Ano Ang Oras at Laging Sumusulong?

Isipin ang oras na tumatakbo pabalik. Ang mga tao ay magiging mas bata sa halip na mas matanda at, pagkatapos ng mahabang buhay ng unti-unting pagbabagong-buhay - hindi natutunan ang lahat ng kanilang nalalaman - sila ay magtatapos bilang isang kislap sa mga mata ng kanilang mga magulang. Ang oras na iyon bilang kinakatawan sa isang nobela ng manunulat ng science fiction na si Philip K Dick ngunit, nakakagulat, ang direksyon ng oras ay isa ring isyu na pinag-aagawan ng mga cosmologist.

Bagama't ipinapalagay natin na ang oras ay may ibinigay na direksyon, ang mga physicist ay hindi: karamihan sa mga natural na batas ay "nababaligtad ang oras" na nangangahulugang gagana rin ang mga ito kung ang oras ay tinukoy bilang tumatakbo pabalik. Kaya bakit laging umuusad ang oras? At palagi ba itong gagawin?

May simula ba ang oras?

Anumang unibersal na konsepto ng oras ay dapat na sa huli ay nakabatay sa ebolusyon ng kosmos mismo. Kapag tumingala ka sa uniberso, nakikita mo ang mga pangyayaring naganap sa nakaraan – nangangailangan ng magaan na oras upang maabot kami. Sa katunayan, kahit na ang pinakasimpleng obserbasyon ay makakatulong sa amin na maunawaan ang oras ng kosmolohikal: halimbawa ang katotohanan na ang kalangitan sa gabi ay madilim. Kung ang sansinukob ay may walang katapusan na nakaraan at walang katapusan ang lawak, ang kalangitan sa gabi ay magiging ganap na maliwanag - mapupuno ng liwanag mula sa walang katapusang bilang ng mga bituin sa isang kosmos na dati nang umiiral.

Sa loob ng mahabang panahon, inakala ng mga siyentipiko, kabilang si Albert Einstein, na ang uniberso ay static at walang katapusan. Mula noon ay ipinakita ng mga obserbasyon na sa katunayan ito ay lumalawak, at sa isang pabilis na bilis. Nangangahulugan ito na dapat itong nagmula sa isang mas compact na estado na tinatawag nating Big Bang, na nagpapahiwatig na ang oras ay may simula. Sa katunayan, kung hahanapin natin ang liwanag na nasa sapat na gulang ay makikita pa natin ang relic radiation mula sa Big Bang - ang background ng cosmic microwave. Napagtatanto na ito ay isang unang hakbang sa pagtukoy sa edad ng uniberso (tingnan sa ibaba).

Ngunit mayroong isang sagabal, ang espesyal na teorya ng relativity ni Einstein, ay nagpapakita na ang oras ay ... kamag-anak: ang mas mabilis kang gumalaw kamag-anak sa akin, ang mas mabagal na oras ay lilipas para sa iyo na may kaugnayan sa aking pang-unawa sa oras. Kaya sa ating uniberso ng lumalawak na mga kalawakan, umiikot na mga bituin at umiikot na mga planeta, iba-iba ang mga karanasan ng panahon: ang lahat ng nakaraan, kasalukuyan at hinaharap ay relatibo.

Kaya't mayroon bang unibersal na oras na maaari nating pagsang-ayon ang lahat ?

Timeline ng uniberso. Disenyo Alex Mittelmann, Coldcreation/wikimedia, CC BY-SA

Lumalabas na dahil ang uniberso ay sa karaniwan ay pareho sa lahat ng dako, at sa karaniwan ay pareho ang hitsura sa bawat direksyon, mayroong isang "kosmikong oras". Upang sukatin ito, ang kailangan lang nating gawin ay sukatin ang mga katangian ng background ng cosmic microwave. Ginamit ito ng mga cosmologist upang matukoy ang edad ng uniberso; ang kosmikong edad nito. Lumalabas na ang uniberso ay 13.799 bilyong taong gulang.

Pana ng oras

Kaya alam natin na malamang na nagsimula ang oras sa Big Bang. Ngunit may isang mapag-alala na tanong na nananatili: ano nga ba ang oras?

Upang i-unpack ang tanong na ito, kailangan nating tingnan ang mga pangunahing katangian ng espasyo at oras. Sa dimensyon ng espasyo, maaari kang sumulong at paatras; Nararanasan ito ng mga commuters araw-araw. Pero iba ang oras, may direksyon, palagi kang umuusad, hindi pabaligtad. Kaya bakit ang dimensyon ng oras ay hindi na maibabalik? Ito ay isa sa mga pangunahing hindi nalutas na problema sa pisika.

