|
Kunne tiden ophøre?
Ja, og nej. At tiden skulle ophøre synes både umuligt og uundgåeligt. Nyligt arbejde i fysik antyder en løsning på paradokset
George Musser*
Indledning Som vi oplever det, er der intet, som virkelig ophører. Når vi dør, henfalder vore legemer, materialet i dem vender tilbage til jorden og luften og tillader skabelsen af nyt liv. Vi lever videre i det, der kommer efter. Men vil det altid være tilfældet? Kunne der komme et punkt engang i fremtiden, hvor der ikke er noget "efter"? Den moderne fysiks nedslående svar er ja. Selve tiden kunne ophøre. Al aktivitet ville stoppe og der ville ikke være nogen fornyelse eller genopretning. Tidens ophør ville være slutningen på slutninger. Denne uhyggelige udsigt var en uventet forudsigelse af Einsteins almene relativitetsteori, som giver vor moderne forståelse af gravitation. Før den teori mente de fleste fysikere og filosoffer, at tiden var et universelt trommeslag, en stabil rytme som kosmos marcherer til, aldrig varierende, vaklende eller stoppende. Einstein viste, at universet er mere som en stor jamsession med mange rytmer. Tiden kan gå langsommere eller strække sig eller revne. Når vi mærker gravitationens kraft, mærker vi tidens rytmiske improvisation; faldende genstande trækkes mod steder, hvor tiden går langsommere. Tiden ikke alene påvirker, hvad stof gør, men reagerer også på, hvad stof gør, som trommeslagere og dansere der tænder hinanden i et rytmisk vanvid. Men når tingene går for vidt, kan tiden gå op i røg som en overspændt trommeslager, der spontant forbrænder. Øjeblikkene, når det sker, kaldes singulariteter. Betegnelsen henviser i virkeligheden til enhver grænse for tiden, om det er begyndelsen eller slutningen. Den bedst kendte er big bang, det øjeblik for 13,7 milliarder år siden, da vort univers - og med det tiden - brød frem i eksistens og begyndte at udvide sig. Hvis universet nogensinde stopper med at udvide sig og begynder at trække sig sammen igen, vil det gå ind i noget lignende et omvendt big bang - det store knas - og bringe tiden til et styrtende stop. Tiden behøver ikke forgå overalt. Relativitet siger, at den udløber inde i sorte huller, mens den fortsætter i universet som helhed. Sorte huller har et velfortjent omdømme for ødelæggelse, men de er endnu værre, end man skulle tro. Hvis man faldt ind i et, ville man ikke alene blive revet i stykker, men ens rester ville med tiden ramme en singularitet i hullets centrum og ens tidslinie ville slutte. Intet nyt liv ville dukke frem fra ens aske; ens molekyler ville ikke blive genanvendt. Som en figur, der når sidste side i en roman, ville man ikke lide blot døden men eksistentiel undergang. Det tog fysikerne årtier at acceptere, at relativitetsteorien ville forudsige noget så foruroligende som død uden genfødsel. Helt op til idag er de ikke sikre på, hvad de skal mene om det. Singulariteter er den førende grund til, at fysikere søger at skabe en forenet fysikteori, som ville sammensmelte Einsteins skabning med kvantemekanik for at skabe en kvanteteori for gravitation. De gør det delvist med håbet om, at de måske kunne bortforklare singulariteter. Men man skal være forsigtig med, hvad man ønsker sig. Det er svært at forestille sig tidens ophør, men at tiden ikke ophører kan være ligeså paradoksalt.
