mm

Amalie Keren Maarbjerg

Amalie er freelancejournalist og videnskabsredaktør på Point of View International. Hun interesserer sig for videnskab, religion og kultur og har skrevet til bl.a. Weekendavisen, Information og Kristeligt Dagblad. På POV skriver hun om kultur og videnskab. Amalie er født i 1986 og uddannet webdesigner og webfilminstruktør fra Kort- og Dokumentarfilmskolen i Lyngby. Kunne du lide artiklen? Så har du mulighed for støtte Amalies skriveri på POV direkte via Mobilepay på: 42209468

Donér, hvad du selv synes er rimeligt. Eller lad være, det er ganske frivilligt.

Se alle skribentens artikler

Berømt kvantefysiker: “Vores forestillinger om tiden er en illusion”

TIDSTYVERI – Mennesket har altid været fascineret af tiden – dette mystiske fænomen, der synes helt upåvirket af os, men ikke desto mindre bestemmer over vores liv. Der er bare et problem: Den tid vi forestiller os findes ikke. Den italiensk kvantefysiker og forfatter til bestselleren “Seven Brief Lessons of Physics” piller tiden, som vi kender den, fra hinanden i sin nye bog “The Order of Time”. Amalie Keren Maarbjerg har læst den.

Jeg havde engang en diskussion med en rabbiner. Emnet var den lystænding, der praktiseres af jøder fredag aften og hvornår den skulle foretages. I ortodoks jødedom er reglerne klare: Lysene tændes fredag aften, femten til tyve minutter inden solen går ned. I den reformerte gren af jødedommen, mener man imidlertid godt, at lysene kan tændes efter mørkets frembrud.

Det lyder måske som noget detaljerytteri, men indenfor jødedommen har spørgsmålet stor betydning, for lystændingen fredag aften markerer begyndelsen på sabbatten – altså intet mindre end en indtræden i et kollektivt tidsrum, jøder deler med hinanden, på tværs kulturelle og geografiske grænser. I hvert fald i teorien. Så det tidsrum er der jo ligesom nødt til at være én eller anden grad af konsensus omkring, skulle man mene.

Ser man rent naturvidenskabeligt på det, går det dog hurtigt op for én, at sådan et kollektivt tidsrum dog nok også kun kan eksistere netop i teorien eller i en form for kollektiv bevidsthed. Dels fordi dag og nat som bekendt falder på forskellige tidspunkter verden over, og dels fordi man end ikke indenfor de samme fire vægge, kan tale om én tid. (Stiller du ét ur på gulvet og ét på et bord ved siden af, vil de gå med forskellig hastighed – om end forskellen vil være mikroskopisk).

Hvad hvis den måde, vi oplever tiden på, er en illusion? En mental konstruktion, der først og fremmest er et produkt af vores egen biologi?

Ikke desto mindre findes forestillingen om tiden – forstået som en uafhængig, uforanderlig understrøm i verden – overalt. Og det er der gode grunde til, for sådan en forestilling tillader os jo at se verdenshistorien – og vores egne liv – som nogenlunde organiserede forløb af hændelser, hvor årsag går forud for virkning, og handling forud for konsekvens – forestillinger vi næppe kunne fungere uden.

Man kan derfor helt uden at overdrive sige, at den kollektive historie vi fortæller os selv om tiden, er grundlaget for hele vores civilisation, som vi kender den, og afgørende for vores opfattelse af os selv som mennesker.

Men hvad hvis denne fortælling er grundlæggende forkert? Hvad, hvis den måde, vi oplever tiden på, er en illusion? En mental konstruktion, der først og fremmest er et produkt af vores egen biologi? Og hvad er det i så fald egentlig, der så alligevel giver os denne klare oplevelse af en tid, der går?

Det er hvad kvantefysiker, filosof og forfatter Carlo Rovelli udforsker i sin nye bog The Order of Time.

