Hva er tid?

SPØR EN FORSKER: Hva er tid? Går tiden likt overalt i universet, og kan man forestille seg at den begynte å gå baklengs?

Publisert
Det kan være ganske innviklet å prøve å forstå tiden. Visste du at den går langsommere for de som er i bevegelse? (Foto: Colourbox)
Det kan være ganske innviklet å prøve å forstå tiden. Visste du at den går langsommere for de som er i bevegelse? (Foto: Colourbox)

Tidsfakta

Sett utenfra ville det ta en person uendelig lang tid å falle inn i senteret av et sort hull.

Offeret selv ville derimot ikke oppleve det slik; for ham ville slik et fall bare ta en time.

GPS-systemer er basert på satellitter som suser rundt jorden med høy fart. Tiden går langsommere for disse satellittene enn på jorden slik det er beskrevet i relativitetsteorien. Det har man måttet kompensere for.

GPS-systemet har derfor en innebygget relativistisk korreksjon, slik at man unngår feilmålinger. Uten korreksjon ville posisjonsmålingene, etter bare én dag, ha en feil på ti kilometer.

Tid og entropi er forbundet

Den universelle tiden er et mål for hvor mye informasjon som skal til for å kunne beskrive universets samlede tilstand helt presist. Jo mer informasjon du trenger for å beskrive en tilstand, jo mindre ordnet er den.

Graden av orden er angitt ved systemets «entropi», som kan visualiseres ved hjelp av en kortstokk. En ny kortstokk, som er tatt ut av pakken, er svært velordnet.

Alle kortene ligger i sirlig rekkefølge fra ess til konge, med ruter, hjerter, kløver og spar. Orden blir avløst av uorden når kortene blandes. Etter bare én stokking må man bruke mange setninger for å beskrive hvordan kortene ligger.

– Kortene har nå høyere entropi, sier Ulrik Uggerhøj.

Tiden er noe vi alle holder øye med. Vi ser oppjaget på klokken om morgenen når vi enda en gang er kommet for sent av sted til jobben. Vi feirer fødselsdag når vi er blitt et år eldre, og begraver våre kjære når tiden deres er løpt ut.

Men hva er egentlig tid, spør en leser videnskab.dk.

Det er fysiker Ulrik Uggerhøj på Institut for Fysik og Astronomi på Aarhus universitet som får prøve å svare. Han forsker på tid og har også skrevet en populærvitenskapelig bok om begrepet.

– Man kan faktisk slett ikke definere hva tiden er, sier han og forteller at det er mange som har forsøkt seg, deriblant den amerikanske, nå avdøde fysikkprofessoren John Wheeler, som blant annet samarbeidet med Albert Einstein.

Tiden kan ikke defineres

– Wheeler forsøker å definere tid ved å si at tiden er naturens måte å unngå at alle ting skjer på én gang.

- Det lyder jo både besnærende og riktig. Men når han sier “på én gang”, så er det underforstått at det er noe som heter tid, og da begynner argumentasjonen å gå i ring, sier Uggerhøj.

Selv om tiden er et begrep det er vanskelig å definere eksplisitt, kan man ifølge Uggerhøj beskrive litt av hva det måler.

– Tid kan sies å være lik med prosesser. Tiden kan ikke gå hvis alt står stille, for da ville heller ikke en klokke eller en detektor kunne måle noe, og det gir ingen mening, sier Uggerhøj.

Universet går fra orden til uorden

Tiden ble født sammen med universet. Den begynte altså å gå ved Big Bang, for 13,6 milliarder år siden.

Da universet ble født hersket det en stor grad av orden, det vil si at man kunne beskrive universets tilstand med ganske få opplysninger. Men universet ble etter hvert mer og mer komplekst, med galakser, stjerner og planeter. Universets grad av uorden, den såkalte «entropien», vokste.

Koblingen mellom entropien og tiden ble første gang beskrevet av fysikeren Ludwig Eduard Boltzmann (1844–1906). Han fant ut at tiden utvikler seg i den retningen som øker entropien.

– I begynnelsen må det ha vært et eller annet som har trukket opp universets klokke; deretter har universet utviklet seg fra en grad av ekstrem orden til en grad av stor uorden. Man vet fortsatt ikke hva som “kickstartet” det, sier Uggerhøj.

Tiden går langsommere for objekter i bevegelse

Universet som helhet har altså en universell tid, som skrider fremover etter hvert som rommet utvider seg, men det finnes også et annet tidsbegrep, den lokale tiden.

Den tiden varierer fra objekt til objekt, avhengig av hvor raskt de beveger seg i forhold til omgivelsene, noe som er beskrevet i Einsteins relativitetsteori.

Tiden går for eksempel langsommere for en person som reiser ut gjennom rommet enn for mennesker på jorden.

– Reiser jeg ut til senteret av galaksen vår, Melkeveien, og tilbake igjen med lysets fart, vil jeg kunne gjøre det på 23 år. I mellomtiden har det gått 150.000 år på jorden. Alle venner og slektninger vil altså være borte, fordi jeg har reist fram i tiden, sier Uggerhøj.

Reiser tilbake i tid krever negativ energi

Reiser i framtiden er altså mulig. Men det er mer tvilsomt om man kan reise tilbake i tid.

Ifølge relativitetsteorien kan det eksistere såkalte ormehull, som er en slags kanal eller snarvei mellom fortid og nåtid. De kunne i så fall oppstå og forsvinne momentant, men kunne man finne en måte å holde dem åpne på, burde man i prinsippet kunne reise gjennom dem.

Men det som er mulig i teorien, er ikke nødvendigvis realiserbart, for det er utrolig mange ting som kreves.

Først må man finne et ormehull, som man deretter må blåse opp til å bli stort nok for en astronaut, forteller Uggerhøj.

Man må sørge for å holde ormehullet åpent, noe som krever svært store konsentrasjoner av negativ energi, på størrelse med det man får fra et kullkraftverk. Det må konsentreres til utstrekningen av et proton.

– Det er antagelig ikke mulig, verken nå eller i fremtiden, så reiser tilbake i tid er nok ikke en realistisk drøm, sier Uggerhøj.

Kjent fysiker kom på villspor

Tiden har så langt rullet fremover, men slik vil det ikke nødvendigvis fortsette. Noen forskere tror universet en gang i fremtiden vil begynne å trekke seg sammen. Disse teoriene har skapt en debatt om det er mulig at tiden vil begynne å gå baklengs.

En av de som har vurdert muligheten, er den berømte fysikeren Steven Hawking, som er en stjerne innenfor sitt forskningsfelt, relativitetsteorien.

– Teorien var imidlertid basert på en matematisk finurlighet. Han droppet ideen da han fikk tenkt seg om. Men det finnes teoretiske fysikere som mener at ligningene ikke beskriver virkeligheten, men er virkeligheten, og det synspunktet er jeg helt uenig i, sier Uggerhøj.

– For meg handler det om å beskrive virkeligheten. Den er det den er. Vi kan ikke si at naturen skal oppføre seg som ligningene sier. Det er omvendt. Ligningene skal oppføre seg slik naturen gjør det, og tiden fortsetter med å rulle forlengs, sier han.

Oversatt av Lars Nygaard for forskning.no.