«Kul film», konstaterer astrofysiker Peter Laursen etter nesten tre timers reising fram og tilbake i tid.

Den britiske regissøren Christopher Nolan er kinoaktuell med filmen Tenet. Og akkurat som mange av hans tidligere filmer er det litt av en nøtt.

Filmen går ut på at noen slemme mennesker i framtiden har funnet opp en teknologi som kan få ting – mennesker, patroner, pistoler, you name it – til å bevege seg baklengs i tiden.

I filmen blir det blant annet henvist til fysikere som Richard Feynman (1918–1988) og John Wheeler (1911–2008), og hele teorien om tidsreiser blir bundet opp i ideen om såkalt «omvendt entropi».

Men holder det vann rent vitenskapelig?

Vi har invitert Peter Laursen fra Niels Bohr-instituttet til å se filmen.

En ny form for tidsreise

De typiske forestillingene om tidsreiser ser slik ut:

1. Du beveger deg så utrolig fort at du begynner å bevege deg baklengs i tiden. Det bygger på (en litt spesiell del av) Einsteins relativitetsteori som sier at tid er relativ og avhengig av hastighet.
2. Du reiser inn gjennom et ormehull som skaper en snarvei i tid og rom. Det bygger også på relativitetsteorien. Ormehull kalles også «Einstein-Rosen-broer». De er aldri observert, men er basert på et kvantemekanisk fenomen. Det ser man i filmen «Interstellar».

I Tenet ser det annerledes ut. Her kan partiklene i enkelte objekter og mennesker snus (inverteres, som det kalles i filmen) gjennom en maskin, slik at de beveger seg baklengs i tid, samtidig med at alle andre ting beveger seg framover.

Det bygger på teorien om «omvendt entropi», og det ser omtrent sånn ut:

Hva er entropi?

Men hvordan var det nå det med entropi? Hva betyr det? Og hva har det med tid å gjøre?

– Det er ulike måter å definere entropi på, innleder Peter Laursen, som er astrofysiker og vitenskapsformidler ved Cosmic Dawn Center, som er en del av det danske Niels Bohr-instituttet.

– Det er et mål for et systems uorden. Et system kan være hele universet eller en avgrenset del av det – som en kopp te, et sjakkbrett eller en ball som hopper.

Hele universet er ett stort system av partikler som hele tiden beveger seg rundt på alle mulige måter.

Inne i en ballong er det et avgrenset system. Fryser vi tiden, er partiklene inne i ballongen plassert på én måte, men partiklene kunne også være plassert på en trilliard (eller et annet veldig høyt tall) andre måter.

Entropien er målet for alle disse «måtene». Og for å gjøre det enda mer komplisert, handler det ikke bare om partiklenes posisjon, men også hastighet, retning, elektronbaner og mye mer.

Entropi og tid

Så entropien er et mål for et systems uorden.

Men hva har det med tid å gjøre? Jo, termodynamikkens andre lov sier at entropien alltid stiger, forteller Peter Laursen.

– Etter hvert som tiden går, og universet utvider seg, blir det flere og flere måter partiklene kan plassere seg på. Det legges til flere brikker til sjakkbrettet, kan man si, noe som skaper flere mulige tilstander, forklarer han.

Entropien stiger altså hele tiden, og entropien er et mål for uorden. Så universet blir hele tiden mer og mer «rotete».

– Det er derfor entropien ofte blir gjort til et mål for tiden. Man sier at tidens retning er den retningen der entropien stiger, sier fysiker Ulrik Uggerhøj, som er instituttleder ved Institut for Fysik og Astronomi ved Aarhus Universitet og har skrevet flere bøker om tid.

Et klassisk bilde på hvordan entropi henger sammen med tid, er et egg.

Et egg har lav entropi. Men hvis vi mister det på gulvet, stiger entropien. Vi kan ikke få egget til å samle seg igjen, noe som betyr at entropien, som tiden, bare har én retning; framover.

Omvendt entropi er fysisk lovlig – men veldig, veldig usannsynlig

Logikken i Tenet er at hvis man på en eller annen måte kan snu entropien for et objekt, vil det bevege seg baklengs i tiden.

– Det er fysisk lovlig. Det er bare veldig, veldig usannsynlig, forteller Peter Laursen, som kommer med et eksempel.

Hvis han mister en ball, stiger entropien, fordi ballen blir varmet opp, altså at partiklene blir satt i bevegelse. Deretter vil ballen bli kjølt ned ved å avgi varme. Hvis vi kunne se infrarødt, ville vi se at den avga en masse fotoner.

Hvis vi varmet opp ballen med infrarøde fotoner, ville man i prinsippet kunne få ballen til å hoppe opp i hånden på Peter igjen, slik at det ser ut som om at den beveger seg bakover i tid.

Det samme ville vi i prinsippet kunne gjøre med et knust egg, men altså … det ville ikke være lett. Det ville til gjengjeld – teoretisk sett – være en form for omvendt entropi.

– Men det finnes, så vidt jeg vet, ikke en veldig god fysisk forklaring på hvordan det skulle være mulig. Og det blir heller ikke forklart i filmen, påpeker Laursen:

– Det er snakk om at de bruker fisjon, men det handler nok mer om hvordan de får nok energi til den store maskinen som åpenbart kan invertere entropien. Hvordan de styrer entropien, er fortsatt uklart, legger han til.

Her er en teori om hvordan omvendt entropi kunne fungere i Tenet:

Antipartikler kan ha omvendt entropi

Det er én måte å lage omvendt entropi på, men Nolan bygger ideen på en litt annen teori.