Et godt stykke tid før Einstein dukkede op havde fysikerne gennem tiderne debatteret om tiden kunne være dødelig. Immanuel Kant anså emnet for at være en "antinomi" - noget man kan argumentere for begge veje, som efterlader en uden at vide, hvad man skal mene. Min svigerfar befandt sig på et af dette dilemmas horn, da han mødte op på en lufthavn en aften, blot for at opdage at hans fly var afgået for længe siden. Folkene ved check in skranken drillede ham og sagde, at han burde have vidst at den planlagte afgangstid "12AM" betød den først afgang om morgenen. Dog var min svigerfars forvirring forståelig. Officielt er der ingen tid som "12AM." Midnat er hverken ante meridiem eller post meridiem. Det er både slutningen på en dag og starten på den næste. I 24 timers optegnelse er det både 2400 og 0000. Aristoteles brugte et lignende princip, da han hævdede, at tiden hverken kan have begyndelse eller slutning. Hvert øjeblik er en æras ophør og starten på noget nyt; hver begivenhed er både resultatet af noget og årsagen til noget andet. Så hvordan skulle det være muligt for tiden at ophøre? Hvad ville forhindre den sidste begivenhed i historien i at føre til en anden? Hvordan kan man overhovedet definere tidens ophør, når selve begrebet "ophør" forudsætter tid? "Det er ikke logisk muligt for tiden at have en slutning," forsikrer University of Oxford filosoffen Richard Swinburne. Men hvis tiden ikke kan slutte, så må universet være uendelig langlivet og alle gåderne, som ideen om uendeligt stiller, kommer susende. Filosoffer har ment, at det var absurd, at uendelighed kunne være andet end en matematisk idealisering. Big bang teoriens triumf og opdagelsen af sorte huller syntes at afgøre spørgsmålet. Universet er gennemskudt af singulariteter og kunne blive udsat for en bekymrende variation af tidsmæssige naturkatastrofer; selv hvis det undgår det store knas, kan det blive udslettet af det store riv, det store frys eller den store bremse. Men spørg så, hvad singulariteter (store eller andre) i virkeligheden er og svaret er ikke længere så klart. Singulariteternes fysik er tilgængelig for alle," siger Lawrence Sklar fra University of Michigan at Ann Arbor, en ledende filosof i fysik. Den selvsamme teori som skabte disse monstre antyder, at de faktisk ikke kan eksistere. Om big bang singulariteten, f.eks., siger relativitetsteorien at forgængerne for hver enkelt galakse, vi ser, blev presset sammen til et enkelt matematisk punkt - ikke blot en lille blyantsprik men et sandt punkt af størrelse nul. På samme måde bliver hver enkelt partikel i en uheldig astronaut i et sort hul presset sammen til et uendeligt lille punkt. I begge tilfælde betyder beregning af tætheden at dividere med et rumfang på nul, hvilket giver uendelig. Andre typer singulariteter involverer ikke uendelig tæthed men et uendeligt af noget andet.
Hvordan tiden kunne ophøre: Endelig dommedag
Store problemer for tiden
Skønt moderne fysikere ikke føler helt den samme modvilje mod uendeligt som Aristoteles eller Kant, tager de det stadig som et tegn på, at de er gået for vidt med teorien. Overvej, for eksempel, den standard teori om stråleoptik, man underviser i i skolen. Den forklarer smukt brillerecepter og spejlhuset i tivoli. Men den forudsiger også, at en linse fokuserer lys fra en fjern kilde til et enkelt matematisk punkt og frembringer en plet af uendelig intensitet. I virkeligheden bliver lyset ikke fokuseret til et punkt men til et målskive (bulls eye) mønster. Dets intensitet er måske høj men altid endelig. Stråleoptikken fejler, fordi lyset i virkeligheden ikke er en stråle men en bølge. I samme forstand antager næsten alle fysikere, at kosmiske singulariteter i virkeligheden har en endelig, omend høj, tæthed. Relativitetsteorien fejler, fordi den ikke fanger nogle vigtige sider af gravitationen eller stoffet, som kommer i spil nær singulariteter og holder tætheden under kontrol. "De fleste ville sige, at de signalerer, at teorien bryder sammen der," siger fysikeren James B. Hartle fra University of California, Santa Barbara. At regne ud, hvad der foregår, ville kræve en mere omfattende teori, en kvanteteori for gravitation. Fysikerne arbejder stadig på en sådan teori, men de forventer, at den vil indeholde kvantemekanikkens centrale indsigt: at stof, som lys, har bølgelignende egenskaber. Disse