Our website does not support Internet Explorer.

To get the best experience on our website and of our content, please use a more modern browser like Edge, Chrome, Safari or similar.

Tiden er den fjerde dimension

Fysikkens lover har løpt fra tiden

Gjennom de siste hundre årene har relativitetsteorien og kvantemekanikken feiret store triumfer – men prisen har vært at vi har mistet vår klassiske oppfatning av tid. De fysiske teoriene forteller oss nemlig at tiden ikke har noen retning, og at det ikke er forskjell på fortid, nåtid og framtid. Noen forskere mener derfor at måten vi oppfatter tid, bare er en illusjon. Men nå prøver to fysikere å gi oss nået og tidens gang tilbake.

Shutterstock

1. Gravitasjonsbølger gjenskaper nået

Klokken var ni minutter på seks om morgenen da fysikerne ved LIGO-detektorene i USA oppdaget at hele jorda rystet. Ingen andre merket noe som helst, for rystelsen var så svak at detektorenes speil bare flyttet seg en avstand som svarer til diameteren på et atom.

Men det var nok til å registrere en forskyvning i det laserlyset som hele tiden sendes mot speilene og reflekteres tilbake til detektorene. Og for fysikerne var det nok til å vite at denne dagen, 14. september 2015, ville gå over i historien.

Rystelsen var akkurat som fysikerne hadde regnet seg fram til for to svarte hull som sluker hverandre.

Hundre år tidligere, i 1915, hadde Albert Einsteins generelle relativitetsteori forutsagt at en slik begivenhet ville få såkalte gravitasjonsbølger til å rulle gjennom rommet, og det var akkurat de bølgene LIGO-detektorene hadde observert.

Da nyheten om målingene ble kjent, var det enda en triumf for relativitetsteorien, og jubelen var stor blant fysikere verden over.

Også hos professor Richard Muller, som på akkurat det tidspunktet satt ved University of California og hadde det travelt med å skrive en bok om en ny teori han har utviklet om det han kaller «tidens fysikk».

Mullers begeistring hadde imidlertid en annen årsak enn for de fleste fysikere. Selv om han, som alle fysikere, har stor respekt for relativitetsteorien, har han også et problem med den.

Muller er lei av en konsekvens som teorien fører med seg, nemlig at den utelukker at det finnes et «objektivt nå» i universet, for det innebærer at det heller ikke finnes en grense mellom fortid og framtid, og det er i direkte motstrid med den måten vi normalt opplever verden på.

Med teorien om tidens fysikk forsøker Muller å gjeninnføre det objektive nå, og beviset for at han har rett, kan kanskje finnes ved å studere effektene av gravitasjonsbølger. Derfor kunne Muller nesten ikke vente på å få fatt på dataene som LIGO-forskerne hadde samlet sammen.

Muller er bare én blant flere fysikere som arbeider for å gi oss en ny forståelse av tiden. Det store spørsmålet er: Er tidens gang en objektiv størrelse, eller er det bare den måten vi oppfatter virkeligheten på?

  • Fysikeren John Wheeler
    © SPL

    “Tid er naturens metode for å unngå at alle ting skjer på en gang"

    Fysikeren John Wheeler (1911-2008) som ironisk kommentar til våre språklige problemer ved å forklare tid uten å bruke begrepet tid.

2. Dampmaskinen ga tiden en retning

Når vi ser at porselensskår som ligger gulvet, plutselig samler seg til en kaffekopp som hopper opp i en hånd, vet vi at det ikke er virkeligheten vi er vitne til. Det er en film som går baklengs.

All erfaring forteller oss at det ikke kan skje i vår virkelige verden, mens det motsatte – at en hånd mister en kopp, som faller på gulvet og går i stykker – er helt naturlig.

I vår daglige opplevelse av tiden er den en størrelse som bare kan bevege seg framover. Den tiden som har gått, er historie, og den kan vi ikke endre på. Gjort er gjort, og spist er spist. Koppen har gått i stykker, og det beste vi kan gjøre er å si unnskyld og prøve å lime sammen skårene igjen.

Framtiden er derimot full av muligheter, og vi kan påvirke hva som vil skje fordi framtiden ikke har eksistert. Vi har dermed også en fri vilje fordi begivenhetene i den tiden som kommer, ikke er forutbestemt.

