Kas ir Laiks? Vienkāršs skaidrojums

Artur Debat / Getty Images

Fiziķi laiku definē kā notikumu virzību no pagātnes uz tagadni nākotnē. Būtībā, ja sistēma ir nemainīga, tā ir mūžīga. Laiku var uzskatīt par realitātes ceturto dimensiju, ko izmanto, lai aprakstītu notikumus trīsdimensiju telpā. Tas nav kaut kas, ko mēs varam redzēt, pieskarties vai nogaršot, bet mēs varam izmērīt tā gaitu.

Laika Bulta

Bogdans Vija / EyeEm / Getty Images

Fizikas vienādojumi darbojas vienlīdz labi neatkarīgi no tā, vai laiks virzās uz priekšu nākotnē (pozitīvs laiks) vai atpakaļ pagātnē (negatīvais laiks). Tomēr laikam dabiskajā pasaulē ir viens virziens, ko sauc par laika bulta . Jautājums par to, kāpēc laiks ir neatgriezenisks, ir viens no lielākajiem neatrisinātajiem jautājumiem zinātnē.

Viens izskaidrojums ir tāds, ka dabiskā pasaule ievēro termodinamikas likumus. The otrais termodinamikas likums norāda, ka izolētā sistēmā sistēmas entropija paliek nemainīgs vai palielinās. Ja Visumu uzskata par izolētu sistēmu, tā entropija (nekārtības pakāpe) nekad nevar samazināties. Citiem vārdiem sakot, Visums nevar atgriezties tieši tajā pašā stāvoklī, kādā tas bija agrāk. Laiks nevar pārvietoties atpakaļ.

Laika paplašināšana

zhuyufang / Getty Images

Klasiskajā mehānikā laiks visur ir vienāds. Sinhronizētie pulksteņi paliek saskaņā. Tomēr mēs zinām no Einšteina īpašās un vispārējās relativitātes teorijas, ka laiks ir relatīvs. Tas ir atkarīgs no novērotāja atskaites sistēmas. Tā rezultātā var rasties laika dilatācija , kur laiks starp notikumiem kļūst garāks (paplašināts), jo tuvāk virzās gaismas ātrumam. Kustīgie pulksteņi darbojas lēnāk nekā stacionārie pulksteņi, un efekts kļūst izteiktāks, tuvojoties kustīgajam pulkstenim gaismas ātrums . Pulksteņi lidmašīnās vai orbītā reģistrē laiku lēnāk nekā uz Zemes, miona daļiņas krītot sabrūk lēnāk, un Miķelsona-Morlija eksperiments apstiprināta garuma kontrakcija un laika dilatācija.

Ceļošana laikā

MARK GARLIKS / ZINĀTNES FOTO BIBLIOTĒKA / Getty Images

Ceļošana laikā nozīmē pārvietošanos uz priekšu vai atpakaļ dažādos laika punktos, līdzīgi kā jūs varētu pārvietoties starp dažādiem telpas punktiem. Dabā notiek lēkšana laikā. Astronauti Starptautiskajā kosmosa stacijā lec uz priekšu laikā, kad viņi atgriežas uz Zemes, jo tās kustība ir lēnāka attiecībā pret staciju.

Ideja par ceļojot atpakaļ laikā tomēr rada problēmas. Viena problēma ir cēloņsakarība vai cēlonis un sekas. Atgriešanās laikā var izraisīt īslaicīgu paradoksu. “Vectēva paradokss” ir klasisks piemērs. Saskaņā ar paradoksu, ja jūs ceļojat atpakaļ laikā un nogalināt savu vectēvu pirms mātes vai tēva dzimšanas, jūs varētu novērst savu dzimšanu. Daudzi fiziķi uzskata, ka ceļošana laikā uz pagātni nav iespējama, taču ir risinājumi laika paradoksam, piemēram, ceļošana starp paralēlie Visumi vai zaru punkti.

Laika uztvere

Katrīnas ūdenskrituma reklāma / Getty Images

Cilvēka smadzenes ir aprīkotas, lai izsekotu laikam. Smadzeņu suprahiasmatiskie kodoli ir reģions, kas atbild par ikdienas vai diennakts ritmiem. Bet neirotransmiteri un zāles ietekmē laika uztveri. Ķimikālijas, kas ierosina neironus, lai tie uzliesmo ātrāk nekā parasti, paātrina laiku, savukārt samazināta neironu izšaušana palēnina laika uztveri. Būtībā, kad šķiet, ka laiks paātrinās, smadzenes intervālā atšķir vairāk notikumu. Šajā ziņā šķiet, ka laiks patiešām lido, kad cilvēks izklaidējas.

Šķiet, ka laiks palēninās ārkārtas situācijās vai briesmās. Beiloras Medicīnas koledžas Hjūstonā zinātnieki saka, ka smadzenes patiesībā nepaātrina, bet amigdala kļūst aktīvāka. Amigdala ir smadzeņu reģions, kas veido atmiņas. Tā kā veidojas vairāk atmiņu, laiks šķiet izvilkts.

Šī pati parādība izskaidro, kāpēc šķiet, ka vecāki cilvēki uztver laiku kā ātrāku kustību nekā jaunāki. Psihologi uzskata, ka smadzenes veido vairāk atmiņu par jaunu pieredzi nekā par pazīstamām. Tā kā vēlāk dzīvē tiek uzkrāts mazāk jaunu atmiņu, šķiet, ka laiks paiet ātrāk.

Laika sākums un beigas

Bilija Karija fotogrāfija / Getty Images

Ciktāl tas attiecas uz Visumu, laikam bija sākums. Sākumpunkts bija pirms 13,799 miljardiem gadu, kad Lielais sprādziens notika. Mēs varam izmērīt kosmisko fona starojumu kā mikroviļņus no Lielā sprādziena, taču nav agrākas izcelsmes starojuma. Viens arguments par laika izcelsmi ir tāds, ka, ja tas bezgalīgi pagarinātos atpakaļ, naksnīgās debesis būtu piepildītas ar gaismu no vecākām zvaigznēm.

Vai laiks beigsies? Atbilde uz šo jautājumu nav zināma. Ja Visums paplašināsies uz visiem laikiem, laiks turpinātos. Ja notiktu jauns Lielais sprādziens, mūsu laika līnija beigtos un sāktos jauna. Daļiņu fizikas eksperimentos nejaušas daļiņas rodas no vakuuma, tāpēc nešķiet, ka Visums kļūtu statisks vai mūžīgs. To rādīs tikai laiks.

Galvenie punkti

• Laiks ir notikumu virzība no pagātnes uz nākotni.
• Laiks kustas tikai vienā virzienā. Ir iespējams virzīties uz priekšu laikā, bet ne atpakaļ.
• Zinātnieki uzskata, ka atmiņas veidošanās ir cilvēka laika uztveres pamatā.

Avoti

• Kārters, Rita. Cilvēka smadzeņu grāmata . Dorling Kindersley Publishing, 2009, Londona.
• Ričardss, E.G. Kartēšanas laiks: kalendārs un tā vēsture . Oxford University Press, 1998, Oksforda.
• Švarcs, Hermanis M. Ievads īpašajā relativitātē , McGraw-Hill Book Company, 1968, Ņujorka.