egenskaber burde tvære den formodede singularitet ud til en lille tot i stedet for et punkt og derved fordrive fejlen ved at dividere med nul. Og så ophører tiden måske ikke. Fysikere diskuterer begge dele. Nogle mener, at tiden ophører. Problemet med dette valg er, at fysikkens kendte love fungerer inde i tiden og beskriver, hvordan ting bevæger sig og udvikler sig. Tidens endepunkter er udenfor området; de skulle styres ikke blot af en ny fysiklov, men af en ny type fysiklov, en der undgår tidsmæssige begreber som bevægelse og ændring, til fordel for tidsløse som geometrisk elegance. I et forslag for tre år siden trak Brett McInnes fra National University of Singapore på ideer fra den førende kandidat til en kvanteteori for gravitation - strengteori. Han foreslog, at den tidlige tot univers havde form af en torus; på grund af de matematiske sætninger om tori skulle den være perfekt ensartet og jævn. Ved det store knas eller en sort hul singularitet kunne universet imidlertid have en hvilkensomhelst form og den samme matematiske fornuftslutning behøvede ikke at gælde; universet ville generelt være yderst nusset. En sådan geometrisk fysiklov adskiller sig i en afgørende forstand fra de sædvanlige dynamiske love: den er ikke symmetrisk i tid. Enden ville ikke blot være begyndelsen spillet baglæns. Andre kvantegravitationsforskere mener, at tiden strækker sig videre for evigt med hverken begyndelse eller slutning. I deres synspunkt var big bang simpelthen en dramatisk overgang i universets evige liv. Måske begyndte præbang universet at gennemgå et stort knas og vendte rundt, da tætheden blev for stor - et stort spring. Artefakter fra denne præhistorie har måske endda klaret sig igennem til vore dage [se "Follow the Bouncing Universe," af Martin Bojowald; Scientific American, Oktober 2008], [Følg det springende univers]. Gennem samme fornuftslutning ville den ene tot i hjertet af et sort hul koge og kværne som en minuaturiseret stjerne. Hvis man faldt ind i et sort hul, ville man dø en smertefuld død, men ens tidslinie ville i det mindste ophøre. Ens partikler ville plumpe ind i totten og efterlade et tydeligt aftryk på den, et, som fremtidige generationer måske ville se i den svage glød af lys, som hullet afgiver. Ved at antage, at tiden marcherer videre, undgår fortalerne for denne indfaldsvinkel behovet for at spekulere over en ny type fysiklov. Men de løber også ind i problemer. For eksempel bliver universet stadig mere uordentligt med tiden; hvis det har været her altid, hvorfor er det så ikke totalt kaotisk nu? Hvad angår et sort hul, hvordan ville lyset, der bærer ens prægning, bære sig ad med at undslippe hullets gravitationelle greb? Bundlinien er, at fysikerne kæmper mindst ligeså hårdt med modstriden mellem to tilsyneladende lige rigtige forklaringer, som filosofferne har gjort det. Den afdøde John Archibald Wheeler, en af kvantegravitationens pionerer, skrev, "Einsteins ligning siger 'dette er enden' og fysikken siger 'der er ingen ende.'" Stillet overfor dette dilemma kaster nogle deres hænder op og konkluderer, at videnskaben aldrig kan løse, om tiden ophører. For dem er tidens grænser også grænsen for fornuft og empirisk observation. Men andre mener, at gåden blot kræver noget frisk tænkning. "Det er ikke udenfor fysikkens område," siger fysikeren Gary Horowitz fra U.C. Santa Barbara. "Kvantegravitation burde kunne give et bestemt svar." Hvordan tiden smutter væk HAL
9000 var måske en computer, men han var sandsynligvis den mest menneskelige
figur i 2001: A Space Odyssey - udtryksfuld, opfindsom, et bundt af
ikke blot ledninger men også af modsigelser. Selv hans død fremkaldte en
stemning af menneskelig død. Den var ikke en hændelse men en proces. Mens
Dave langsomt trak hans printkort ud, mistede HAL sine mentale evner en efter
en og beskrev, hvordan det føltes. Han formulerede regressionsprocessen på en
måde, som folk der dør ofte er ude af stand til. Menneskeligt liv er en
kompleks bedrift af organisation, den mest komplekse videnskaben kender til og
dens fremkomst eller bortgang passerer gennem tusmørket mellem liv og ikke
liv. Moderne medicin tænder en lanterne i det tusmørke, når læger redder for
tidligt fødte babyer, som engang ville være fortabt og bringer folk tilbage,
som har passeret det, der engang var punktet for ingen tilbagevenden.