Tiden har hverken enhed eller retning

Den klassiske fysiks forståelse af tid stammer helt tilbage fra den tidligste astronomi. Antikkens astronomer beskrev planeternes bevægelser i tid, og fra Newton til Schrödinger (ham med den stakkels kat i kassen) har man derfor markeret tid med bogstavet “t” – et t, der dækker over såkaldt proper time – altså den tid, man kan måle med et givent ur.

Der er altså en klar sammenhæng mellem varme og vores oplevelse af en tid, der går.

Det gjorde jo alting dejlig nemt, sådan at have en pæn, velopdragen tid. En fast enhed på linje med fx. længde og masse, som man kunne regne med. Den orden fik Einstein dog pillet godt og grundigt ved. Tiden, fandt han ud af, var ikke én, men mange. Faktisk findes der en unik tid for hvert eneste punkt i rummet, hvorfor han da også begyndte at måle, ikke tiden, men tidspunkters forhold til hinanden. Dermed melder spørgsmålet sig jo: Hvis verden er fuld af forskellige tider, hvilken tid er så den rigtige – altså den, t skal fastsættes som?

Det spørgsmål giver dog ikke nogen mening. Alle tider er lige rigtige, og med den erkendelse skred altså stille og roligt det videnskabelige grundlag for ideen om tidens enhed.

Det var måske strengt taget til at leve med. Vi kunne jo tilpasse os – og har gjort det med succes. At tiden er mange, får os næppe heller til at stille spørgsmål ved hele vores eksisterende verdensbillede. Langt sværere at sluge er en anden af fysikkens erkendelser; nemlig dén, at tiden heller ikke har nogen retning. Carlo Rovelli forklarer:

Alle fysikkens love er reversible – dvs. de kan gå begge veje. Fra Newtons mekaniske love til Heisenberg, Schrødinger og Diracs kvantemekanik. Alle – undtagen dem, der handler om varme. Og pudsigt nok ses forskellen mellem fortid og fremtid kun der, hvor der produceres netop varme!. Fx. i vores hoveder, når vi spekulerer over tidens væsen! Der er altså en klar sammenhæng mellem varme og vores oplevelse af en tid, der går.

Det var den tyske fysiker Rudolf Clausius (1822 – 1888), der opdagede dette særlige kendetegn ved varme. Han kaldte fænomenet entropi (fra det græske ord for transformation) og formulerede dens lov: Hvis intet i omgivelserne ændres, kan varme ikke vandre fra et koldt til et varmt legeme.

Vi stirrer os blinde på verden

Entropi – eller varme – og dét, vi oplever som tid, hænger altså uløseligt sammen. Og hvordan så det? For at forstå det, skal vi rundt om et andet af fysikkens ikoner – Ludwig Boltzmann – men lad os først lige zoome ind på, hvad der egentlig sker når varme opstår:

Varme kommer, som bekendt, af et højt molekylært aktivitetsniveau. Når et varmt legeme varmer et koldt legeme op, sker det ved at de aktive molekyler i det varme legeme vælter rundt og puffer gang i de sløvere molekyler i det kolde legeme. Al den puffen og masen resulterer i en stigende grad af molekylær uorden. Lidt firkantet sagt, kan man derfor også se entropi som et mål for graden af uorden.

Rovelli illustrerer: Forestil dig et spil kort. Hvis de første 26 kort i en pakke er røde og de næste 26 sorte, så kan vi sige, at kortspillet har en lav entropi – altså en lav grad af uorden. Blander vi derpå kortene vilkårligt vil vi opleve, at entropien er steget – altså at kortene er kommet i en højere grad af uorden end før. Men hvis det er rigtigt – hvis oplevelsen af tid kommer af stigende entropi – er det så ikke netop bevis for, at tiden eksisterer?

Havde vi været i stand til at fokusere på alle de forskellige måder, kortene ville kunne sorteres på – samtlige mulige konfigurationer på én gang – ja, så ville oplevelsen af tid faktisk forsvinde!

