Paul Davis har mycket på sitt sinne - eller snarare i sitt sinne. Som fysiker vid University of Arizona bedriver han forskning inom olika områden - från de abstrakta expanserna av teoretisk fysik och kosmologi till de mer materiella frågorna om astrobiologi, studien av livet utanför jorden. Nautilus talade med Davis, och konversationen vände sig naturligtvis till ämnet tid, som länge hade haft hans forskningsintresse. Följande är ett utdrag ur den här intervjun, lite redigerad och förkortad för tydlighets skull.
Är tidflödet verkligt, eller är det bara en illusion?
Tidsflödet är en illusion, och jag måste erkänna att jag känner få forskare och filosofer som är redo att utmana detta. Anledningen till detta blir tydlig, det är värt att fråga sig själv vad som menas med tiden. När vi säger att något som en flod rinner, betyder det att dess partikel vid ett ögonblick befann sig på en annan plats än den där den befann sig ett ögonblick tidigare. Med andra ord, det rör sig relativt tiden. Men tiden kan inte röra sig relativt tiden - det är dags. Många människor gör misstaget att tro att uttalandet om att det inte finns något tidsflöde innebär att det inte finns någon tid i sig själv. Det är nonsens. Naturligtvis finns tiden. Vi mäter det med en klocka. Klockor mäter inte tidströmmar utan tidslängder. Naturligtvis finns det perioder mellan händelser - det är exakt vad klockan mäter.
Så var kommer flödets känsla ifrån?
Låt mig ge dig ett exempel. Antag att jag står upp, vrider mig runt min axel flera gånger och fryser. I det här fallet kommer jag att ha en övertygande känsla av att hela världen kretsar kring. Jag känner att det snurrar - även om jag naturligtvis vet att jag snurrar mig själv. På liknande sätt känner jag tidflödet, även om jag vet att det inte är det. Förklaringen av denna illusion är förmodligen kopplad till något i vårt huvud och förhållandet till minnet - skiktningen av minnen och andra saker i denna ande. Således är detta bara en del av vår uppfattning och inte en egenskap av tiden själv.
En annan sak som förvirrar människor är att de tror att att förneka flödet av tid innebär att förneka orsak och verkan. Naturligtvis följer händelser i en riktad sekvens. Om du tappar ett ägg bryts det. Äggen samlas inte tillbaka. Byggnader sönderfaller från jordbävningar och växer inte ur spillror. I vardagen finns det många exempel på temporär asymmetri - det är en av egenskaperna för att vara. Det är inte en egenskap av tid i sig själv, och förklaringen av dess natur ligger i de tidigaste stadierna av universums ursprung och dess ursprungliga förhållanden. Detta är en helt annan och ganska värdig studie.
Kampanjvideo:
Tiden flyter inte. Detta är en produkt av vår psykologi.
Är tiden den primära beståndsdelen i universum?
Rymd och tid sätter gränserna inom vilka vi formulerar alla våra teorier om universums struktur, men vissa undrar över sannolikheten för att dessa egenskaper kan vara sekundära eller derivat. Kanske universums ursprungliga lagar bildas i ett visst förutrymme och tid, och rymdtid genereras av något mer primärt.
Naturligtvis uppfattar vi i vardagen en tredimensionell värld och en tidsdimension. Men med Big Bang - vi förstår inte riktigt hur Big Bang skapade universum, men vi tror att detta kan vara relaterat till kvantefysik - det är möjligt att det fenomen som vi kallar rymdtid i vanlig mening, där allt verkar tydligt uttalas, det kanske inte var det. Produkten från de tidiga stadierna av universums existens kan således inte bara vara energi och materia, utan även rymdtid i sig själv. Det vet vi inte. Detta undersöks.
Så tiden kan vara derivat?
Tanken på att dualiteten i rymdtid är en sekundär kvalitet som härrör från något enklare, något som ligger i kärnan i vårt begrepp att vara, låg i luften redan innan min karriär började. Detta var åsikten från John Wheeler, som skrev om det på 1950-talet - att det kunde finnas någon förgeometri som gav upphov till geometri på samma sätt som atomer skapar ett kontinuum av elastiska kroppar - och människor fortsätter att tänka på det.