TIDENS OPHØR kan være en trin-for-trin proces, når universet vender tilbage til en mere primitiv tilstand, i hvilken tid ikke har nogen mening. (Rækkefølgen vist her og på de følgende sider er ikke fast; trinnene kan overlappe eller ske i en anden rækkefølge.) Når fysikere og filosoffer kæmper med at begribe tidens ophør, ser mange paralleller med livets ophør. Ligesom liv dukker frem fra livløse molekyler, der organiserer sig selv, kunne tiden måske dukke frem fra noget tidløst noget, der bringer sig selv i orden [se "Is Time an Illusion?" af Craig Callender; Scientific American, Juni 2010], [Er tid en illusion ?]. En tidsmæssig verden er en yderst struktureret en. Tiden fortæller os, når hændelser finder sted, hvor længe og i hvilken rækkefølge. Måske blev denne struktur ikke pålagt udefra, men opstod indefra. Hvad der kan gøres, kan blive ugjort. Når strukturen krøller sammen, ophører tiden. Med denne måde at tænke på er tidens ophør ikke mere paradoksal end ethvert andet komplekst systems opløsning. En efter en mister tiden sine egenskaber og passerer gennem tusmørket fra eksistens til ikkeeksistens.
Det første til at forsvinde kunne være dens ensrettethed - dens "pil," der peger fra fortid til fremtid. Fysikerne har siden midten af det 19. århundrede erkendt, at pilen er en egenskab ikke ved tiden i sig selv, men ved stoffet. Tiden er i sig selv tovejs; den pil, vi opfatter, er helt enkelt det naturlige forfald af stoffet fra orden til kaos, en samling symptoner som enhver, der lever med kæledyr og små børn vil genkende. (Den oprindelige orden skyldes måske de geometriske principper, som McInnes gættede på.) Hvis denne tendens fortsætter, vil universet nærme sig en tilstand af ligevægt, eller "varmedød," i hvilken det på ingen måde kan blive mere rodet. Individuelle partikler vil fortsætte med at blande sig på ny, men universet som helhed vil ophøre med at ændre sig, overlevende ure vil rykke frem og tilbage i begge retninger og man vil ikke kunne skelne fremtiden fra fortiden [se "The Cosmic Origins of Time's Arrow," af Sean M. Carroll; Scientific American, Juni 2008], [Den kosmiske oprindelse til tidens pil]. Nogle få fysikere har spekuleret på, at pilen måske kunne vende om, så universet går igang med at rydde op i sig selv, men for dødelige skabninger, hvis selve eksistens afhænger af en fremadrettet tidspil, ville en sådan venden om markere et ophør af tiden så sikkert, som varmedøden ville.
Mere
nylig forskning antyder, at pilen ikke er den eneste egenskab, som tiden
kunne miste, når den dør ved naturlig afgang. En anden kunne være begrebet
varighed. Tiden, som vi kender den, kommer i mængder: sekunder, dage, år.
Hvis den ikke gjorde det, kunne vi afgøre, at hændelserne skete i kronologisk
rækkefølge, men ikke hvor længe de varede. Det scenario præsenterer fysikeren fra Oxford
University, Roger Penrose, i en ny bog, Cycles of Time: An Extraordinary
New View of the Universe. Det ser faktisk ud, som om Penrose gennem hele sin karriere har været imod tid. Han og University of Cambridge fysikeren Stephen Hawking viste i 1960'erne, at singulariteter ikke kun opstår i specielle omgivelser, men burde være overalt. Han har også hævdet, at stof, der falder ind i et sort hul, ikke har noget liv derefter og at tiden ikke har nogen plads i en virkelig fundamental fysikteori. I sit seneste angreb begynder Penrose med en grundlæggende iagttagelse om det meget tidlige univers. Det var som en kasse Legoer, der lige var blevet kastet ud på gulvet og endnu ikke samlet - en miskmask af kvarker, elektroner og andre elementarpartikler. Ud fra dem skulle strukturer som atomer, molekyler, stjerner og galakser stykke sig selv sammen trin for trin. Det første trin var skabelsen af protoner og neutroner, som består af tre kvarker hver og er omkring en femtometer (10-15 meter) i tværsnit. De kom sammen omkring 10 mikrosekunder efter big bang (eller big bounce (store spring, o.a.), eller hvad det end var).