Desværre nej, og hvis vi nærstuderer kortspillet fra før, så ser vi hvorfor. Vores oplevelse af en stigende grad af uorden er ikke absolut, men relativ. Først og fremmest afhænger den af, hvad vi definerer som ”orden”, men den knytter sig også specifikt til det, vi fokuserer på. Hvis vi fx. vælger at fokusere på, i hvor høj grad kortene er sorteret efter farve, vil vi se én udvikling, mens vi, hvis vi fokuserer på andre konfigurationer – fx. nummer, rangorden eller noget helt fjerde – vil se en anden.

Foto: Dennis Skley, Flickr CC

Vores oplevelse af uorden kommer altså af dette specifikke fokus. Havde vi været i stand til at fokusere på alle de forskellige måder, kortene ville kunne sorteres på – samtlige mulige konfigureringer på én gang – ja, så ville oplevelsen af tid faktisk forsvinde, skriver Rovelli. Det formår den menneskelige hjerne dog som bekendt ikke. Vi kan ikke registrerere så enorm en kompleksitet.

Det var det, Boltzmann havde gennemskuet, og på den baggrund han opfandt udtrykket blurring – sløring. Sløring af helheden – dvs. af verdens mange forskellige konfigureringer – er et produkt vores eget begrænsede fokus. Eller for at bruge Carlo Rovellis egne ord: entropi kan forstås som den enhed, hvormed vi måler antallet af alle de forskellige konfigurationer, vores slørede syn ikke formår at skelne fra hinanden.

Den angiveligt stigende uorden, der giver os fornemmelsen af tid, er altså først og fremmest et produkt af vores måde at se på.

Nutiden findes (heller) ikke

Rovelli fortsætter uanfægtet med at fratage os vores allerkæreste illusioner. For ligesom hverken tidens enhed eller retning findes i virkeligheden, så gør nutiden det faktisk heller ikke. En af grundene til det, skal findes i det forhold, at tiden – ud over at være afhængig af, hvor på jorden vi befinder os, og hvor tæt på/langt fra masse vi er – også afhænger af, om vi står stille eller er i bevægelse.

Det har vi for så vidt også vidst siden Einstein: At fart sænker tidens hastighed.

Det var dog først i 1970’erne, man havde held til at påvise effekten ved at sammenligne målinger på præcisionsure ombord på fly med målinger fra ure placeret på jorden. Rovelli forklarer: Hvis én person sidder stille på en stol og en anden går rundt, så vil den gående persons ur – set ud fra en tredje persons position – gå langsommere end den siddendes. Den gående person vil ældes langsommere, tænke langsommere, og hvis hun fx. bærer på en potteplante, så vil potteplanten være længere tid om at visne.

Snarere end at tænke på nutiden – om end den altså ikke findes i relation til andre tidspunkter – må vi tænke på den som en boble, vi befinder os i, fastslår Rovelli. En boble, hvis udstrækning bestemmes af, hvor præcist vi måler tiden

Nutidens kollaps, fortæller Rovelli, handler om den fart, hvormed lys rejser, og pædagogisk som han er, illustrerer han med endnu et eksempel: Forestil dig, din søster er rejst til en fjern planet. Planeten befinder sig fire lysår fra jorden. Radiokommunikation fra hende er altså fire år om at nå frem til dig. Hvis du taler med hende og spørger, hvad hun laver netop nu, vil du således ikke få svar på hvad hun laver nu, i forhold til dig, men på hvad hun lavede for fire år siden.

Så hvordan skal du finde ud af, hvad hun laver netop nu? Kan du konkludere, at det, hun laver nu, er det, hun vil lave om fire år, når du taler med hende igen? Nej, den går ikke. For til den tid kan hun meget vel allerede være vendt hjem igen. Men spørgsmålet giver faktisk ingen mening. Der findes nemlig slet ikke et øjeblik på din søsters planet, der korresponderer med dit oplevede nu.

Snarere end at tænke på nutiden – om end den altså ikke findes i relation til andre tidspunkter – må vi derfor tænke på den som en boble, vi befinder os i, fastslår Rovelli. En boble, hvis udstrækning bestemmes af, hvor præcist vi måler tiden.

Vi kan vælge at vores boble skal omfatte hele jorden, men det ændrer ikke ved, at idéen om et nu der omfatter hele universet er en illusion.

