Paul Davis heeft veel aan zijn hoofd - of liever gezegd, in zijn hoofd. Als natuurkundige aan de Universiteit van Arizona doet hij onderzoek op verschillende gebieden - van de abstracte uitgestrekte theoretische fysica en kosmologie tot de meer inhoudelijke kwesties van astrobiologie, de studie van het leven buiten de aarde. Nautilus sprak met Davis, en het gesprek ging natuurlijk over het onderwerp tijd, dat zijn onderzoeksinteresse al lang had gewekt. Het volgende is een fragment uit dit interview, enigszins aangepast en voor de duidelijkheid ingekort.
Is de stroom van tijd echt, of is het slechts een illusie?
Het verloop van de tijd is een illusie, en ik moet bekennen dat ik maar weinig wetenschappers en filosofen ken die bereid zijn dit aan te vechten. De reden hiervoor wordt duidelijk, het is de moeite waard om jezelf af te vragen wat wordt bedoeld met het verstrijken van de tijd. Als we zeggen dat zoiets als een rivier stroomt, betekent dit dat het deeltje zich op een bepaald moment op een andere plaats bevond dan waar het zich een moment eerder bevond. Met andere woorden, het beweegt in verhouding tot de tijd. Tijd kan echter niet bewegen ten opzichte van tijd - het is tijd. Veel mensen maken de fout te denken dat de bewering dat er geen tijdstroom is, betekent dat er op zichzelf geen tijd is. Het is onzin. Natuurlijk bestaat de tijd. We meten het met een horloge. Klokken meten geen tijdstromen, maar tijdsduur. Natuurlijk zijn er periodes tussen gebeurtenissen - dit zijn precies wat de klok meet.
Dus waar komt het gevoel van flow vandaan?
Laat me je een voorbeeld geven. Stel dat ik opsta, een paar keer om mijn as draai en vasthoud. In dit geval heb ik het overtuigende gevoel dat de hele wereld om draait. Ik voel het draaien - hoewel ik natuurlijk weet dat ik zelf draai. Op een vergelijkbare manier voel ik de tijdstroom, ook al weet ik dat dat niet zo is. Waarschijnlijk houdt de verklaring van deze illusie verband met iets in ons hoofd en de relatie met het geheugen - het stapelen van herinneringen en andere dingen in deze geest. Dit is dus slechts een kenmerk van onze waarneming, en niet een eigenschap van de tijd zelf.
Een ander ding dat mensen in verwarring brengt, is dat ze geloven dat het ontkennen van de tijdsverloop betekent het ontkennen van oorzaak en gevolg. De gebeurtenissen volgen natuurlijk in een geregisseerde volgorde. Als je een ei laat vallen, breekt het. De eieren worden niet opgehaald. Gebouwen brokkelen af door aardbevingen en groeien niet uit puin. In het dagelijks leven zijn er veel voorbeelden van temporele asymmetrie - het is een van de eigenschappen van het zijn. Het is op zichzelf geen eigenschap van tijd en de verklaring van de aard ervan ligt in de vroegste stadia van de oorsprong van het universum en zijn beginvoorwaarden. Dit is een heel andere en heel waardige studie.
Promotie video:
De tijd stroomt niet. Dit is een product van onze psychologie.
Is tijd het belangrijkste bestanddeel van het universum?
Ruimte en tijd bepalen de grenzen waarbinnen we al onze theorieën over de structuur van het universum formuleren, maar sommigen vragen zich af hoe waarschijnlijk het is dat deze eigenschappen van het zijn secundair of afgeleid kunnen zijn. Misschien worden de oorspronkelijke wetten van het universum gevormd in een bepaalde pre-ruimte en tijd, en wordt ruimte-tijd gegenereerd door iets meer primair.
Natuurlijk nemen we in het dagelijks leven een driedimensionale wereld en een tijdsdimensie waar. Echter, in de oerknal - we begrijpen niet echt hoe de oerknal het universum heeft voortgebracht, maar we geloven dat dit verband kan houden met de kwantumfysica - is het mogelijk dat de verschijnselen die we ruimte-tijd noemen in de gebruikelijke zin, waarin alles duidelijk lijkt uitgesproken, misschien was het niet. Het product van de vroege stadia van het bestaan van het universum kan dus niet alleen energie en materie zijn, maar zelfs ruimte-tijd zelf. Dat weten we niet. Dit wordt onderzocht.
Dus tijd kan afgeleid zijn?
Het idee dat de dualiteit van ruimte-tijd een secundaire kwaliteit is, afgeleid van iets eenvoudiger, iets dat de kern vormt van ons concept van zijn, was al in de lucht voordat mijn carrière begon. Dit was de mening van John Wheeler, die er in de jaren vijftig over schreef - dat er een pre-geometrie zou kunnen zijn die aanleiding gaf tot geometrie op dezelfde manier waarop atomen een continuüm van elastische lichamen creëren - en mensen blijven erover nadenken.