Før da var der slet ingen strukturer - intet var lavet af stykker, der var forbundet. Så der var intet, der kunne virke som et ur. Et urs svingninger afhænger af en veldefineret refererence som længden af et pendul, afstanden mellem to spejle eller atomorbitalers størrelse. Der eksisterede endnu ikke en sådan reference. Klumper af partikler kunne måske være kommet sammen midlertidigt, men de kunne ikke bestemme tiden, fordi de ikke havde nogen fast størrelse. Individuelle kvarker og elektroner kunne ikke tjene som reference, fordi de heller ikke har nogen størrelse. Ligemeget hvor tæt partikelfysikerne zoomer ind på en partikel, er alt, de ser, et punkt. Den eneste størrelsesmæssige egenskab, disse partikler har, er deres såkaldte Compton bølgelængde, som sætter skalaen for kvantevirkninger og er omvendt proportional med massen. Og selv denne rudimentære skala manglede de før et tidspunkt omkring 10 picosekunder efter big bang, da processen, der udstyrede dem med masse, endnu ikke var foregået. "Der er ingen form for ur," siger Penrose. "Tingene ved ikke, hvordan de skal bestemme tiden." Uden noget, der var i stand til at markere regelmæssige tidsintervaller, kunne der gå enten et attosekund eller et femtosekund, og det gjorde ingen forskel for partiklerne i den tidlige suppe. Penrose foreslår, at denne situation beskriver ikke blot den fjerne fortid men også den fjerne fremtid. Længe efter alle stjernerne blinker færdig, vil universet være en trist, sammenkogt ret af sorte huller og løse partikler; derefter vil selv de sorte huller henfalde og forsvinde, kun efterladende partiklerne. De fleste af disse partikler vil være masseløse, som fotoner og det vil igen blive umuligt at bygge ure. I alternative fremtider, hvor universet bliver slukket af, f.eks., et stort knas, klarer urene sig heller ikke godt. Man kunne formode, at varighed vil fortsætte med at give mening i det abstrakte, selv om intet kunne måle den. Men forskerne stiller spørgsmål ved, om en mængde, der ikke kan måles, selv i princippet, virkelig eksisterer. For dem er manglende evne til at bygge et ur et tegn på, at selve tiden er blevet frataget en af sine definerende egenskaber. "Hvis tiden er det, der måles på et ur og der ikke er nogen ure, så er der ingen tid," siger fysikfilosoffen Henrik Zinkernagel fra University of Granada i Spanien, som også har studeret tidens forsvinden i det tidlige univers. Til trods for dets elegance har Penroses scenario sine svage punkter. Ikke alle partiklerne i den fjerne fremtid vil være masseløse; i det mindste nogle elektroner vil overleve og man burde kunne bygge et ur af dem. Penrose spekulerer på, at elektronerne på en eller anden måde vil gå på diæt og smide deres masse, men han indrømmer, at han er på usikker grund. "Det er en af de mere ubehagelige ting ved denne teori," siger han. Man kan også spørge: Hvis det tidlige univers ikke havde nogen fornemmelse af størrelse, hvordan kunne det så udvide sig og køle ned? Hvis Penrose imidlertid er på sporet af noget, så har det en bemærkelsesværdig betydning. Skønt det tætpakkede tidlige univers og den udtømmende fjerne fremtid forekommer som polære modsætninger, er de lige blottede for ure og andre målere af skala. "Big bang er meget lig den fjerne fremtid," siger Penrose. Han formoder dristigt, at de i virkeligheden er det samme trin i en mægtig kosmisk cyklus. Når tiden ophører, vil den kredse tilbage rundt til et nyt big bang. Penrose, en mand der har brugt sin karriere på at hævde, at singulariteter markerer tidens ophør, har måske fundet en ny måde at holde den igang på. Tidens dræber er blevet til dens frelser.
Selv hvis varighed bliver meningsløs og femtosekunderne og attosekunderne løber sammen, er tiden endnu ikke helt død. Den dikterer stadig, at hændelser udfolder sig i en rækkefølge af årsag og virkning. I denne henseende er tiden anderledes end rummet, som kun sætter få begrænsninger for, hvordan objekter kan arrangeres inde i det. To begivenheder, der ligger ved siden af hinanden inde i tiden - når jeg taster på mit keyboard, dukker der bogstaver op på min skærm - er uløseligt forbundet. Men to objekter, der ligger ved siden af hinanden inde i rummet - et keyboard og en Post-It note - har måske intet med hinanden at gøre. Rumlige relationer har helt enkelt ikke den samme uundgåelighed, som tidsmæssige relationer har. Men under visse forhold kunne tiden miste selv denne grundlæggende funktion med at ordne og blive til blot endnu en rumdimension. Ideen går tilbage til 1980'erne, da Hawking og Hartle søgte at forklare big bang som det øjeblik, hvor tid og rum blev adskilt fra hinanden. For tre år siden anvndte Marc Mars fra University of Salamanca i Spanien, José M.M. Senovilla og Raül Vera fra University of the Basque Country en lignende ide, ikke på tidens begyndelse men på dens ophør.
