Az idő három arca
Az első meghatározás matematikai szimbólumként jelenik meg, amelyet folyamatok leírására használunk, a teniszlabdák mozgásától a radioaktív bomlásig. Itt az idő csak egy paraméter.
A második Einstein relativitáselméleteiben tűnik fel: itt az idő egy dimenzió, amely a tér három irányához csatlakozik, így kialakul a négydimenziós téridő. A múlt, jelen és jövő egyszerre léteznek — mind valósak, egymástól független pontok a téridőben. Ráadásul az idő és a gravitáció között szoros kapcsolat van: a téridő görbületét maga a tömeg és az energia alakítja.
A harmadik időfogalom a termodinamikából származik. Itt az idő egy irány: mindig a növekvő entrópia felé mutat, ami a rendezettség csökkenésével jár, például ahogy a jégkocka elolvad, vagy a labda legurul a lejtőn.
Nem hagyható figyelmen kívül, hogy bár a hétköznapi tapasztalat szerint az idő visszafordíthatatlanul halad előre, a fizika törvényei ezt nem írják elő: az egyenletek visszafelé is működnek, ami teljesen ellentmond a szubjektív élményeinknek.
Az idő nagy paradoxonja: kvantum és relativitás találkozása
A század legnagyobb elméleti fizikai erőfeszítései a relativitáselmélet és a kvantummechanika összebékítéséről szólnak. Ebből születtek a kvantumgravitációs elméletek, amelyek minden létezőt magukba foglalnak — még az időt is.
A két elképzelés azonban alapvetően különbözik: a kvantumvilágban az idő csak egy mérhető paraméter, míg a relativitáselméletben egy univerzális dimenzió.
Kísérletek történtek az egyesítésre. John Wheeler és Bryce DeWitt már 1967-ben megalkották azt az egyenletet, amelyből teljesen eltűnik az idő fogalma. Ez odáig vezet, hogy egyes kutatók szerint az idő csupán illúzió, a világegyetem legalapvetőbb törvényeiben nem létezik. Más elméletek szerint viszont az idő kvantumos természetű lehet, kicsiben darabos, hasonlóan az anyaghoz: kvantumokként léteznek az idő és a tér legapróbb egységei.
Ennek alapján megállapítható, hogy nincs általános konszenzus arról, micsoda is az idő — egy dimenzió vagy csupán mérőszám, esetleg egyirányú folyamat.
A kvantumösszefonódás és az idő érzékelése
A kvantumvilág még különösebb jelenségeket tartogat: az elektronok vagy fotonok tulajdonságai nem meghatározottak, hanem csak akkor válnak ténnyé, ha épp mérjük őket. Egy elektron lehet egyszerre két helyen, két irányban foroghat — csak a mérés pillanatában „dönt”.
Ha több elektron lép kölcsönhatásba, összefonódnak: nem külön, hanem egy kvantumrendszerként írhatók le. A legmegdöbbentőbb, hogy elég az egyik részecskét megfigyelni, a másik is automatikusan meghatározott állapotba ugrik — akármilyen távol vannak egymástól. Sőt, maga az egész univerzum elkerülhetetlenül kvantumösszefonódásba kerül a környezetével.
Ez vezet ahhoz, hogy Don Page és William Wootters 1983-ban felvetették: az idő valójában az összefonódott kvantumrendszerek sajátossága. Ha például egy kvantumóra és környezete összefonódnak, az idő leolvasásával nemcsak az órát, hanem annak környezetét is „megmérjük”, így kapjuk meg időérzetünket. Az univerzum sajátos kettőssége: belülről mérjük az időt, kívülről nézve viszont minden idő egyszerre létezik.
Az idő és az ok-okozat sorrendje a kvantumvilágban
A klasszikus fizika szerint az ok megelőzi az okozatot. Ám ha a kvantumos és relativisztikus hatások egyszerre lépnek fel, az események sorrendje is szuperpozícióba kerülhet: nem tudni, melyik történt hamarabb, vagy akár mindkettő egyszerre megtörténik.
Különösen furcsa helyzet áll elő, ha két kvantumos óra különböző magasságokban, de szuperpozícióban vannak a Föld felszíne felett: a gravitáció miatt az órák más tempóban járnak, és csak a leolvasásuk pillanatában derül ki, valójában melyik hol és mikor volt.
Ez odáig vezet, hogy elméletileg akár a jövő is befolyásolhatja a múlt eseményeit — ezt retrookozásnak nevezi a tudomány, és egyes fizikusok odáig merészkednek, hogy a kvantumos időutazás is lehetséges.
Az idő igazi arcának keresése: végső kérdések
Nem hagyható figyelmen kívül, hogy még ha sikerül is megalkotni a kvantumgravitáció igazi elméletét, az idő sokarcú marad. Lehet dimenzió, mérőszám vagy egyirányú nyíl — mindezek egyszerre. Az idő talán csak az általunk érzékelt skálán értelmezhető, miközben mikroszkopikus szinten minden egészen máshogy működik. Lehet, hogy az idő valójában nem is létezik úgy, ahogy eddig gondoltuk — vagy még ennél is mélyebben rejtőzik a valóság mélyén.