Det er derfor stor forskjell på fortid og framtid, og grensen mellom dem er det vi kaller «nået».

At tiden dermed har en retning, ble først forklart i vitenskapelig forstand i løpet av 1800-tallet. Inntil da var det ingen fysiske lover som forhindret at tiden kunne ha en annen retning og for eksempel gå baklengs. De lovene kom med utforskningen av den delen av fysikken vi kjenner som termodynamikken.

Bakgrunnen var helt praktisk. Verden sto på denne tiden midt i industrialiseringen, og ingeniører konkurrerte om å bygge den mest effektive dampmaskinen. Det gjaldt å omsette mest mulig energi fra kullet som ble skyflet inn i ovnen, til stempler og hjul i maskinen.

Energi kan opptre i flere former, for eksempel som bevegelse, lys og varme, og vi kan gjøre om den ene typen til den andre.

En viss mengde bevegelsesenergi kan gjøres fullstendig om til varme – det skjer for eksempel når vi bremser en bil i fart. Men dessverre var det umulig for ingeniørene å gjøre det motsatte: å forvandle all varmen fra ovnene til bevegelsesenergi. Forklaringen ligger i at varme skiller seg fra de andre energiformene.

I varmeenergi er atomenes bevegelser så tilfeldige og kaotiske som de kan bli, og derfor er varme et uttrykk for den høyeste graden av uorden som kan forekomme. Vi kan gjøre om en del av varmeenergien til andre energiformer, men ikke alt sammen.

Tilfeldigheten i atomenes bevegelser kalles også for «entropi», og på 1850-tallet ble det klart for fysikerne at entropien i et lukket system (som ikke påvirkes utenfra), vil vokse spontant med tiden. Eller sagt på en annen måte: Tiden er en utvikling fra orden mot uorden.

Ordet «samtidig» blir meningsløst over avstand

Den spesielle relativitetsteorien endrer tiden for objekter i bevegelse. Derfor gir det ikke mening å snakke om samtidighet over store avstander.

  • © Oliver Larsen

    KLASSISK TID gir oss et objektivt nå

    Samtidig med at du leser Illustrert Vitenskap her på jorda, er et romvesen i en fjern galakse opptatt av en bok. De to begivenhetene ligger på en felles «nå-linje».

  • © Oliver Larsen

    RELATIVISTISK TID gjør nået subjektivt

    Hvis romvesenet tar sykkelen sin og sykler mot deg, endres «nå-linjen» hans. Hans «nå» har plutselig blitt samtidig med begivenheter langt tilbake i din historie.

    Hvis romvesenet i stedet sykler vekk fra deg, endres «nå-linjen» hans slik at hans «nå» blir samtidig med begivenheter som ligger i framtiden din.

3. Ved big bang var alt i skjønneste orden

Erkjennelsen av tidens retning er formulert i termodynamikkens andre hovedsetning, men går også under navnet «loven om entropiens vekst». Loven forklarer mange av de hverdagsfenomenene vi opplever omkring oss.

Hvis vi tar ut en annen kaffekopp fra skapet, og i stedet for å miste den fyller den med kaffe og heller i en skvett fløte, vil vi se entropien vokse. Den varme, svarte kaffe og den kalde, hvite fløten blander seg og blir til en lunken, lysebrun væske. Orden har blitt til uorden.

Med loven om entropiens vekst fikk vi en fysisk forklaring på tidens natur som passer godt til opplevelsen vår av den. Den ligger helt i tråd med den klassiske forestillingen om tid som en akse vi kan plassere og ordne begivenheter på, som vi gjør når vi tegner en tidslinje.

«Tid er naturens metode til å unngå at alle ting skjer på en gang», som det er uttrykt i et berømt sitat av den amerikanske fysikeren John Wheeler.

Han har naturligvis brukt setningen med et smil, for den gir ikke helt mening når vi tenker nærmere på det. Med «på en gang» menes jo «samtidig», noe som forutsetter en bestemt oppfatning av tid. Setningen bruker altså tidsbegrepet til å definere tidsbegrepet og blir derfor meningsløs.

Wheeler har for øvrig selv forklart at han har stjålet formuleringen fra graffiti på et herretoalett, men den er et godt og finurlig eksempel på hvor vanskelig det er å håndtere begrepet tid med de begrensningene som ligger i språket.