De blev inspireret af
strengteori og dens gæt, at vort firedimensionale univers - tre
rumdimensioner, en af tid - måske kunne være en membran, eller simpelthen
"bran," der flød i et højere dimensioneret rum som et blad i
vinden. Vi er fanget på branen, som en larve der klynger sig til bladet. I
almindelighed er vi fri til at strejfe omkring i vort 4-D fængsel, men hvis
branen blæses voldsomt nok omkring, er det eneste, vi kan gøre, at holde fast
for at overleve; vi kan ikke længere bevæge os. Specifikt ville vi skulle
bevæge os hurtigere end lysets hastighed, for at komme nogen vegne på branen
og det kan vi ikke. Alle processer indebærer en form for bevægelse, så de stopper
alle op. Set udefra ophører de tidslinier, som dannes af de på hinanden følgende øjeblikke i vore liv, ikke men bliver blot bøjet, så de istedet er linier gennem rummet. Branen ville stadig være 4-D, men alle fire dimensioner ville være rum. Mars siger, at objekter "tvinges af branerne til at bevæge sig med hastigheder nærmere og nærmere lysets hastighed, indtil banerne efterhånden hælder så meget, at de faktisk er supeluminale og der ingen tid er. Nøglepunktet er, at de måske slet ikke er klar over, hvad der sker med dem." Da
alle vore ure også ville sætte farten ned og stoppe, ville vi ikke have nogen
måde at afgøre på, at tiden gradvist forvandlede sig til rum. Alt, vi ville
se, er, at objekter som galakser synes at sætte farten op. Sælsomt nok er det
nøjagtigt, hvad astronomerne i virkeligheden ser og sædvanligvis tilskriver
en eller anden ukendt slags "mørk energi." Kunne accelerationen i
stedet være tidens svanesang?
Det kunne se ud, som om tiden på dette sene trin er svundet ind til intethed. Men en skygge af tiden holder sig stadig. Selv om man ikke kan definere varighed eller årsagsmæssige sammenhænge, kan man stadig markere begivenheder med det tidspunkt, hvor de skete og lægge dem ud på en tidslinie. Adskillige grupper strengteoretikere har fornylig gjort fremskridt med, hvordan tiden kunne miste denne sidste egenskab. Emil J. Martinec og Savdeep S. Sethi fra University of Chicago og Daniel Robbins fra Texas A&M University, såvel som Horowitz, Eva Silverstein fra Stanford University og Albion Lawrence fra Brandeis University, blandt andre, har studeret, hvad der sker med tiden ved sort hul singulariteter ved brug af en af strengteoriens mest magtfulde ideer, kendt som det holografiske princip. Et hologram er en speciel type billede, der fremkalder en fornemmelse af dybde. Skønt det er fladt, er hologrammet udformet for at få det til at se ud som om, et fast objekt svæver foran en i 3-D rummet. Det holografiske princip hævder, at hele vort univers er som en holografisk projektion. Et komplekst system af vekselvirkende kvantepartikler kan fremkalde en fornemmelse af dybde - dvs., en rumlig dimension, der ikke findes i det oprindelige system. Men det omvendte gælder ikke. Ikke ethvert billede er et hologram; det skal være udformet på præcis den rette måde. Hvis man skrammer et hologram, ødelægger man illusionen. På samme måde giver ethvert partikelsystem ikke anledning til et univers som vores; systemet skal være udformet præcist, så det gør. Hvis systemet i begyndelsen mangler de nødvendige regelmæssigheder og så udvikler dem, springer den rumlige dimension i eksistens. Hvis systemet vender tilbage til uorden, forsvinder dimensionen hen, hvor den kom fra. Tænk så på en stjernes kollaps til et sort hul. Stjernen ser 3-D ud for os, men svarer til et mønster i et eller andet 2-D partikelsystem. Efterhånden som dets gravitation intensiveres, ryster det tilsvarende plane system med voksende intensitet. Når en singularitet dannes, bryder ordenen totalt sammen. Processen er analog med en smeltende isterning: vandmolekylderne går fra et regelmæssigt krystallinsk arrangement