Tidens sammenhæng bryder sammen

Vores særdeles begrænsede fokus er altså totalt bestemmende for, hvad vi oplever, ligesom den måde, vi måler tiden på, er med til at afgøre, hvordan vi oplever den. Og uanset hvilke ure vi bruger, hvor de befinder sig, om de står stille eller er i bevægelse, og uanset om de er tæt på masse eller ej, så er det de samme enheder vi måler.

Bevæger vi os imidlertid ind på Carlo Rovellis eget område, kvantefysikken, så kollapser det hele først for alvor om ørerne på os. Som det næste skal vi rundt om tre store erkendelser indenfor kvantemekanikken: Granularitet, superpositionering og betydningen af relationen imellem rumtid og masse. Løb ikke skrigende væk – endnu – det hele kommer til at give mening…

Vil vi forstå tiden, skal vi derfor ikke se verden som en skitse tegnet med fine, sammenhængende linjer. Snarere skal vi se den som et maleri af Seurat – et stort maleri, bestående af bittesmå prikker

Granularitet findes overalt i naturen og dækker over det forhold, at alting har en mindste enhed (den mindste enhed for lys er jo fx. fotonen). Den mindste målestok indenfor kvantemekanikken er den, der hedder Planck-skalaen og det mindste mål af tid hedder Planck-tid (10 i minus 44´nde, hvis man ellers kan forestille sig noget så småt).

På dette mikroskopiske niveau begynder man at kunne se kvanteeffekter på tiden – eller rettere sagt på det, der udgør tidens mindste bestanddele, for her forsvinder faktisk alle meningsfulde ideer om netop tid.

Fx. forsvinder tidens kontinuitet – altså dens vedvarende sammenhæng – hvilket har at gøre med, at de enheder vores ure måler, slet ikke findes på kvantefysisk niveau. Kvanter kan nemlig kun tage nogle helt specifikke værdier – og har det i øvrigt med at hoppe fra én værdi til en anden, som bittesmå kænguruer.

Georges Seurat, A Sunday Afternoon on the Island of La Grande Jatte, 1886

Sagt med Carlo Rovellis egne ord: Sammenhæng egentlig bare en matematisk teknik til forståelse af meget finkornede ting. Vil vi forstå tiden, skal vi derfor ikke se verden som en skitse tegnet med fine, sammenhængende linjer. Snarere skal vi se den som et maleri af Seurat – et stort maleri, bestående af bittesmå prikker.

En sky af muligheder og betydningen af relationer

Elektroner springer altså imellem forskellige værdier – dvs. de fluktuerer – og er tilmed ganske utilregnelige. Det er fx. ikke muligt at forudsige, hvor en elektron dukker op, før den faktisk har skiftet position. Fra øjeblikket mellem én position og til det øjeblik hvor elektronen har indtaget en ny, befinder den sig både ingen og alle steder – i den sky af mulige positioner, der kaldes superposition.

Ikke alene opløser kvantefysikken vores trygge oplevede rækkefølge mellem fortid, nutid og fremtid yderligere. Den foreslår også, at vi mennesker måske kun oplever tiden som vi gør, fordi vi er, hvad vi er

Det samme gør sig gældende for det såkaldte gravitationsfelt – dét der er årsag til tyngdekraften – og som samtidig er det stof rumtid er gjort af. Rumtid kan – ligesom elektroner – befinde sig i dette udefinerbare mulighedsrum – på én gang i alle positioner og i ingen. Rumtiden – eller gravitationsfeltet – er ikke statisk. Det udvider sig, trækker sig sammen og interagerer med andre felter (inkl. det felt vores fysiske verden er udgjort af ), og eftersom rumtid er den samme slags tid som den vores ure måler, betyder det altså at tiden muligvis også fluktuerer.

Alle de mulige forskellige tider (og der er som nævnt én for hvert punkt i rummet) kan altså være i superposition, hvorfor en begivenhed altså teoretisk set må kunne befinde sig i både fortid, nutid og fremtid på én gang!