Ideen om at tid er utviklingen fra orden mot uorden, krever at tiden har en begynnelse. Det må jo ha vært et utgangspunkt der det hersket en stor grad av orden. Det kravet kan oppfylles med den modellen om universets fødsel og utvikling de fleste kosmologene i dag bekjenner seg til.

Big bang-teorien gir nettopp universet og tiden en begynnelse, da alt var samlet i ett punkt. Det er den høyest tenkelige grad av orden. Senere har universet, i løpet av 13,8 milliarder år, vokst til sin nåværende størrelse, og mer og mer av den opprinnelige energien har blitt til varme.

Hvis universet alltid hadde eksistert, og tidens historie dermed var uendelig lang, ville all energi for lengst ha blitt til varme, og vi ville ikke ha noen støvskyer, galakser, stjerner eller planeter igjen. All masse i universet ville nemlig ha vært slukt av svarte hull og gjort om til stråling og til sjuende og sist varme.

Det har som kjent ikke skjedd enda, men det kan godt være slik det ender i en fjern framtid.

At masse kan gjøres om til energi, framgår av Einsteins kjente ligning, E = mc2, der E er energi, m er masse, og c er lysets hastighet. Den ligningen ble formulert i 1905, i forbindelse med Einsteins spesielle relativitetsteori, som ga oss en ny forståelse av hva tid er – og som samtidig åpnet opp for noen av de underlige fenomenene vi har så store problemer med å forlike oss med.

Hastighet og akselerasjon bremser tiden

Einsteins relativitetsteori medfører at en romreise kan gjøre den ene tvillingen yngre enn den andre.

4. Lange, raske reiser bremser tiden

Tvillingene Bob og Alice er født den samme dagen, men Bob er likevel fire år eldre enn Alice. Selv om det lyder som et paradoks, er det fullt mulig, ifølge relativitetsteorien.

Det krever bare at Alice i løpet av livet sitt drar på en romreise ut til den nærmeste stjernen utenfor solsystemet vårt, Alfa Centauri, og hjem igjen – og at romskipet hennes på den åtte lysår lange reisen når opp i 80 prosent av lysets hastighet.

Einsteins spesielle relativitetsteori fra 1905 forteller oss at tiden endrer seg når vi er i bevegelse. Den går langsommere, og derfor eldes Alice langsommere enn tvillingbroren, som har blitt hjemme på jorda.

Dessuten forteller Einsteins generelle relativitetsteori fra 1915 oss at også tyngdekraften får tiden til å gå langsommere. Tyngde­kraft virker på nøyaktig samme måte som akselerasjon.

Vi kjenner følelsen når vi kjører oppover i en heis. I begynnelsen, mens heisen akselererer, føles det som om vi utsettes for en sterkere tyngdekraft.

I romraketten akselererer Alice så voldsomt at effekten er mye større enn den tyngdekraften Bob opplever ved å bli på jorda.

Det er altså to effekter i spill for Alice, som begge får tiden til å gå langsommere, og derfor tar reisen bare seks år sett fra hennes synspunkt, mens Bob opplever at hun er borte i ti år. Vi kan også si at Alice har reist fire år inn i framtiden når hun lander på jorda.

Nå er det selvfølgelig et tenkt eksempel, for det er langt utenfor vår rekkevidde å reise med så høy hastighet, men de relativistiske tidseffektene spiller faktisk en rolle i hverdagen vår også.

GPS-systemet, som viser oss hvor vi befinner oss på overflaten, er basert på presise tidssignaler fra satellitter som går i bane rundt jorda. Atomklokkene om bord på satellittene er utsatt for relativistiske tidseffekter.

Dels er de i bevegelse i forhold til oss, og det får dem til å gå langsommere enn klokker nede på bakken, faktisk 7 mikrosekund langsommere per døgn; dels er de lenger fra jordas sentrum enn vi er her på bakken, og derfor påvirkes de ikke like mye av tyngdekraften.

Denne effekten trekker i motsatt retning. Den får tiden til å gå raskere og innebærer at satellittenes klokker vinner 45 mikrosekund i døgnet sammenlignet med klokker på bakken.