Upang ipaliwanag kung bakit ang oras mismo ay hindi maibabalik, kailangan nating hanapin ang mga proseso sa kalikasan na hindi rin maibabalik. Ang isa sa ilang mga ganoong konsepto sa pisika (at buhay!) ay ang mga bagay ay may posibilidad na maging hindi gaanong "malinis" habang lumilipas ang oras. Inilalarawan namin ito gamit ang isang pisikal na ari-arian na tinatawag na entropy na nag-e-encode kung paano nakaayos ang isang bagay.

Isipin ang isang kahon ng gas kung saan ang lahat ng mga particle ay unang inilagay sa isang sulok (isang nakaayos na estado). Sa paglipas ng panahon, natural nilang hahanapin na punan ang buong kahon (isang hindi maayos na estado) - at upang maibalik ang mga particle sa isang nakaayos na estado ay mangangailangan ng enerhiya. Ito ay hindi na mababawi. Ito ay tulad ng pag-crack ng isang itlog upang makagawa ng isang omelette – kapag ito ay kumalat at napuno ang kawali, hindi na ito babalik sa pagiging hugis-itlog. Ito ay pareho sa uniberso: habang ito ay nagbabago, ang kabuuang entropy ay tumataas.

Sa kasamaang palad, hindi iyon maglilinis sa sarili. Alex Dinovitser/wikimedia , CC BY-SA

Lumalabas na ang entropy ay isang magandang paraan upang ipaliwanag ang arrow ng oras. At bagama't tila ang uniberso ay nagiging mas maayos kaysa sa mas kaunti – mula sa isang mabangis na dagat na medyo pantay na nagkakalat ng mainit na gas sa mga unang yugto nito patungo sa mga bituin, planeta, tao at mga artikulo tungkol sa panahon – gayunpaman, posible na ito ay tumataas sa kaguluhan. Iyon ay dahil ang gravity na nauugnay sa malalaking masa ay maaaring humihila ng bagay sa tila nakaayos na mga estado - kasama ang pagtaas ng kaguluhan na sa tingin namin ay maaaring naganap na kahit papaano ay nakatago sa mga larangan ng gravitational. Kaya maaaring dumami ang kaguluhan kahit na hindi natin ito nakikita.

Ngunit dahil sa pagkahilig ng kalikasan na mas gusto ang kaguluhan, bakit nagsimula ang uniberso sa ganoong kaayusan sa unang lugar? Ito ay itinuturing pa ring isang misteryo. Ang ilang mga mananaliksik ay nangangatuwiran na ang Big Bang ay maaaring hindi pa ang simula, maaaring sa katunayan ay may "parallel universes" kung saan ang oras ay tumatakbo sa iba't ibang direksyon.

Matatapos ba ang panahon?

Ang oras ay may simula ngunit kung ito ay magkakaroon ng wakas ay depende sa likas na katangian ng madilim na enerhiya na nagiging sanhi ng paglawak nito sa bilis na pabilis. Ang bilis ng pagpapalawak na ito ay maaaring tuluyang mapunit ang uniberso, na mapipilit itong magtapos sa isang Big Rip; alternatibong madilim na enerhiya ay maaaring mabulok, baligtarin ang Big Bang at wakasan ang Uniberso sa isang Big Crunch; o ang Uniberso ay maaaring lumawak na lamang magpakailanman.

Ngunit matatapos ba ang alinman sa mga sitwasyong ito sa hinaharap? Buweno, ayon sa mga kakaibang panuntunan ng quantum mechanics, ang maliliit na random na particle ay maaaring lumabas sa isang vacuum sa isang sandali - isang bagay na patuloy na nakikita sa mga eksperimento sa particle physics. Ang ilan ay nagtalo na ang madilim na enerhiya ay maaaring magdulot ng gayong "pagbabago ng kabuuan" na nagbubunga ng isang bagong Big Bang, na nagtatapos sa ating time line at nagsisimula ng bago. Bagama't ito ay lubos na haka-haka at lubhang hindi malamang, ang alam natin ay kapag naunawaan natin ang dark energy malalaman natin ang kapalaran ng uniberso.

Kaya ano ang pinaka-malamang na resulta? Oras lang ang magsasabi.