Tänk om tidsdelen i rymd-tid kontinuumekvationen bokstavligen eliminerades? En av de senaste studierna kanske indikerar att tiden långsamt och gradvis försvinner från vårt universum och en dag kommer att förångas helt. En radikal ny teori skulle kunna förklara det kosmologiska pusslet som har lurat forskare i åratal.
Forskare har tidigare uppmätt ljuset från avlägsna exploderande stjärnor för att visa att universum expanderar, och hastigheten för denna expansion ständigt ökar. Forskare har föreslagit att dessa supernovaer flyger isär snabbare än universums åldrande. Fysiker drog också slutsatsen att en del av gravitationskraften måste dra isär galaxer och började kalla denna okända kraft "mörk energi."
Idén om att själva tiden kunde försvinna på miljarder år - och allt kommer att stoppa - föreslogs redan 2009 av professorer Jose Senovilla, Mark Mars och Raul Vera från universitetet i Baskerlandet i Bilbao och universitetet i Salamanca i Spanien. Konsekvensen av denna kardinalrörelse av tiden i sig mot slutet är en alternativ förklaring till "mörk energi" - en mystisk anti-gravitationskraft som har föreslagits för att förklara vissa kosmiska fenomen.
Men fram till idag vet ingen vad mörk energi verkligen är och var den kommer ifrån. Professor Senovilla och hans kollegor har kommit med ett otroligt alternativ. Forskare har föreslagit att helt och hållet utesluta ett sådant begrepp som mörk energi och ompröva våra åsikter. Enligt Senovilla lurar vi oss själva att tro att universum expanderar när den här tiden faktiskt avtar. På vardagsnivå kommer denna avmattning att bli omöjlig. Men om du spårar universums framsteg under miljarder år, då i kosmisk skala blir allt uppenbart. Denna förändring kommer att vara oändligt långsam ur en mänsklig synvinkel, men ur kosmologins synvinkel, vars kraft kan studera ljuset från forntida solar som lyste för miljarder år sedan, kan den lätt mätas.
Ett förslag från en grupp forskare, publicerat i tidskriften Physical Review D, utesluter mörk energi som fiktion. Istället förklarar Senovilla utseendet på acceleration genom gradvis avtagande av själva tiden.
Om tiden gradvis avtar, "och vi naivt fortsätter att använda våra ekvationer för att bestämma förändringar i expansionshastigheten relativt den normala tiden, visar den enkla modellen som visas i vårt arbete en effektiv acceleration av denna expansion."
För närvarande kan astronomer bestämma universums expansionshastighet med den så kallade "redshift" -metoden. Denna teknik bygger på förståelsen att stjärnor som rör sig bort från oss är rödare än de som rör sig i vår riktning. Forskare letar efter en viss typ av supernova, som har blivit riktmärket i detta avseende. Emellertid förutsätter noggrannheten i dessa mätningar tidsvariation i hela universum. Om tiden saktar ner, enligt den nya teorin, förvandlas vår ensamma tidsdimension långsamt till en ny rumslig dimension. Således verkar de avlägsna, gamla stjärnor som observerats av kosmologer ur vårt perspektiv vara påtagande.
Trots all sin radikalism och enastående förblir dessa idéer inte utan stöd. Gary Gibbons, en kosmolog vid University of Cambridge, säger att konceptet har sina fördelar. "Vi tror att tiden dök upp i processen med Big Bang, och om tiden kan dyka upp, så kan den försvinna - det är just motsatt effekt."
Finns det tid?
2011 antydde forskare vid Bista Research Center i Ptuj, Slovenien, att Newtons idé om tid som ett absolut värde som flödar av sig själv, samt antagandet att tid är den fjärde dimensionen i rymdtid, var felaktig. De föreslog att ersätta dessa tidsbegrepp med mer lämpliga för vår fysiska värld: tid som en kvantitativ förändringsordning.
I två artiklar publicerade i Physics Essays har Amrit Sorli, David Fiscalletti och Duchamp Klinard försökt förklara att vad vi menar med tiden faktiskt är en absolut fysisk mängd som spelar rollen som en oberoende variabel (tid, t, ofta är X-axeln i koordinatsystemet som visar utvecklingen av det fysiska systemet). Men som forskare noterar, mäter vi aldrig t. Vi mäter ett objekts frekvens och hastighet. Tiden i sig är en rent matematisk kvantitet och existerar inte fysiskt.
