Tiden er et merkelig fenomen, men den er i det minste forutsigbar. Den går, og vi er vant til at den bare går i én retning.

Det ser ut til å gjelde overalt. Ingen av oss har noen gang sett en knust kaffekopp sette seg sammen igjen og sette seg pent på bordet. Og i naturen våkner ikke døde dyr til live igjen.

Men for en fysiker kommer det litt an på hva du ser på.

I en ny studie har forskere fra Roskilde Universitet (RUC) gjort en fascinerende – kanskje til og med provoserende – oppdagelse: Det ser ut til at tiden kan gå baklengs i glass.

Forskerne har for første gang målt den såkalte «materiale-tiden» (på engelsk: material time) i glass.

Dette er en slags «indre klokke» i glasset som måler hvordan materialet eldes. Den går uavhengig av for eksempel klokken på håndleddet eller på veggen i laboratoriet.

Men i målingene er det ingen forskjell på om tiden går fremover eller bakover.

– I material-tiden kan vi ikke se hvilken retning tiden går. Dette har også industrielle interesser, for vi vil gjerne vite hvordan materialer eldes for å kunne bruke dem, sier Jeppe Dyre, professor i fysikk ved Roskilde Universitets Glass og Tid-gruppe og medforfatter av den vitenskapelige artikkelen.

En elegant måling

Forskergruppen fra Roskilde Universitet er interessert i hvordan glass og plast eldes. Denne gangen fikk de hjelp av kolleger fra Det tekniske universitetet i Darmstadt.

Forskerne skjøt en laser gjennom glass. Dette fikk laserlyset til å spre seg og skyte ut i ulike retninger.

Ved hjelp av et superfølsomt kamera kunne forskerne deretter se hvordan intensiteten i det lyset varierte over tid. Resultatet ble et detaljert opptak av mange små piksler som viser hvordan laserlyset har beveget seg gjennom glasset.

RUC-forskerne utarbeidet statistikk over endringene i disse pikslene.

– Vi vet at materialer som glass og plast blir mer uklare over tid, så det burde være et tydelig mønster der mindre laserlys trenger gjennom etter hvert, påpeker Peter Ditlevsen, professor i fysikk ved Niels Bohr Institutet ved Københavns Universitet, som har lest artikkelen.

Men statistikken over svingningene i laserlyset viser ingen slik utvikling. Mønsteret ser faktisk ganske likt ut enten du leser det forover eller bakover.

Du kan tenke på det som en video av en pendel som svinger den ene veien og så den andre: Uansett om du spiller av videoen forover eller bakover, ser det ganske likt ut.

– Molekylene i materialer, som for eksempel glass, er alltid i bevegelse, og det påvirker fordelingen av laserlyset, så det er en veldig elegant måte å måle materialtid på, sier Ditlevsen.

Tiden i glass

Fysikere mener ikke at glasset faktisk blir yngre.

– Mønstrene vi ser i glasset, viser at tiden kan gå baklengs, men i en helt spesiell statistisk betydning, sier Jeppe Dyre.

Forskerne kan altså ikke spole tiden tilbake. De ser på tid som ren statistikk.

Fenomenet at tiden i prinsippet kan gå tilbake – også kjent som reversibilitet – er også kjent fra andre deler av fysikken.

Naturlovene som beskriver bevegelse, ville for eksempel fungert uavhengig av om tiden gikk forover eller bakover.

Men hva er årsaken til at tiden alltid går samme vei? Fenomenet kalles entropi.

Det et mål på uorden. Og den øker alltid.

En ny kaffekopp er for eksempel i en viss orden, mens en ødelagt kopp er i mer uorden. Selv om det er favorittkoppen din, som du tar godt vare på, blir den likevel slitt over tid.

– Vi kan se på entropi litt som rot på et barnerom. Det begynner ganske ryddig med legoklossene i sin eske, dukkene i sin eske og så videre, forklarer Peter Ditlevsen.

Men jo lenger barna er der inne, jo mer rotete blir det. Hvis du filmer det, kan du se om filmen spilles av forfra eller bakfra.

Men på et eller annet tidspunkt er det så rotete at det ikke spiller noen rolle om du fortsetter å rote, for alt er over alt uansett. Det er da entropien er på sitt høyeste, og en film som er filmet baklengs, vil se ut som en film som er filmet forlengs.

– Grunnen til at det bare går i retning av uorden, er at det på en måte finnes uendelig mange flere måter ting kan være i uorden på enn i orden. Selv om du ber ungene om å rydde, havner nok legoen i bagasjerommet og Barbie i klesskapet, forklarer Ditlevsen.

– Det betyr at det rett og slett er mer sannsynlig at ting blir mer uorganisert fordi det er flere muligheter for det, men bare én måte ting kan være i orden på.

Interessant for både fysikk og industri

Selv om forskerne bak studien ikke kan påstå at de har fått tiden til å gå baklengs i vanlig forstand, er resultatene likevel av stor interesse.

– At vi i det hele tatt ser dette mønsteret, er likevel overraskende for vår forståelse av tid i fysikken. Og det fører til nye spørsmål, for eksempel om det er annerledes i andre materialer, sier Jeppe Dyre.

Selv om dette høres ut som dype spørsmål for fysikere, kan det påvirke oss i hverdagen.

Måling og forståelse av tid og hvordan ulike materialer eldes, er svært viktig for bransjer som trenger disse materialene.

Det var faktisk ikke en fysiker, men en ingeniør som oppfant «materialtidsmodellen» i 1971. Ideen om at materialer eldes uavhengig av klokken på veggen, men i forhold til hvor raskt molekylene beveger seg, brukes også i industrien for å optimalisere produksjonen.

– Så spørsmålene vi har her, er ikke bare spennende, men spiller også en praktisk rolle for hvordan industrien kan få mest mulig ut av materialer som plast og glass, sier Dyre.

Hvis du er fristet til å bli enda mer forvirret over tiden, trenger du ikke bare zoome inn på glass.

Hvis du reiser opp til Den internasjonale romstasjonen (ISS), går tiden faktisk saktere enn på jorden. Og ja, sier forskerne: Den danske astronauten Andreas Mogensen eldes faktisk litt saktere enn oss andre for øyeblikket.

Referanser:

Till Böhmer, Jeppe C. Dyre mfl.: Time reversibility during the ageing of materials. Nature Physics, 2024. (Sammendrag) Doi.org/10.1038/s41567-023-02366-z

Af Trond Ingebrigtsen og Jeppe Dyre: «Entropiens mysterium». Aktuel Naturvidenskab, 2022.

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

LES OGSÅ

Kan dette eksperimentet få et av fysikkens mest gjenstridige problemer på glid?

Det «sensasjonelle» materialet LK-99 er ikke en superleder likevel

Få med deg ny forskning

MELD DEG PÅ VÅRT NYHETSBREV HER!