til en væskes uordentlige roderi. Så den tredje dimension smelter bogstavelig talt bort. Sådan går det også med tiden. Hvis man falder ind i et sort hul, afhænger tiden på ens ur af ens afstand fra hullets centrum, der defineres inde i den smeltende rumlige dimension. Idet den dimension falder fra hinanden, begynder ens ur at spinde ude af kontrol og det bliver umuligt at sige, at begivenheder sker på bestemte tidspunkter eller at objekter befinder sig på bestemte steder. "Den sædvanlige geometriske ide om rumtid er ophørt," siger Martinec. Hvad det betyder i praksis er, at rum og tid ikke længere giver struktur til verden. Hvis man prøver at måle objekters positioner, finder man, at de ser ud til at befinde sig på mere end et sted. Rumlig adskillelse betyder intet for dem; de springer fra et sted til et andet uden at krydse den mellemliggende afstand. Det er faktisk sådan aftrykket fra en uheldig astronaut, som passerer det sorte huls punkt for ingen tilbagevenden, dets begivenhedshorisont, kan komme tilbage ud igen. "Hvis rum og tid ikke eksisterer nær en singularitet, er begivenhedshorisonten ikke længere veldefineret," siger Horowitz. Med andre ord udtværer strengteori ikke kun den formodede singularitet og erstatter det fejlagtige punkt med noget mere acceptabelt, mens den lader resten af universet være meget som det var. Istedet afslører den et bredere nedbrud af rum- og tidsbegreberne, hvis virkninger består langt fra selve singulariteten. Men teorien kræver alligevel en oprindelig ide om tid i partikelsystemet. Forskerne prøver stadig at udvikle en ide om dynamikken, der slet ikke forudsætter tid. Indtil da klynger tiden sig stædigt til livet. Den er så dybt indgroet i fysik, så forskerne stadig mangler at forestille sig dens endelige og totale forsvinden. Videnskaben forstår det uforståelige ved at bryde det ned, ved at vise at en skræmmende rejse ikke er mere end en rækkefølge af små trin. Sådan er det med tidens ophør. Og ved at tænke over tiden kommer vi til en bedre forståelse af vor egen plads i universet som dødelige skabninger. Egenskaberne, som tiden gradvist vil miste, er forudsætninger for vor eksistens. Vi behøver tiden for at være ensrettede, så vi kan videreføre og udvikle os; vi behøver en ide om varighed og skala for at kunne danne komplekse strukturer; vi behøver årsagsmæssig orden, for at processerne skal kunne udfolde sig; vi behøver rumlig adskillelse, så vore legemer kan skabe en lille lomme af orden i verden. Efterhånden som disse kvaliteter smelter bort, så gør vor evne til at overleve det også. Tidens ophør kan være noget, vi kan forestille os, men ingen vil nogensinde opleve det direkte mere end vi kan være bevidste i øjeblikket for vor egen død. Når vore fjerne efterkommere nærmer sig tidens ophør, vil de skulle kæmpe for overlevelse i et mere og mere fjendtligt univers og deres anstrengelser vil kun fremskynde det uundgåelige. Vi er, trods alt, ikke passive ofre for tidens henfald; vi er deltagere. Når vi lever, omdanner vi energi til spildvarme og bidrager til universets tilbagegang. Tiden skal dø, for at vi kan leve.
Toward the End of Time. Emil J. Martinec, Daniel Robbins og Savdeep Sethi i
Journal of High Energy Physics, Vol. 2006, No. 8; 16. August, 2006. Fortryk
findes på Is the Accelerated Expansion Evidence of a
Forthcoming Change of Signature on the Brane? Marc Mars, José M.M. Senovilla og Raül Vera i
Physical Review D, Vol. 77, No. 2; 11. Januar, 2008. arxiv.org/abs/0710.0820 Cycles of Time: An Extraordinary New View of the Universe. Roger Penrose. Bodley Head, 2010.
*
George
Musser er stabsredaktør på Scientific American. Illustrationer af Jason Lee. Fra Could Time
End?, Scientific American, September 2010, siderne 66-73.
Den kosmiske oprindelse til tidens pil Information i det holografiske univers
|