Problemet är att vi inte kan observera detta. Oavsett hur många lämpliga matematiska modeller du hittar, verkar testning av dem hopplöst. De flesta tror att om det finns något som det här i bakgrunden av rum och tid, något som skiljer sig från vår idé om sekventiell rymd och tid, så visar detta något sig bara på den så kallade Planck-skalan, tjugo storleksordningar mindre än storleken på atomkärnan., medan våra mest exakta observationsinstrument är kapabla att bara observera många större ordningsföljder. Det är mycket svårt att föreställa sig hur vi kan studera något på Planck-skalan under några kontrollerade förhållanden.
Om det finns många universum, följer de samma klocka?
Det jämförande tidsförhållandet mellan olika observatörer på olika platser är ett komplicerat fenomen även inom samma universum. Hastigheten på en klocka, till exempel på ytan av ett svart hål, kommer att skilja sig markant från hastigheten på en klocka här på jorden. Så även i vårt universum finns det ingen vanlig tid.
Men nu har vi många universum, som var och en har sin egen tid i någon mening - du kan bara jämföra dem om det finns ett sätt att skicka ett meddelande mellan dem. Det beror på modellen för den multivers som du väljer. Det finns många av dem, men i den som oftast talas om av kosmologer - mängden bubblor som uppträder i en växande överbyggnad - finns det inget sätt att direkt jämföra klockans hastighet i olika bubblor.
Vilka av de senaste förändringarna i tidsförståelsen tycker du är de mest intressanta?
Jag är särskilt intresserad av laboratorieundersökningar av tidsuppfattning, eftersom det enligt min mening är det där snabba framsteg kan ske under de kommande åren. Till exempel finns det välkända experiment där människor i ett ögonblick påstås ha gjort ett visst fritt val, men det visade sig att detta val faktiskt gjordes något tidigare, men deras egen uppfattning av tid och deras handlingar inom en tid som förändrades efter denna händelse. När vi observerar världen verkar det som om vi ser en sekventiell och integrerad berättelse, men faktiskt hälls sensorisk information från olika uppfattningsorgan på vår hjärna, som den sammanfogar. Han bygger upp den och presenterar den som en sammanhängande berättelse och skapar en känsla av självmedvetenhet. Därför verkar det som om vi äger oss själva,och allt går smidigt och smidigt. Men i verkligheten är det mesta av det vi uppfattar en berättelse som återskapats efter händelserna.
Detta märks särskilt i situationer där människor reagerar mycket snabbare än tankens hastighet. Man måste bara komma ihåg piano eller tennisspelare för att förstå att de inte kan fatta ett medvetet beslut:”Den här bollen flyttar hit; Jag skulle åka dit och slåss mot honom. Under denna tid har signalen inte tid att nå hjärnan och sedan motorsystemet. Men de behåller denna övertygande känsla att de uppfattar världen i realtid och har kontroll över sig själva. Jag tycker att det är väldigt spännande.
Har det gjorts några genombrott i studiet av tid inom området grundläggande fysik? Jag tror nej. Nya idéer dök upp. Grundläggande frågor finns fortfarande kvar; vi har redan berört en av dem: är tiden en primär eller en härledd egenskap? Ursprunget för tidsaxeln, som är en asymmetri av tiden, är fortfarande något kontroversiellt. Vi vet att det bör övervakas fram till Big Bang, men det finns fortfarande ett antal olika frågor om det som vi inte har hittat ett definitivt svar på. Dessa är emellertid alla ganska illusoriska filosofiska och teoretiska problem än något som belyser tidsdimensionen eller dess natur.
Dessutom observerar vi våra kollegor i experimentell fysik när de arbetar för att förbättra tidsmätningen. Vid någon tidpunkt kommer det att bli så exakt att det antagligen kommer att avslöja intressanta resultat. Det finns fortfarande ett grundläggande problem - även om de flesta fysiklagar är symmetriska med avseende på tid, finns det ett antal processer förknippade med den svaga kärnkraftsinteraktionen, där en grundläggande kränkning av denna symmetri är tänkt att inträffa. Tydligen spelar detta en nyckelroll i den övergripande bilden av livet. Jag tror att det finns potential för forskning här. Så inom partikelfysik är det fortfarande möjligt att genomföra experiment som kommer att ge oss ny kunskap om denna temporära asymmetri med svag interaktion och en plats nära tidsaxeln.
John Steele