Til sammen betyr de to effektene at klokkene må korrigeres med 38 mikrosekund i døgnet. Hvis ikke det ble gjort, ville GPS-systemet plassere oss på feil sted, og feilen ville vokse med over ti kilometer i døgnet.

Relativitetsteorien gjør tiden til en fleksibel størrelse, som endrer seg alt etter hvor vi er og hvordan vi beveger oss.

Den dypere årsaken ligger i at lysets hastighet i det tomme rom er konstant, nemlig helt presist 299 792 458 meter per sekund, og det er samtidig den maksimale hastigheten for alle ting i universet vårt.

Hvis vi forestiller oss at Alice – mens hun er på reise i romraketten – har med seg en spesiell klokke der en lyspartikkel, altså et foton, sendes opp og ned mellom to speil, kan vi se konsekvensen for tiden.

Før hun starter raketten, må fotonet tilbakelegge avstanden mellom de to speilene, som vi for eksempel kan sette til en meter. Men så snart raketten er i bevegelse, endrer det seg. Når vi betrakter raketten og klokken utenfra, vil vi se at fotonet må tilbakelegge en lengre strekning, fordi speilene flytter seg med raketten.

I stedet for å bevege seg en meter, må fotonet kanskje tilbakelegge to meter. Når vi nå vet at lysets hastighet, c = 299 792 458 meter per sekund, er konstant, og når avstanden i meter fordobles, må sekundet nødvendigvis også endre seg. Det må bli dobbelt så langt for at ligningen fortsatt skal stemme.

Jo raskere Alice reiser, jo lenger er strekningen fotonet tilbakelegger, og desto mer strekkes tiden ut.

5. I teorien kan vi bevege oss fritt rundt i tiden

Med teoriene sine gjorde Einstein tiden til en integrert del av rommet. I stedet for det tredimensjonale rommet vi oppfatter med sansene våre, må universet betraktes som en firedimensjonal romtid, der tiden utgjør en av aksene.

Romtiden er ikke uforanderlig, men kan bøyes og krummes alt etter hvordan objekter med masse beveger seg rundt i den.

I hverdagen vår opplever vi imidlertid at tidsaksen er annerledes enn de tre romlige aksene. Vi har ganske lett for å bevege oss i forhold til de romlige aksene, som vi jo gjør når vi spaserer til bakeren eller tar en tur i en heis, men det er mye vanskeligere for oss å flytte fram oss og tilbake langs tidsaksen. Her opplever vi at vi er låst i nået.

Relativitetsteorien tillater oss å reise i framtiden, som Alice gjorde det på romreisen sin. Det krever at vi beveger oss med ufattelig høy hastighet eller tar et opphold i et sterkt gravitasjonsfelt, for eksempel i nærheten av et svart hull, og deretter vender tilbake til utgangspunktet vårt.

Men hva med tidsreiser i fortiden? Også her åpner Einsteins teorier opp for eksotiske muligheter. Romtiden kan i teorien krumme seg så mye at to områder som før lå veldig langt fra hverandre, kan bli forbundet av en liten bro, et såkalt ormehull.

Hvis slike ormehull eksisterer, vil de ikke bare være en snarvei mellom to ulike steder, men også mellom to ulike tider, og det vil derfor være mulig å reise tilbake i tid.

I praksis vil det imidlertid være uhyre vanskelig, for ormehull vil være ekstremt ustabile, og det vil kreve store mengder av et fortsatt ukjent stoff med negativ energi å holde dem åpne. Hvis det likevel skulle lykkes, vil det føre til alle mulige paradokser.

Hva vil det for eksempel skje hvis du reiser tilbake i tid og dreper besteforeldrene dine før de har fått foreldrene dine? Da vil du ikke finnes selv og derfor ikke kunne reise tilbake i tid og utføre udåden. Det blir altså kluss i sammenhengen mellom årsak og virkning, og derfor er reiser tilbake i tid helt uforenelige med vår vanlige tidsoppfattelse.

  • Fysikeren Albert Einstein
    © SPL

    "For oss som tror på fysikken, er skillet mellom fortid, nåtid og framtid en illusjon"

    Albert Einstein (1879-1955) i et personlig brev en måned før sin død.

