کۆنترین پێوەرەکانی کات چاودێریکردنی سوڕەکانی جیهانی سرووشتی بوو، بەکارهێنانی شێوەی گۆڕانکارییەکان لە ڕۆژەوە بۆ شەو و وەرز بۆ وەرز بۆ درووستکردنی ڕۆژژمێرەکان. پێوەری وردتری کات، وەک کاتژمێری خۆری و کاتژمێری میکانیکی، دەرئەنجام گەشتنە ئەوەی کات بخەنە ناو سندوقێکەوە. بەڵام بە وردی ئەو شتە چییە کە پێوەری بۆ ئەکەین؟ ئایا کات شتێکی بەرجەستەیە کە بوونی هەبێت، یان تەنیا لە سەرماندایە؟ لە سەرەتادا لەوە دەچێت وەڵامەکە دیار بێت -- بێگومان کات بوونی هەیە؛ بە بەردەوامی شتەکانی چواردەورمان ئەگۆڕێت و قورسە گەردوون بێ بوونی کات بهێنیتە بەر چاوت. بەڵام تێگەشتنمان بۆ کات بەهۆی ئەنشتاینەوە زیاتر ئاڵۆز بوو. بیردۆزی هاوڕێژەییەکەی پێمان دەڵێت کە کات بۆ هەمووان تێدەپەڕێت، بەڵام مەرج نییە هەمووکات بە هەمان ڕێژە تێپەڕێت بۆ کەسەکانی لە دۆخی جیاوازدان، وەک ئەوانەی بە خێراییەکی نزیک لە خێرایی ڕووناکی گەشت دەکەن یان بەچواردەوری کونێکی ڕەشی گەورەدا دەسوڕێنەوە. ئەنشتاین تەم و مژەکانی کاتی ڕوونکردەوە بە تێکەڵکردنی کات لەگەڵ بۆشاییدا بۆ پێناسەکردنی بۆشایی-کات، کە دەکرێت بچەمێتەوە، بەڵام بە شێوەیەکی گونجاو، و پێشبینیکراو ڕەفتاردەکات. پێدەچوو بیردۆزەکەی ئەنشتاین ئەوە دووپات بکاتەوە کە کات چنراوەتە ناو هەموو ڕیشاڵێکی گەردوونەوە. بەڵام پرسیارێکی گەورە هەیە بە تەواوەتی وەڵامی نەداوەتەوە: چۆن دەتوانین بە هەموو ئاراستەکانی بۆشاییدا بڕۆین، بەڵام لە کاتدا تەنیا بە یەک کاتدا؟ هەرچییەک بکەین، هەمووکات ڕابردوو، هەر لە دوامانەوەیە. ئەمە پێی دەوترێت تیری کات. کاتێک نوقتەیەک لە ڕەنگی خواردن ئەکرێتە پەرداخێک ئاوەوە، بەشێوەیەکی غەریزەیی ئەزانین کە ئەو ڕەنگە دەرئەنجام لە دڵۆپەکەوە بڵاودەبێتەوە، هەتا هەموو پەرداخەکە پڕدەکات. بیهێنەرە بەرچاوت سەیری ڕوودانی پێچەوانەکە بکەیت. لێرەدا، کات دەبینین کاتێک بەرەو دواوە دەچێت. لە گەردوونێکدا دەژین کە ڕەنگی خۆراکەکە لە ئاوەکە یەتە دەرەوە، نەک گەردوونێک کە تیایدا کە پێکەوە کۆدەبێتەوە. لە فیزیادا، ئەمە وەسف دەکرێت بە دووەم یاسای جوڵەی گەرمی، کە دەڵێت سیستمەکان شێواوی وەردەگرن، یان پێوانەیی شێواوی لە سیستمێکی داخراودا، بە تێپەڕبوونی کات. سیستمەکانی گەردوونەکەمان لە ڕێکییەوە دەچن بۆ ناڕێکی، و ئەو خەسڵەتەی گەردوونیشە کە ئاڕاستەی تیری کات پێناسە دەکەن. کەواتە ئەگەر کات ئەوەندە تایبەتمەندییەکی بنەڕەتی بێت، پێویستە لە بنەڕەتیترین هاوکێشەکانیشماندا بێت لە وەسفکردنی گەردووندا، وانییە؟ لە ئێستادا دوو دەستە هاوکێشەمان هەیە کە هەموو بواری فیزیایان گرتووە. هاوڕێژەیی گشتی وەسفی ڕەفتاری شتە زۆر گەورەکان دەکات، لە کاتێکدا فیزیای کوانتەم بچووکترینەکان ڕووندەکاتەوە. یەکێک لە گەورەترین ئامانجەکانی فیزیای بیردۆزی بە درێژایی نیو سەدەی پێشوو کۆکردنەوەی هەردووکی بووە بە بیردۆزێکی بنەڕەتی "بیردۆزی هەموو شتێک." چەندین هەوڵ هەبووە --هێشتا هیچی نەسەلمێنراوە-- و بە شێوەی جیاواز مامەڵە لەگەڵ کاتدا دەکەن. بەشێوەیەکی سەیر، تێکۆشەرێک بەناوی هاوکێشەی دیلەر دیویت بەهیچ شێوەیەک، کات لەخۆناگرێت. وەک هەموو بیردۆزەکانی ئێستای هەموو شتێک، ئەو هاوکێشەیە لەگۆترە لێدانە. بەڵام وەک تاقیکردنەوەیەکی بیرلێکراوە، ئەگەر ئەو هاوکێشەیە یان هاوکێشەیەکی تری بێ کات دەرچوو کە ڕاستە، واتای ئەوە دەبێت کە کات بوونی نییە، لە بنەڕەتترین ئاستدا؟ ئایا دەکرێت کات جۆرە خەیاڵێکی درووستکراو بێت بە سنورەکانی دانراون بۆ شێوەی تێڕوانینمان بۆ گەردوون؟ هێشتا نازانین، بەڵام لەوانەیە ئەم خۆیبێت ڕێگایەکی هەڵەی بیرکردنەوە بێت لێی. لەجیاتی پرسیارکردنی ئەوەی ئەگەر کات بوونی هەبێت وەک خەسڵەتێکی بنەڕەتی، لەوانەیە بوونی هەبێت وەک خەسڵەتێکی هەڵکەوتوو. خەسڵەتە هەڵکەوتووەکان ئەو شتانەن کە خۆیان بوونیان نییە وەک پارچەی تاکی سیستمێک، بەڵام وەک سیستمێکی تەواوەتی بوونیان هەیە. بەتەنیا گەردێکی ئاو شەپۆل درووست ناکات، بەڵام زەرییایەک درووستی ئەکات. لە فلیمێکدا گۆڕانکاری درووست دەکرێت لە ڕێگەی کاتەوە بە بەکارهێنانی زنجیرەیەک وێنە کە وا دەردەکەوێت گۆڕانکارییەکی نەرم و بەردەوام هەبێت لە نێوانیاندا. ئەگەر وەک پێویست خێرا بە وێنەکاندا بڕۆیت، مێشکمان دەکرێت هەست بە تێپەڕبوونی کات بکات لە زنجیرەی وێنە نەجوڵاوەکانەوە. هیچ چوارچێوەیەکی تاکی فلیمەکە ناگۆڕێت یان تێپەڕبوونی کاتی تێدا نییە، بەڵکو خەسڵەتێکە دێتە دەرەوە لەوەی چۆن پارچەکان پێکەوە لێکدەدرێن. جوڵەکە ڕاستەقینەیە، بەڵام خەیاڵێکیشە. ئایا دەکرێت فیزیای کاتیش بەهەمان شێوە خەیاڵێک بێت؟ زانایانی فیزیا هێشتا لەمانە و لەو هاوکێشانەی تر دەکۆڵنەوە، کەواتە دوورین لە ڕوونکردنەوەیەکی تەواوەتییەوە. هیچ نەبێت بۆ ئەم ساتە.