I Tenet henviser Robert Pattinsons karakter, Neil, til de to fysikerne Richard Feynman og John Wheeler. (Fun fact: Pattinson har innrømmet at han ikke forsto et dugg av filmen.)

Feynman og Wheeler er nettopp de navnene Ulrik Uggerhøj tenker på når han får høre om «omvendt entropi».

– De bygget opp en teori om at elektroner, protoner og alle andre elementærpartiklene har antipartikler, som er en slags speilbilde. De er omvendt ladet og beveger seg omvendt, forklarer Uggerhøj, som imidlertid ikke har sett filmen.

– Feynman og Wheeler hevdet at antipartikkelen er en partikkel som går bakover i tid. Og det er faktisk en helt gyldig tanke, legger han til.

Uggerhøj forteller at han selv bruker teorien om antipartikler som går tilbake i tiden når han utfører beregninger for hvordan et elektron frastøter et annet elektron.

Hvis du var laget av antipartikler, ville du detonere som en atombombe

Peter Laursen er også helt med på at det er teorien om antipartikler som danner grunnlag for filmen.

– Det er det de bygger filmen på. De sier at hvis du er laget av antipartikler, så er entropien din omvendt, og da ville du gå baklengs i tid. Det er ideen. Men den holder ikke vann, sier han.

Problemet er at når en partikkel, for eksempel et elektron, møter et antielektron, så vil de annihilere – det vil si at de vil oppløse hverandre, noe som ville utløse en masse energi.

Det er også derfor at karakteren som heter Wheeler i filmen sier til hovedpersonen, som bare heter Protagonisten, at han ikke må berøre Antagonisten (den versjonen av ham som går motsatt vei) når han går baklengs i tid.

– Problemet er bare at det bygger på en idé om at man bare vil annihilere hvis man møter sine egne antipartikler, påpeker Laursen.

– Men hvis jeg var laget av antipartikler, ville jeg ikke bare annihilere med mine egne partikler. Jeg ville annihilere det sekundet jeg gikk ut av maskinen og møtte alle de protonene, elektronene og nøytronene i luften. Jeg ville faktisk utløse en masse energi og detonere som en atombombe, forklarer han.

Laursen har regnet seg fram til at han ville utløse en energi som svarer til vel 150 megatonn TNT, eller 100 000 Hiroshima-bomber, eller 31 tsarbomber (den kraftigste bomben i historien).

Det finnes forsøk der man har brukt en partikkelakselerator til å skape antipartikler i veldig luftfattige tåkekamre. Her kan man se hvordan de i et veldig kort øyeblikk svever rundt før de annihilerer med en partikkel.

Se godt etter i denne videoen:

Ideen er litt magisk

Derfor blir det raskt litt merkelig når biler, patroner, russiske skurker og amerikanske spesialagenter beveger seg fram og tilbake i tiden i det samme rommet.

– Det er jo morsomt at de gjør et stort nummer ut av at man må ha på maske når man beveger seg baklengs i tid, men samtidig er det en masse andre ting som ikke er beskyttet. Og så er det den maskinen som inverterer entropien. Den er fortsatt litt magisk, mener han.

Ulrik Uggerhøj er heller ikke overbevist om at «omvendt entropi» er et begrep vi skal forholde oss så mye til i framtiden.

– Jeg vil mene at sjansen for at det er mulig å styre entropien på den måten i framtiden, er mikroskopisk over null. Det var en berømt fysiker ved navn John Bell som uttalte at umulighetsbeviser bare beviser én ting, og det er mangel på fantasi. Derfor vil jeg ikke si at sannsynligheten er nøyaktig null, men den er veldig, veldig liten, mener Uggerhøj.

På tross av de litt magiske løsningene er Peter Laursen begeistret for filmen:

– Jeg synes det er kult at en berømt Hollywood-regissør som Nolan har med så mye fysikk i filmene sine. Det gjør ikke noe at det ikke er perfekt. Og jeg må også innrømme at det var en del ting i filmen jeg fortsatt ikke helt forstår, legger han til.

© Videnskab.dk. Oversatt av Lars Nygaard for forskning.no. Les originalsaken på videnskab.dk her.

Nerde-bonus: La du merke til Sator-kvadranten?

Filmens tittel er et palindrom, noe som vil si at ordet er det samme forfra og bakfra.

Det er selvfølgelig en kommentar til tidsreisene i filmen. Men faktisk er det, påpeker Peter Laursen, flere hint til en mytisk gjenstand som kalles Sator-kvadranten.

Sator-kvadranten er et kjent femdobbelt palindrom som er funnet ulike steder i vesten siden den tidlige middelalderen. Noen historikere mener at var en måte kristne brukte til å kommunisere på.

• SATOR – er skurkens navn i filmen, og det betyr bonde på latin
• AREPO – er navnet på den mystiske maleren i filmen, og det antas å være et navn
• TENET – er filmens tittel, og det betyr å «holde» på latin
• OPERA – er hovedsettingen i flere av filmens scener, og det betyr å «operere» på latin
• ROTAS – er navnet på skurkens firma i filmen, og det betyr hjul på latin

«Sator Arepo Tenet Opera Rotas» betyr altså noe i retning av at «bonden Arepo har hjulet som arbeid».

– Det er vanskelig å si hva det betyr. Konsonantene i ytre ringen – S-T-R pluss den sentrale N-en – kunne også være en henvisning til Saturn som blant annet var gud for tidssykler. Og så er det morsomt at Arepo er et dataprogram som man bruker til å lage simuleringer av universet, forteller Laursen.

Les også

Slik forklarer astrofysikerne storfilmen Interstellar