6. Einstein sa farvel til tidens gang

Reiser til fortiden gjennom ormehull er bare en teoretisk mulighet, og Einstein mente at ormehull ikke finnes i virkeligheten, selv om ligningene hans i prinsippet tillater det.

Derimot var han veldig opptatt av de andre konsekvensene relativitetsteorien har for tidsoppfattelsen vår. Det framgår blant annet av et av hans siste brev, et kondolansebrev Einstein skrev til familien til en nær venn, Michele Besso:

«Nå har Michele forlatt denne merkverdige verden litt før meg. Det betyr ingenting. For mennesker som oss, som tror på fysikken, er skillet mellom fortid, nåtid og framtid bare en illusjon, selv om den er seiglivet.»

Einstein og Besso ble kjent under studietiden ved den tekniske høyskolen i Zürich, og var nære venner gjennom hele livet. I Einsteins brev til Besso betrodde han sine dypeste tanker om alt fra vitenskapelige teorier, verdenspolitiske problemer og personlige bekymringer.

Spådommen om sin egen snarlige død som framgår av brevet til Bessos familie, kom til å holde stikk. Einstein døde fire uker senere, 18. april 1955.

Selv om Einstein trøstet Bessos familie med at fortid, nåtid og framtid bare er en illusjon, var det ikke helt uproblematisk for ham. Egentlig var han misfornøyd med at den spesielle relativitetsteorien er i strid med den måten vi sanser tidens gang på.

Når Einsteins teori avliver tanken om et «objektivt nå», henger det sammen med at begrepet «samtidighet» mister sin mening over store avstander.

Over små avstander, som vi opplever i dagliglivet, er samtidighet helt avgjørende for tidsoppfattelsen vår. Hvis du for eksempel sitter i en lenestol der hjemme og leser denne setningen, kan du oppleve at sønnen din i samme øyeblikk som du når til det første kommaet, mister en kaffekopp ute på kjøkkenet – og at naboens tvillinger, Alice og Bob, faller hverandre om halsen etter lang tids atskillelse like utenfor vinduet.

Alle tre begivenheter skjer i det samme «nå», og vi kan trekke en linje vinkelrett på tidsaksen og plassere alle tre begivenheter på denne «nå-linjen».

Vi kan også forestille oss at et romvesen i en fjern galakse milliarder av lysår unna i det samme øyeblikket er opptatt av å lese i en bok. Det skjer på den samme nå-linjen, og så langt gir samtidigheten mening.

Problemet oppstår hvis romvesenet legger boken fra seg og i stedet setter seg på sykkelen og begynner å bevege seg i retning av oss. Fordi tiden endrer seg for objekter i bevegelse, vil romvesenets nå-linje få en litt annen vinkel enn den hadde før.

Bevegelsen hans på sykkelen er ikke spesielt rask, så vinkelen endrer seg bare en anelse, men fordi avstanden mellom dere er så stor, får endringen likevel stor betydning. Nå-linjen hans vil krysse tidsaksen din et helt annet sted, slik at hans «nå» ifølge Einsteins ligninger vil være samtidig med begivenheter som i din verden ligger flere hundre år tilbake i tiden.

Hvis romvesenet velger å snu sykkelen og sykle i retning vekk fra oss, skjer det motsatte. Hans «nå» kommer til å være samtidig med begivenheter som i vår verden ikke har skjedd enda, men tilhører en fjern framtid.

Konsekvensen er naturligvis at det over store avstander ikke gir mening å snakke om samtidighet, fordi den er helt ulik avhengig av hvilken retning man beveger seg i og hvor raskt. Og siden alle galakser, stjerner og planeter er i bevegelse i alle mulige retninger, finnes det ikke noe universelt og objektivt «nå» – og dermed heller ikke noen grense mellom fortid og framtid.

Einsteins motvilje mot denne konsekvensen av sin egen teori kan sammenlignes med motviljen mot noen like merkverdige fenomener i den helt andre enden av skalaen, nemlig i kvantemekanikkens verden.

Relativitetsteorien stjeler vår frie vilje

I relativitetsteorien og kvantemekanikken er det ikke noe objektivt nå som skiller fortid fra framtid. All tid i universet er likestilt, og vi har derfor like lite innflytelse på framtiden som vi har på fortiden.

