Što je vrijeme?
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.
Najranija računanja vremena temeljila su se na opažanjima prirodnih ciklusa. Pomoću obrazaca izmjenjivanja dana i noći, te godišnjih doba, izrađivali su se kalendari. Precizniji mjerni instrumenti, kao što su sunčani i mehanički satovi, nastali su kasnije da bi pospremili vrijeme u praktičnije napravice. No što je točno to što mjerimo? Je li vrijeme nešto što fizički postoji? Ili je samo u našim glavama? Odgovor se na prvi pogled čini očit: naravno da vrijeme postoji. Stalno se odvija oko nas i teško je zamisliti svemir bez njega.
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.
No naše razumijevanje vremena se zakompliciralo zahvaljujući Einsteinu. Njegova teorija relativnosti kaže da vrijeme prolazi za svakoga, ali ne prolazi uvijek istom brzinom za ljude u različitim situacijama, kao što su kretanje gotovo brzinom svjetlosti ili kruženje oko supermasivne crne rupe. Einstein je riješio savitljivost vremena spajajući ga s prostorom i definirajući prostor-vrijeme. Iako se može saviti, ono se ponaša na dosljedan i predvidljiv način.
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.
Činilo se da je ta teorija potvrdila da je vrijeme ušiveno u samo tkivo svemira. No postoji važno pitanje na koje nije dala potpun odgovor: zašto se kroz prostor možemo kretati u bilo kojem smjeru, a kroz vrijeme samo u jednome? Što god da radimo prošlost je uvijek tvrdoglavo iza nas. To se naziva strelica vremena.
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.
Kada kap boje za hranu padne u čašu vode instinktivno znamo da će se boja polako širiti iz kapljice i na kraju ispuniti čašu. Zamislite promatrati kako se događa suprotno. Tad bismo zaključili da se vrijeme odvija unazad. Živimo u svemiru gdje se boja za hranu širi po vodi. Ne u svemiru gdje se skuplja nazad.
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.
U fizici je to opisano drugim zakonom termodinamike. On kaže da će sustavi degradirati ili entropirati s vremenom. U našem svemiru sustavi prelaze iz uređenog u neuređeno stanje. Upravo to svojstvo svemira definira smjer strelice vremena.
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.
Ako je vrijeme toliko temeljno svojstvo trebalo bi biti u našim najosnovnijim jednadžbama koje opisuju svemir, zar ne? Trenutačno imamo dvije grupe jednadžbi koje upravljaju fizikom. Opća relativnost opisuje ponašanje vrlo velikih stvari, a kvantna mehanika pojašnjava vrlo male. Jedan od glavnih ciljeva teorijske fizike tijekom posljednjih pola stoljeća bio je pomiriti te dvije teorije u jednu temeljnu “teoriju svega”. Bilo je mnogo pokušaja - niti jedan dokazan - s različitim pogledima na vrijeme. Začudo, prijedlog poznat kao Wheeler-DeWittova jednadžba uopće ne uključuje vrijeme.
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.
Kao i sve aktualne teorije svega i ta je samo pretpostavka. No zamislimo li da se ta ili neka slična teorija lišena vremena pokazala točnom, bi li to značilo da vrijeme ne postoji, na najosnovnijoj razini? Možda je vrijeme samo vrsta iluzije nastale kao posljedica načina na koji percipiramo svemir? Još uvijek ne znamo, ali možda je to pogrešan pristup tome. Umjesto pitanja postoji li vrijeme kao temeljno svojstvo, možda bi moglo postojati kao nastalo svojstvo.
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.
Nastala svojstva su stvari koje ne postoje u pojedinačnim dijelovima sustava, ali postoje u sustavu kao cjelini. Svaka pojedinačna molekula vode nema plimu, ali cijeli ocean ima.
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?
Film dočarava protok vremena koristeći niz statičnih slika koje se glatko i neprekidno izmjenjuju. Ako je listanje slika dovoljno brzo naš mozak percipira protok vremena na temelju slijeda statičnih slika. Ni jedan kadar tog filma se ne mijenja, niti sadrži protok vremena. No on se pojavi kao posljedica toga kako su slike nanizane. Kretanje je stvarno, ali i iluzija. Bi li fizikalnost vremena nekako mogla biti slična iluzija?
Physicists are still exploring these and other questions, so we’re far from a complete explanation.
Fizičari još uvijek istražuju ova i druga pitanja. Daleko smo od potpunog objašnjenja.
At least for the moment.
Bar zasad.