantumzwaartekracht. In plaats van alleen te leunen op wiskundige modellen (die belangrijk zijn, maar beperkt), kunnen wetenschappers nu concepten over het vroege universum onderzoeken via echte laboratoriumexperimenten.
Uiteindelijk kan dezelfde aanpak worden uitgebreid om de fysica van de Oerknal te verkennen, gesimuleerde zwarte gaten, en concurrerende theorieën over de aard van tijd.
Mijn Gedachte
Eerlijk? Ik vind dit spul absoluut geweldig.
We hebben altijd gedacht dat tijd dit vaststaande, externe ding was — als een rivier die gewoon stroomt of we nu klaar zijn of niet. Maar dit onderzoek suggereert dat tijd misschien meer lijkt op een ritme dat ontstaat uit de dans van materie zelf.
Het herinnert me eraan hoe temperatuur eigenlijk geen "ding" is — het is een maat voor hoe snel atomen bewegen. Temperatuur ontstaat uit beweging. En nu lijkt het erop dat tijd misschien op dezelfde manier werkt: hij ontstaat uit verandering.
Dat vind ik prachtig. Het suggereert dat tijd niet iets is dat van buitenaf aan het universum wordt opgelegd. Het is iets dat het universum zichzelf aandoet.
En dat, denk ik, is nogal wonderbaarlijk.
Bron: ScienceDaily