Og ikke nok med det. Den måde tiden viser sig på for os mennesker kan desuden meget vel være specifik i forhold til netop det menneskelige biologiske system, men opføre sig helt anderledes i relation til anden masse og andre systemer. En given rumtid går nemlig først fra superposition til specifik position, det øjeblik den interagerer med masse, og selv da er den specifikke position muligvis kun relativ. En teori siger nemlig, at det kun er i forholdet til den specifikke masse, den har ændret position. I forhold til al anden masse har den blot indtaget en ny superposition af mulige konfigureringer.

Ikke alene opløser kvantefysikken altså vores trygge oplevede rækkefølge mellem fortid, nutid og fremtid yderligere. Den foreslår også, at vi mennesker måske kun oplever tiden som vi gør, fordi vi er hvad vi er.

Det er dog værd at bemærke, at der er forskel på virkelighed og teori, og at nogle teorier har deres begrænsninger. Fx. er det ikke muligt at lave fysiske eksperimenter på skalaen for Planck-tid. Og om end kvantemekanik uden gravitation er veldefineret, så findes der endnu ikke en endelig teori for kvantegravitation.

En verden uden tid

Men hvilken forskel gør det så alt sammen for os, der jo stadig har behov for at forstå os selv i verden? Hvordan kan alle disse knudrede tekniske forklaringer bringe os tættere på at forstå den tid, vi ikke desto mindre oplever?

Selv hvis det lykkes for mig at forstå intellektuelt, at der ingen forskel er på fortid, nutid og fremtid, hvordan skal jeg så forene den viden med min egen erfaring, der fortæller mig det stik modsatte? Hvis jeg falder på cyklen og slår mit knæ, så vil jeg stadig forstå smerten i mit knæ dagen efter som en konsekvens af mit fald – uanset hvad jeg ved eller ikke ved om teoretisk fysik.

Det anerkender Carlo Rovelli naturligvis: Ikke desto mindre mener han alligevel fysikken kan bringe os tættere på en forståelse af os selv, selvom vi må gøre nogle knuder på vores måder at tænke på og æde nogle kameler undervejs. Som Kopernikus, der måtte acceptere, at hans interesse for det fjerne himmelrum først og fremmest havde revolutioneret forståelsen af den jord, han selv befandt sig på, og vist at vi ikke altid kan stole på vores egne erfaringer.

Alt omkring os er i bevægelse, for selv de mest håndgribelige ting er dybest set processer.

Der er meget at tage ind og reflektere over i Rovellis bog – mere end man skulle tro, det var muligt at komprimere på små 214 sider. Heldigvis efterlades vi ikke midt i det rene ingenting ved endt læsning. Der er ét forhold, ingen af fysikkens erkendelser har ændret ved: At begivenheder sker.

Det kan godt være, der ikke findes en velordnet skala fra fortid til fremtid i naturens store grammatik, men det betyder ikke, at verden står stille. Tværtimod. Alt omkring os er i bevægelse, for selv de mest håndgribelige ting er dybest set processer. Begivenheder frem for genstande.

En sten er vibration af kvantefelter, et samspil af dynamikker på mikroskopisk niveau som engang vil opløses.

Det samme er en sky (kondenseret fugt som blæser med vinden), ligesom de mere abstrakte ”ting” i vores verden er det. Vores familie fx er ikke andet end et netværk af relationer, oplevelser og følelser.

Aristoteles sagde det: Tid er målingen af forandring. Og hvad er så vores opgave i den sammenhæng? Skal man tro Carlo Rovelli er det først og fremmest at forstå, at vi ikke findes i tiden i nær så høj grad, som tiden findes i os.

Carlo Rovelli, Allen Lane, 26. april 2018, 224 sider, 12,99 GBP hos Amazon

Topfoto: Momo hos Tidens Vogter. Fra operaen Momo og Tidstyvene på Det Kongelige Teater, efter roman af Michael Ende. Copyright: Miklos Szabo. Venligst udlånt af Det Kongelige Teater

Kategorier