  • KLASSISK TID gjør framtiden åpen og fri

    VI LEVER BARE I NÅET: I vår klassiske forståelse av tid er det bare nået som er virkelig. Vi kan for eksempel si at jorda og månen akkurat nå har en bestemt plassering i forhold til hverandre. Plasseringen i fortiden kan ikke endres, og plasseringen i framtiden er i prinsippet ikke avgjort enda.

  • Relativitetsteorien tid

    RELATIVISTISK TID fryser fast framtiden

    ALLE TIDER ER LIKE VIRKELIGE: I det såkalte blokkuniverset, som bygger på våre moderne fysiske teorier, er alle tider like virkelige, slik alle romlige dimensjoner er det. Ordene fortid og framtid mister sin mening fordi det objektive nået ikke finnes, og tiden ikke har noen bestemt retning.

7. Små partikler overskrider fartsgrensen

Subatomære partikler som elektroner og fotoner oppfører seg også på måter som utfordrer tidsoppfattelsen vår.

For eksempel har de den egenskapen at de kan være i to tilstander på en gang, altså ha en rotasjon eller et såkalt spinn som går både mot venstre og høyre. Først i det øyeblikket vi måler dem, «velger» de den ene av tilstandene, tilsynelatende helt tilfeldig.

Einstein avviste at det kunne forholde seg slik med ordene «Gud spiller ikke med terninger», men mange forsøk har senere vist at det faktisk stemmer.

Partikler er i en slags dobbelttilstand helt til en måling tvinger dem til å velge. Og ikke nok med det. To partikler kan være «sammenfiltret», slik at den enes tilstand påvirker den andre. Hvis fysikerne måler tilstanden til den ene partikkelen, og den har spinn til høyre, vil den andre omgående «velge» å ha spinn til venstre.

Partiklene er altså koordinert, og det mystiske er at de fortsatt er det selv om de befinner seg langt unna hverandre – og at samordningen foregår øye­blikkelig. Men hvordan kan det skje, når ingenting, heller ikke overføring av informasjon, kan foregå raskere enn lysets hastighet, universets absolutte fartsgrense?

Hittil har ikke fysikerne funnet noe svar, men må bare innrømme at de grunnleggende reglene i relativitetsteorien, som styrer universet over store avstander, ikke gjelder i kvantemekanikkens mikroskopiske verden.

Nylig har fysikere fra USA og Canada foreslått at de sammenfiltrede partiklene kanskje koordinerer tilstandene ved å reise tilbake i tid til den gang de var i kontakt med hverandre, for så å utveksle informasjon og reise tilbake til nåtiden igjen.

Den teorien medfører de samme problemene med årsak og virkning som paradokset med å drepe besteforeldrene sine. Likevel mener fysikerne bak teorien at det gir mening hvis romtiden oppfattes som et såkalt blokkunivers.

Blokkuniverset er en forestilling om at universet kan betraktes som en blokk som inneholder alle begivenheter i hele universets levetid. Her er tiden en dimensjon på nøyaktig samme måte som de tre romlige dimensjonene. Vi kan forestille oss en stor isblokk der alle objekter og begivenheter til alle tider er frosset fast, og det gjelder både de begivenhetene vi i dagliglivet betrakter som historiske, og de som vi betrakter som framtidige.

På samme måte som materien i blokkuniverset kan eksistere ulike steder langs de romlige aksene, kan det også gjøre det langs tidsaksen. Det er ikke noe i verken relativitetsteorien eller kvantemekanikken som forhindrer det, og derfor har ikke tiden i blokkuniverset noen bestemt retning. Fortid og framtid er helt likeverdige, og objektivt sett er det ingen forskjell.

Når vi opplever at det er en grense, altså et «nå», er det bare en illusjon som oppstår i hodet vårt fordi vi befinner oss ett bestemt sted i romtiden. Framtiden har med andre ord allerede skjedd.

Dermed er blokkuniverset ikke særlig fristende hvis man liker tanken om at vi har en fri vilje. Alt er forutbestemt – dypest sett fordi det ikke finnes noe «nå» i rent tidsmessig forstand.

Det var et problem for Einstein, og det er et problem for Richard Muller, som håpet at de to svarte hullene som smeltet sammen i 2015, ville hjelpe ham å nå målet: å gjenopplive det objektive nå.

