Upływ czasu to iluzja. Tak sugeruje fizyka kwantowa

Czy czas jest rzeczywisty?

Dla człowieka upływ czasu jest naturalnym zjawiskiem regulującym codzienne życie, wyznaczającym granice obowiązków i momentów relaksu. Istnienie czasu wydaje się niepodważalne. Ale czy na pewno? Czy czas to rzeczywista wielkość fizyczna czy jedynie pojęcie wytworzone przez nasz mózg?

Bezczasowość to stan, w którym przeszłość, teraźniejszość i przyszłość przestają istnieć jako odrębne kategorie. Koncepcja ta zyskała popularność dzięki pracy wielu fizyków teoretycznych, w tym dr. Carla Rovelliego z Centre de Physique Théorique (CPT) na Uniwersytecie Aix-Marseille we Francji. Rovelli, współpracując z innymi naukowcami, rozwijał tak zwaną teorię pętlowej grawitacji kwantowej, która próbuje połączyć ogólną teorię względności Einsteina (opisującą grawitację w skali kosmicznej) z mechaniką kwantową (opisującą zjawiska w mikroskali). W teorii tej przestrzeń i czas składają się z niepodzielnych jednostek.

Polecamy: Prędkość myślenia a rzeczywistość. Myślimy wolniej, niż sądzono

Nowa definicja czasu

Rovelli zaproponował podejście, w którym czas nie jest jednolitą miarą, lecz wynika z powiązań między zdarzeniami. Zamiast mówić „kiedy coś się dzieje”, teoria ta opisuje relacje między zdarzeniami, co pozwala lepiej zrozumieć główne mechanizmy fizyki. Jednym z najciekawszych aspektów teorii pętlowej grawitacji kwantowej jest to, że czas, jaki znamy z codziennego życia, może nie istnieć na poziomie fundamentalnym. W klasycznej fizyce jest on traktowany jak linia – uporządkowana i jednolita, płynąca z przeszłości przez teraźniejszość do przyszłości.

Wyobraźmy sobie przestrzeń jako wielką sieć złożoną z węzłów i połączeń. W teorii pętlowej grawitacji reprezentują one najmniejsze, niepodzielne fragmenty przestrzeni – tak zwane kwanty przestrzeni. W tej sieci czas nie płynie od–do, zgodnie z ruchem wskazówek zegara. Zdarzenia są powiązane w sposób, który jedynie tworzy wrażenie upływu czasu.

Przykład? Jeśli dwa obiekty oddziałują ze sobą, możemy określić ich relację, ale nie musimy przypisywać im konkretnego momentu w czasie. Czas może być po prostu efektem tych relacji w większej skali.

Upływ czasu jest tylko iluzją?

Pytanie o istnienie czasu pozostaje otwarte. Z perspektywy teorii pętlowej grawitacji kwantowej można powiedzieć, że czas to rodzaj iluzji lub konstruktu, który powstaje na wyższych poziomach organizacji wszechświata. Na poziomie fundamentalnym czas może być jedynie aspektem wynikającym z ruchu i zmian w kwantowej sieci przestrzeni.

Jeśli czas nie jest fundamentem, może to zmienić nasze rozumienie wszechświata. Zasady, które uznajemy za niezmienne, mogłyby wyglądać zupełnie inaczej w ekstremalnych warunkach, na przykład we wnętrzu czarnych dziur czy w pierwszym okresie istnienia wszechświata. Badania nad naturą czasu mogą przybliżyć nas do stworzenia tak zwanej teorii wszystkiego – spójnego opisu praw rządzących całym wszechświatem.

Czas a nasze postrzeganie rzeczywistości

Rzeczywistość bezczasowa może istnieć na poziomie kwantowym. Mechanika kwantowa traktuje czas jako „organizatora” zdarzeń, podczas gdy ogólna teoria względności pokazuje, że czas jest zmienny – rozciąga się i zmienia w zależności od prędkości oraz pola grawitacyjnego.

Nasza intuicja każe wierzyć, że czas płynie w stałym tempie i w jednym kierunku. Jednak rzeczywistość jest bardziej złożona. Wiadomo, że grawitacja spowalnia upływ czasu – zegary atomowe wykazały, że czas płynie inaczej na dnie oceanu i na szczycie Mount Everestu. Choć nie zauważamy tego w codziennym życiu, precyzyjne eksperymenty potwierdzają, że prędkość i grawitacja mają wpływ na upływ czasu.

Mechanika kwantowa idzie o krok dalej, postulując istnienie rzeczywistości bezczasowej. Zamiast traktować czas jako linię, koncepcja ta opisuje wszechświat jako zbiór możliwych stanów. To jak oglądanie klatek filmu – każda istnieje niezależnie, a wrażenie ruchu i upływu czasu pojawia się dopiero wtedy, gdy oglądamy je w sekwencji. W rzeczywistości te „klatki” mogą istnieć jednocześnie, a nasze postrzeganie czasu to wynik tego, jak interpretujemy zmienność ich stanów.

Czas a mózg

Możliwe, że pytanie o istnienie czasu nie należy do fizyki, lecz do nauk o mózgu. Nasz sposób postrzegania czasu jako strzałki wskazującej jeden kierunek może być związany z działaniem umysłu, który ułatwia nam w ten sposób organizację zdarzeń. Ostateczna odpowiedź na to pytanie może leżeć głębiej – w naszej percepcji i neurobiologii.

Polecamy: Astronomia amatorska inspiruje naukowców. Tak zbadano chmury Jowisza