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.
Primele măsurători ale timpului s-au făcut prin observarea ciclurilor din lumea naturală, folosind tiparul schimbărilor de la zi la noapte și de la anotimp la anotimp pentru a crea calendare. Instrumente de măsurare mai precise, cum ar fi ceasurile solare și ceasurile mecanice, au apărut mai apoi pentru a împărți timpul în unități mai convenabile. Dar ce anume măsurăm mai exact? Timpul există fizic, sau este doar în mintea noastră? La început, răspunsul pare evident: timpul există cu siguranță: se desfășoară constant în jurul nostru, și e greu să ne imaginăm universul fără el.
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.
Dar modul cum înțelegem timpul a început să fie complicat, datorită lui Einstein. Teoria relativității formulată de el ne spune că timpul trece pentru fiecare, dar nu trece mereu în același ritm pentru oameni aflați în situații diferite, cum ar fi cei care călătoresc cu viteza luminii sau orbitează în jurul unei găuri negre uriașe. Einstein a rezolvat problema maleabilității timpului combinându-l cu spațiul pentru a defini relația spațiu-timp, care se poate îndoi, dar se comportă consecvent și predictibil.
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.
Teoria lui Einstein părea să confirme că timpul este țesut în ițele universului. Dar există o întrebare importantă la care nu a răspuns complet: de ce în spațiu ne putem mișca în orice direcție, dar în timp doar într-una singură? Orice am face, trecutul rămâne mereu, cu încăpățânare, în spatele nostru. Aceasta se numește săgeata timpului. Când o picătură de colorant alimentar
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.
cade într-un pahar cu apă, știm, în mod instinctiv, culoarea se va prelinge din picătură, umplând în cele din urmă paharul. Imaginați-vă că se întâmplă opusul. Aici, am recunoaște timpul desfășurându-se invers. Trăim într-un univers în care colorantul alimentar se împrăștie în apă, nu într-un univers în care colorantul se adună laolaltă.
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.
În fizică, acest lucru este descris de Principiul al doilea al termodinamicii, care spune că sistemele vor dobândi dezordine sau entropie, în timp. Sistemele din universul nostru trec de la ordine la dezordine, iar această proprietate a universului indică direcția săgeții timpului.
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.
Dacă timpul este o proprietate fundamentală, ar trebui să existe în ecuațiile cele mai fundamentale care descriu universul, nu-i așa? În prezent avem două seturi de ecuații care explică fizica. Relativitatea generală descrie comportamentul lucrurilor mari, pe când fizica cuantică le explică pe cele mici. Unul dintre cele mai mari obiective ale fizicii teoretice din ultimii 50 de ani a fost să le unească pe cele două într-o „teorie a întregului”. S-au făcut multe încercări, niciuna dovedită încă, și acestea tratează timpul diferit. În mod ciudat, o încercare numită ecuația Wheeler-DeWitt nu include timpul deloc.
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.
Ca toate teoriile existente ale întregului acea ecuație este speculativă. Dar ca un exercițiu de gândire, dacă aceasta sau o ecuație similară care exclude timpul se dovedește a fi adevărată, asta ar însemna că timpul nu există, la cel mai fundamental nivel? E posibil ca timpul să fie un fel de iluzie generată de limitările felului în care percepem universul? Nu știm încă, dar probabil este greșit să gândim astfel. În loc să de întrebăm dacă timpul există ca o proprietate fundamentală poate că ar exista ca una emergentă.
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.
Proprietățile emergente nu există ca părți individuale ale unui sistem, dar există în cadrul sistemului ca un întreg. Fiecare moleculă de apă nu are un val, dar oceanul, ca întreg, are.
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?
Un film creează schimbări în timp folosind o serie de imagini statice care se schimbă fluid și continuu. Răsfoind aceste imagini suficient de repede, creierul nostru percepe trecerea timpului din secvența de imagini statice. Cadrul individual al filmului nu se schimbă și nu conține trecerea timpului, dar este o proprietate care apare când părțile sunt înșiruite. Mișcarea este reală, dar este și o iluzie. Fizica timpului ar putea fi cumva o iluzie asemănătoare?
Physicists are still exploring these and other questions, so we’re far from a complete explanation.
Fizicienii încă explorează acestea și alte necunoscute, deci suntem departe de a avea o explicație completă.
At least for the moment.
Cel puțin pentru moment.