  • Fysikeren Richard Muller
    © Dan Tuffs/Getty Images

    "Rom og tid er så tett koblet at hvis du skaper mer rom, skaper du også mer tid"

    Fysikeren Richard Muller om sin egen teori om «tidens fysikk».

8. Tiden vokser i takt med rommet

Ironisk nok kan relativitetsteorien, som avlivet det objektive nået, også brukes til å gjeninnføre det. Det er i hvert fall Richard Mullers påstand i hans nye teori.

«Rom og tid er så tett forbundet i den generelle relativitetsteorien at hvis du skaper mer rom, skaper du også mer tid», som han formulerer det. Muller henviser til at universet hele tiden utvider seg, og at den utvidelsen det skaper i tiden, utgjør det objektive nået.

I Mullers teori finnes fortiden altså i den eksisterende romtiden, nåtiden skapes løpende på grunn av utvidelsen av romtiden, og framtiden finnes fortsatt ikke. Dermed gir teorien oss en fri vilje fordi framtidige begivenheter vil bli bestemt av de valgene vi treffer i den endeløse rekken av «nå» som hele tiden legger nye skiver av romtid til historien.

Ifølge Muller beveger vi oss altså ikke inn i en eksisterende framtid, for framtiden består av øyeblikk som ikke er skapt enda.

Da to svarte hull på 29 og 36 ganger solas masse smeltet sammen, ga det Muller en enestående sjanse for å teste teorien.

Denne begivenheten, i den absolutte tungvektsklassen, varte bare i noen få hundredeler av et sekund, og resultatet var et svart hull på 62 solmasser, en kolossal mengde stråling og de sensasjonelle gravitasjonsbølgene som rullet gjennom verdensrommet og ble observert av LIGO-detektorene 14. september 2015.

Sammen med en gruppe kolleger kastet Muller seg over de detaljerte dataene fra LIGO-fysikerne og regnet seg fram til at gravitasjonsbølgene må ha skapt en lokal utvidelse av rommet på flere millioner kubikkilometer, som ifølge teorien hans svarer til at det samtidig ble skapt en ekstra tid på 0,0012 sekunder.

Vi kan forestille oss utvidelsen i romtiden som det som skjer når vi kaster en stein i en innsjø. Steinen skaper ringer i vannet i form av bølger, som utvider arealet av overflaten.

Muller forventet at utvidelsen i romtiden ville skape en tidsforsinkelse på den siste gravitasjonsbølgen i forhold til rytmen som ble observert på de første bølgene. Dessverre viste det seg at målingene fra LIGO-detektorene hadde for stor usikkerhet til å avgjøre om Muller hadde rett.

Han mener fortsatt at det vil være mulig å bruke denne metoden, og han håper nå at LIGO-detektorene i de neste årene vil oppdage gravitasjonsbølger fra sammensmeltningen av enda større svarte hull.

Hvis Muller klarer å bekrefte teorien, vil han ha gjeninnført det universelle og objektive nået og samtidig ha bevist at opplevelsen vår av tidens gang ikke bare er en illusjon, men fysisk virkelighet.

Nye teorier gir oss nået og tidens retning tilbake

To fysikere arbeider med teorier om universet som kan bringe fysikken på linje med vår klassiske tidsoppfattelse. Det gjelder det objektive nå både som tidens retning og forskjellen på fortid og framtid.

  • Objektivt nu
    © Mikkel Juul Jensen

    TEORI 1 skiller mellom fortid og framtid

    UNIVERSETS UTVIDELSE SKAPER VÅRT NÅ: Fysikeren Richard Muller mener at det er utvidelsen av universet som skaper tidens gang. Når vi får mer rom (sort strek), får vi også mer tid (RØD strek). Dermed gjeninnfører han det objektive nå og forskjellen på fortid og framtid.

  • © Mikkel Juul Jensen

    TEORI 2 gir tiden begynnelse og slutt

    DET DØENDE UNIVERSET NULLSTILLER TIDEN: Fysikeren Roger Penrose mener at når all masse i universet er slukt av svarte hull, og det bare er stråling igjen, mister universet tidsdimensjonen. Situasjonen blir omtrent som ved universets fødsel, og det vil derfor gjenføde seg selv i et nytt big bang.

