Hva er tid? Naturens største mysterium

Tid – så selvfølgelig og så mysterius

Vi oppfatter tid som noe så grunnleggende at det nesten ikke er verdt å tenke på. Morgenen kommer, dagen går, natten faller. År etter år. Men for fysikere er tid en gåte av høyeste orden. Hva er det egentlig? Er det noe reelt, eller bare en konstruksjon oppfunnet av mennesker for å organisere opplevelsen?

I omkring to tusen år, helt til Einstein kom, antok mennesker at tid var absolutt – at tiden flekk like raskt overalt i universet. En time var en time, og en dag var en dag, uavhengig av hvor du var eller hva du gjorde. Men i 1905 viste Einstein at dette er feil. Tid er ikke absolutt; det er relativt.

Disse oppdagelsene ga opphav til nye spørsmål. Dersom tid kan løpe langsommere eller raskere avhengig av hastighet og gravitasjon, hva er tiden egentlig på et dypere nivå? Og i kvantemekanikken – på de minste skalaene av virkeligheten – ser det ut til at tid ikke en gang eksisterer slik vi forstår det.

Einsteins revolusjon: Tid som relativ

Da Albert Einstein satt alene på sitt kontor i Bern og tenkte på problemer med lys og bevegelse, kom han til en konklusjon som ville omforme fysikken: lyshastigheten er konstant for alle observatører, uavhengig av deres egen bevegelse. Dette eneste faktum leder til en uunngåelig konklusjon: tid må være relativ.

I Einsteins spesielle relativitetsteori opplevelser én observatør som beveger seg veldig fort i forhold til en annen opplever tid som løper saktere. Dette er ikke en illusjon – det er virkelig. En astronaut som lever et år i romskip som beveger seg nesten like raskt som lys, vil være ett år eldre når hun kommer tilbake, mens hundre år har gått på Jorden. Dette kalles «tidsdilatation».

I Einsteins allmenne relativitetsteori er situasjonen enda mer dramatisk. Tid løper ikke på samme hastighet rundt massive objekter som rundt normale objekter. En klokke nær et svart hull løper dramatisk saktere enn en klokke langt vekk. Tid er ikke universal – det er lokalt og avhengig av hvor du befinner deg i rom og tid.

Kvantemekanikken og tidens mysterier

Mens Einsteins relativitet handler om store skalaer – planeter, stjerner, sorte hull – og viser at tid er elastisk, handler kvantemekanikken om små skalaer – atomer, elektroner, fotoner. Og her blir ting enda merkeligere. I kvantemekanikken ser det ut til at tid ikke en gang er en grunnleggende størrelse.

Hvis du undersøker den minste forøkelse av virkeligheten – den såkalte Planck-skalaen, omtrent 10^-43 sekunder – brytes både rom og tid ned i en kaoisk «skum» av kvantumsfluktuasjoner. Tid som vi forstår det, er muligens en «emergent» egenskap – noe som oppstår fra mindre grunnleggende kvanteforhold, snarere enn noe som er fundamentalt i seg selv.

Dette oppenproblem fyller fysikerne med både fascinasjon og frustrasjon. Hvis tid ikke eksisterer på det fundamentale nivået, hvordan oppstår det? Hvorfor oppfatter vi framtid som annerledes fra fortid? Disse spørsmålene blir forsøkt besvart av teorier som «loop quantum gravity» og «string theory», men svarene er fremdeles usikker.

Tall og trender

Tid er en av fysikkens mest studerte og minst forståtte fenomener.

Professorens perspektiv på tidens mysterium

Stian Ruud er førsteamanuensis i fysikk ved Universitet i Oslo og har skrevet flere artikler om tid og relativitet. Han deler sin vurdering av hvor kunnskapen står i dag.

"Tid er som en drivende kraft som alle vet om, men ingen helt forstår. Vi vet at den oppfører seg annerledes under ekstreme forhold som hastighet eller gravity. Og på kvantmekanikkens nivå virker det til at tid kanskje ikke engang eksisterer. Det er både ydmyk og oppløftende å arbeide med slike spørsmål."

Tiden er ikke lineær – og det er fantastisk

Den moderne fysikken har avslørrt at vår oppfattelse av tid er fundamentalt feil. Tiden er ikke lineær, ikke universell, og kanskje ikke engang «virkelig» på det dypeste nivået. Men i stedet for å være demoraliserende, er dette utrolig inspirerende.

Det betyr at virkeligheten er rikere og merkeligere enn vi tidligere hadde forestilt oss. Det betyr at det finnes områder av naturvitenskapen som fortsatt er åpne, uspurte, og fulle av mysterier. Og det betyr at selv i vårt moderne informasjonssamfunn, er det fortsatt fantastiske ting å oppdage om de mest fundamentale aspekter ved tilværelsen.

Neste gang du ser på klokken din og lar tankene vanre, husk at tid selv er en gåte – og at du sannsynligvis befinner deg på et sted i universet hvor den løper enn smule anderledes enn hos noen andre. Tid er ikke det du tror.