The earliest time measurements were observations of cycles of the natural world, using patterns of changes from day to night and season to season to build calendars. More precise time-keeping, like sundials and mechanical clocks, eventually came along to put time in more convenient boxes. But what exactly is it that we’re measuring? Is time something that physically exists, or is it just in our heads? At first the answer seems obvious— of course time exists; it constantly unfolds all around us, and it’s hard to imagine the universe without it. But our understanding of time started getting complicated thanks to Einstein. His theory of relativity tells us that time passes for everyone, but doesn’t always pass at the same rate for people in different situations, like those travelling close to the speed of light or orbiting a supermassive black hole. Einstein resolved the malleability of time by combining it with space to define space-time, which can bend, but behaves in consistent, predictable ways. Einstein’s theory seemed to confirm that time is woven into the very fabric of the universe. But there’s a big question it didn’t fully resolve: why is it we can move through space in any direction, but through time in only one? No matter what we do, the past is always, stubbornly, behind us. This is called the arrow of time. When a drop of food coloring is dropped into a glass of water, we instinctively know that the coloring will drift out from the drop, eventually filling the glass. Imagine watching the opposite happen. Here, we’d recognize time as unfolding backwards. We live in a universe where the food coloring spreads out in the water, not a universe where it collects together. In physics, this is described by the Second Law of Thermodynamics, which says that systems will gain disorder, or entropy, over time. Systems in our universe move from order to disorder, and it is that property of the universe that defines the direction of time’s arrow. So if time is such a fundamental property, it should be in our most fundamental equations describing the universe, right? We currently have two sets of equations that govern physics. General relativity describes the behavior of very large things, while quantum physics explains the very small. One of the biggest goals in theoretical physics over the last half century has been reconciling the two into one fundamental “theory of everything." There have been many attempts —none yet proven— and they treat time in different ways. Oddly enough, one contender called the Wheeler-DeWitt equation, doesn’t include time at all. Like all current theories of everything, that equation is speculative. But as a thought experiment, if it or a similarly time-starved equation turned out to be true, would that mean that time doesn’t exist, at the most fundamental level? Could time just be some sort of illusion generated by the limitations of the way we perceive the universe? We don’t yet know, but maybe that’s the wrong way of thinking about it. Instead of asking if time exists as a fundamental property, maybe it could exist as an emergent one. Emergent properties are things that don’t exist in individual pieces of a system, but do exist for the system as a whole. Each individual water molecule doesn’t have a tide, but the whole ocean does. A movie creates change through time by using a series of still images that appear to have a fluid, continuous change between them. Flipping through the images fast enough, our brains perceive the passage of time from the sequence of still images. No individual frame of the movie changes or contains the passage of time, but it’s a property that comes out of how the pieces are strung together. The movement is real, yet also an illusion. Could the physics of time somehow be a similar illusion? Physicists are still exploring these and other questions, so we’re far from a complete explanation. At least for the moment.