Het probleem is dat we dit niet kunnen waarnemen. Hoeveel geschikte wiskundige modellen je ook bedenkt, het testen ervan lijkt hopeloos. De meeste mensen geloven dat als er op de achtergrond van ruimte en tijd zoiets is, iets dat verschilt van ons idee van opeenvolgende ruimte en tijd, dit iets zich alleen manifesteert op de zogenaamde Planck-schaal, twintig ordes van grootte kleiner dan de grootte van de atoomkern., terwijl onze meest nauwkeurige observatie-instrumenten slechts vele ordes van grootte groter kunnen waarnemen. Het is erg moeilijk voor te stellen hoe we iets op de Planck-schaal onder gecontroleerde omstandigheden kunnen bestuderen.
Als er veel universums zijn, volgen ze dan dezelfde klok?
De vergelijkende relatie van tijd tussen verschillende waarnemers op verschillende plaatsen is zelfs binnen hetzelfde universum een complex fenomeen. De snelheid van een klok, bijvoorbeeld aan de oppervlakte van een zwart gat, zal aanzienlijk verschillen van de snelheid van een klok hier op aarde. Dus zelfs in ons universum is er geen gewone tijd.
Nu hebben we echter veel universums, die elk in zekere zin hun eigen tijd hebben - je kunt ze alleen vergelijken als er een manier is om een bericht tussen hen te verzenden. Het hangt allemaal af van het model van het multiversum dat u kiest. Er zijn er veel, maar in degene waar kosmologen het meest over praten - de veelheid aan bellen die verschijnen in een groeiende bovenbouw - is er geen manier om de snelheid van klokken in verschillende bellen rechtstreeks te vergelijken.
Welke van de recente veranderingen in het begrip van tijd vind je het meest interessant?
Ik ben vooral geïnteresseerd in laboratoriumonderzoeken naar tijdwaarneming, aangezien hier naar mijn mening de komende jaren snelle vooruitgang kan plaatsvinden. Zo zijn er bekende experimenten waarbij men op een bepaald moment een zekere vrije keuze zou hebben gemaakt, maar bleek dat deze keuze in feite iets eerder was gemaakt, maar hun eigen beleving van tijd en hun handelen binnen een tijdsverloop veranderde na deze gebeurtenis. Wanneer we de wereld observeren, lijkt het ons dat we een opeenvolgend en integraal verhaal zien, maar in feite wordt sensorische informatie van verschillende waarnemingsorganen in onze hersenen gegoten, die het aan elkaar hecht. Hij bouwt het op en presenteert het als een samenhangend verhaal, waardoor een gevoel van zelfbewustzijn ontstaat. Dus het lijkt ons dat we onszelf bezitten,en alles verloopt vlot en soepel. In werkelijkheid is het meeste van wat we waarnemen echter een verhaal dat is nagebouwd na de gebeurtenissen die hebben plaatsgevonden.
Dit is vooral merkbaar in situaties waarin mensen veel sneller reageren dan gedacht. Je hoeft alleen maar de piano of tennissers te onthouden om te begrijpen dat ze geen bewuste keuze kunnen maken: “Deze bal beweegt hier; Ik zou daarheen moeten gaan en hem bevechten. Gedurende deze tijd heeft het signaal geen tijd om de hersenen te bereiken en vervolgens het motorsysteem. Ze behouden echter het overtuigende gevoel dat ze de wereld in realtime waarnemen en de controle over zichzelf hebben. Ik vind het allemaal erg spannend.
Zijn er doorbraken geweest in de studie van tijd op het gebied van fundamentele fysica? Ik denk het niet. Er kwamen nieuwe ideeën. Fundamentele vragen zijn er nog; we hebben er al een aangeroerd: is tijd een primaire of een afgeleide eigenschap? De oorsprong van de tijdas, die een asymmetrie van tijd is, is nog enigszins controversieel. We weten dat het moet worden gecontroleerd tot aan de oerknal, maar er zijn nog een aantal verschillende vragen waarover we geen definitief antwoord hebben gevonden. Dit zijn echter allemaal nogal illusoire filosofische en theoretische problemen dan iets dat licht werpt op de dimensie van tijd of zijn aard.
Daarnaast kijken we hoe onze experimentele fysica-collega's werken aan het verbeteren van de tijdmeting. Op een gegeven moment zal het zo nauwkeurig worden dat het waarschijnlijk interessante resultaten zal opleveren. Er is nog steeds een fundamenteel probleem - hoewel de meeste natuurkundige wetten symmetrisch zijn met betrekking tot de tijd, zijn er een aantal processen die verband houden met zwakke nucleaire interacties waarin een fundamentele schending van deze symmetrie zou optreden. Dit speelt blijkbaar een sleutelrol in het totaalbeeld van het leven. Ik denk dat hier potentieel voor onderzoek is. Dus in de deeltjesfysica is het nog steeds mogelijk om experimenten uit te voeren die ons nieuwe kennis zullen geven over deze temporele asymmetrie met zwakke interactie en een plaats nabij de tijdas.
John Steele