9. Ny teori sender tiden tilbake til start

Mens noen vil gjenopplive tidens gang, arbeider andre for å gi oss tidens retning tilbake.

Den berømte britiske fysikeren og kosmologen Roger Penrose bekjenner seg fortsatt til prinsippene i loven om entropiens vekst, men han påpeker at det er et problem i big bang-modellen.

I den såkalte bakgrunnsstrålingen, som viser oss fordelingen av materie og energi like etter big bang, hersker det en overraskende stor grad av entropi. Det har ifølge Penrose vært en av de største gåtene i moderne kosmologi, fordi det strider mot ideen om at universet har gått fra en tilstand med ekstrem orden mot mer og mer uorden.

Nå mener han at forklaringen kan være at partiklene i universet den gang var så ekstremt varme at massen ikke spilte noen særlig rolle i forhold til den samlede energien. Og hvis vi trekker ut massen av de fysiske ligningene, gir det heller ikke lengre mening å snakke om tid, fordi tiden så å si ikke har noe å virke på.

Og omvendt: Når det ikke finnes masse, er det heller ikke noe tiden kan måles med.

«Det tidlige universet kunne ikke klokka», som Penrose uttrykker det.

Han mener at denne «tidløse» epoken på mange måter ligner forestillingen om hvordan universet vil se ut i en fjern framtid, når all masse er slukt av svarte hull, som deretter er fordampet, slik at det bare er stråling igjen. Da vil universet igjen bli uten tidsdimensjon, og uten tid og masse vil også begrepet størrelse miste sin mening.

Universet vil med andre ord verken ha klokke eller målestokk. Penrose argumenterer dermed for at «et stort gammelt univers» faktisk er det samme som «et nytt ungt univers», og at universet derfor vil nullstille tiden og gjenføde seg selv i et nytt big bang.

Hvis han har rett, er universet vårt bare ett i rekken av kanskje uendelig mange som følger etter hverandre som perler på en snor. Denne teorien gir både tiden en begynnelse og en slutt, og Penrose tror faktisk at den kan bekreftes ved å studere bakgrunnsstrålingen mer detaljert enn vi har hatt mulighet til så langt.

Både Muller og Penrose setter sin lit til sammensmeltende svarte hull. Ideen er å lete etter spor fra forgjengeren til vårt nåværende univers.

Helt mot slutten av livet har dette universet inneholdt kolossalt store svarte hull, som har smeltet sammen og har skapt gravitasjonsbølger som har rullet på kryss og tvers gjennom verdensrommet.

Gravitasjonsbølgene har skapt mønstre som kan sammenlignes med det vi ser når regndråper faller ned og skaper ringer på overflaten av en innsjø. Selv etter at det har sluttet å regne, finnes det et komplekst mønster av krusninger på overflaten, og på samme måte vil det være mønstre etter gravitasjonsbølgene lenge etter at de svarte hullene har fordampet.

Kan vi finne slike mønstre i bakgrunnsstrålingen, vil Penrose bli mannen som gir tiden retningen tilbake. Samtidig vil han også være den første som leverer et meningsfullt svar på det hittil meningsløse spørsmålet: «Hva skjedde før big bang?».

Se intervjuet med den britiske fysikeren Roger Penrose om hva som skjedde før tiden oppstod, og hva som vil skje når den slutter. Her framlegger Penrose sin dristige teori om at det helt unge og meget gamle universet dypest sett er identisk, og at det døende universet derfor vil gjenføde seg selv.

Les også:

relativitetsteorien
Relativitetsteorien

Forstå relativitetsteorien på 10 minutter

10 minutter
Einstein tavle
Relativitetsteorien

Einstein krummer hele universet

8 minutter
Einstein ung
Relativitetsteorien

Tankespinn endrer tid og avstander

6 minutter

Logg inn

Ugyldig e-postadresse
Passord er påkrevd
Vis Skjul

Allerede abonnement? Har du allerede et abonnement på magasinet? Klikk her

Ny bruker? Få adgang nå!

Nullstill passord

passowrd_reset.form.email_help
Ugyldig e-postadresse

Skriv inn passord

Vi har sendt en e-post til med en kode
Feil: Skriv inn kode

Nytt passord

Passord er påkrevd
Vis Skjul