Denna synvinkel betyder inte att tiden inte existerar, men att tiden har mer att göra med rymden än med idén om absolut tid. Även om fyrdimensionell rymdtid ofta antas bestå av tre dimensioner av rymden och en tidsdimension, antyder forskarnas åsikt att det skulle vara mer korrekt att representera rymdtid i form av fyra dimensioner av rymden. Med andra ord, universum är "tidlös."
"Minkowski-rymden är inte tre dimensioner plus tid, utan fyra dimensioner," skrev forskarna. Uppfattningen att tiden representeras av en fysisk enhet där materialförändring inträffar ersätts av en mer bekväm vy där tiden helt enkelt är den numeriska ordningen för materialförändring. Denna uppfattning svarar bättre på den fysiska världen och förklarar bättre omedelbara fysiska fenomen: allvar, elektrostatisk interaktion, informationsöverföring under EPR-experimentet och andra."
Forskare ger ett exempel på detta tidsbegrepp genom att skildra en foton som rör sig mellan två punkter i rymden. Utrymmet mellan dem består helt av Planck-längder, det vill säga de minsta avstånd som en foton kan övervinna i taget. När en foton reser med Planck-längden beskrivs den som att reser uteslutande i rymden och inte i absolut tid. En foton kan tänkas flytta från punkt 1 till punkt 2, och dess position vid punkt 1 är "före" positionen vid punkt 2, bokstavligen, eftersom siffran 1 kommer före nummer 2 i nummerserien. Numerisk ordning motsvarar inte temporär ordning, det vill säga att siffran 1 i tiden inte existerar före siffran 2, endast numeriskt.
Utan att använda tid som den fjärde dimensionen i rymdtid, kunde den fysiska världen beskrivas mer exakt. Som påpekats av fysiker Enrico Prati i en ny studie, är Hamiltonian dynamik (ekvationer i klassisk mekanik) mycket tydligt definierad utan begreppet absolut tid.
Andra forskare noterade att den matematiska modellen för rymdtid inte motsvarar den fysiska verkligheten och föreslog att man använder ett tidlöst "rymdstillstånd", vilket skulle ge en mer exakt ram. Forskare noterade också förfalskningen av två tidsbegrepp. Till exempel kan begreppet tid som den fjärde dimensionen av rymden - som den grundläggande fysiska behållaren där ett experiment äger rum - förfalskas av ett experiment där tiden inte existerar.
Achilles och sköldpaddan
Förutom att ge en mer exakt beskrivning av den fysiska verklighetens natur, kan begreppet tid som en kvantitativ förändringsordning lösa Zenos Achilles och sköldpaddeparadoxen. I denna paradox försöker Achilles att komma ikapp med sköldpaddan i ett lopp. Men medan Achilles kan springa 10 gånger snabbare än en sköldpadda, kommer han aldrig att köra en sköldpadda, för när Achilles kör ett visst avstånd, reser sköldpaddan en tiondel av det avståndet. Således, när Achilles når den punkt där sköldpaddan var, kommer den fortfarande att vara något framåt. Även om slutsatsen att Achilles aldrig kan överskrida sköldpaddan är uppenbarligen falsk, finns det många andra förklaringar till denna paradox.
Paradoxen kan lösas genom att omdefiniera hastigheten så att hastigheten för båda löpare kommer att bestämmas av den numeriska ordningen på deras rörelser, och inte av deras rörelse och riktning i tid. Ur denna synvinkel kommer Achilles och sköldpaddan bara att röra sig genom rymden, och Achilles kommer definitivt att köra sina motståndare i rymden, men inte i absolut tid.
Några av de nyare studierna har ifrågasatt teorin om att hjärnan representerar tid som en intern "klocka" som avger neurala tics, och föreslog att hjärnan representerar tid som en rumslig fördelning genom att registrera aktiveringen av olika neurala noder. Även om vi uppfattar händelser som inträffade i det förflutna, nuet eller i framtiden, kan dessa begrepp helt enkelt vara en del av den psykologiska ramen inom vilken vi upplever materiella förändringar i rymden.
I alla fall, om denna teori kan betraktas matematiskt (i form av en lösning på problemet med tidens pil), återstår det ännu en obesvarad fråga: vad är tiden?
Ilya Khel