1
Elhangzott a Filozófiai Vitakörben 2016. május 6-án.
Idő szerű kérdések Gesztesi Albert Az életünket érintő számtalan tényező közül az IDŐ a legfontosabb. Mi az idő? Honnan ered? Múlt/jövő aszimmetria, Több dimenziós idő? Kvanált-e? Lineáris, v. ciklikus?
A kérdés az, hogy az idő a világmindenség alapvető tulajdonsága-e, vagy egyszerűen az érzékelésünk terméke? A megfigyelés tárgyai időben különböző állapotokban találhatók, melyeket azok múlt-, jelen- és jövőbeni állapotának tekintünk. Az emberiség történelme során a különböző kultúrákban és korokban bekövetkező jelentős tényleges- és gondolati, világnézeti változásoknak megfelelően az idő mibenlétéről alkotott fogalmak is jelentősen változtak. Platón
Az idő az örökkévalóság mozgó képe.
Arisztotelész
Nincs változás idő nélkül
Szent Ágoston Mi hát az idő? Ha senki sem kérdezi, tudom; ha kérdik tőlem, s meg akarom magyarázni, nem tudom. Leibniz
Az idő az egymást követő dolgok rendje.
Newton
Az abszolút idő magában, természeténél fogva egyenletesen, minden tárgyra való vonatkozás nélkül folyik.
Kant
Az idő nem más, mint belső szemléletünk formája.
Einstein Az órák járása a gravitációs mezőktől függ, amelyeket viszont az anyag hoz létre.
2
Lenin Az idő a lét valóságos objektív formája ..[…] az idő emberi képzetének változékonysága éppoly kevéssé cáfolja meg az idő objektív valóságát, mint ahogy az anyag szerkezetéről és mozgásformáiról szerzett tudományos ismeretek változékonysága sem cáfolja meg a külső világ objektív valóságát. Hippoi Szt. Ágoston, (Aurelius Augustinus) i.sz. 354 – 430. Püspök, egyházatya, filozófus. Vallomások, XI - XIV. könyv A teremtés előtt nem volt idő, mert ez maga a teremtmény. „…ha az ég és föld előtt egyáltalán nem volt idő, […] nem lehet ott akkorról és mikorról beszélni, ahol egyáltalán nincs idő !” Az idő alapja a változandóság. Csak a jelen időt lehet mérni. „Bizonyos tudós embertől hallottam, hogy az idő a nap, hold és csillagok mozgása. Nem fogadtam el nézetét. Miért nem inkább az összes testek mozgása? Ha az égi testek nem volnának, forogna-e a fazekas korongja, ha nem volna idő?”
Fizikai idő Az idő newtoni felfogása a 17. sz. végétől egyeduralkodó szerepet játszott. Newton számára a tér és az idő abszolút, a világra ható isteni tevékenység keretei és jelei. Önmagukban, az anyagtól függetlenül létező valóságok, a jelenségeken kívül helyezkednek el. Az idő az egymás után következő jelenségeket köti össze.
3
Fontos: a klasszikus mechanika a newtoni-időn alapszik. (Az Apollo űrhajók holdraszállási programját teljes mértékben a newtoni fizikára alapozták.) Einstein szerint az idő nem abszolút, bár van saját léte (?), ez a lét anyagi természetű és teljesen esetleges. Az idő valójában a „téridő” negyedik dimenziója. Nincs abszolút egyidejűség, nincs abszolút módon múló idő: a mozgásállapottól függ.
Abszolút csak a fénysebesség. Az idő: változás. Az idő iránya: oksági összefüggések, entrópia növekedése, világegyetem tágulása. A Világegyetem ideje egyenletesen múlik-e? Órák a táguló térben.
4
Megfigyelhetően, az időnek iránya van: A múlt rögzítve és változtathatatlanul fekszik mögöttünk, míg a jövő előttünk van, s nem szükségszerűen rögzített. Ugyanakkor a fizika legtöbb törvénye un. "időtükrözés-invariáns", ami azt jelenti, hogy minden ami az időben előremozdulva megtörténhet, ugyanúgy lehetséges az időben visszafelé mozogva. Azonban időtapasztalásunk –legalább is makroszkopikus szinten - nem "időtükrözés invariáns": Poharak gyakran leesnek és összetörnek, de még soha nem láttuk, hogy a szilánkok összegyűlnének és a pohár visszaemelkedne az asztalra. Emlékezetünk van a múltról, de a jövőről nincs és nem is lehet. Érezzük, hogy a múltat nem változtathatjuk meg, de a jövőt befolyásolhatjuk. A kérdés az, hogy miért van ez így? Természetes megfigyelésünkkel egyezik a világmindenség teljes entrópiája, melyet elméletileg a kozmológiai idő mutatójának tekinthetjük. Viszont a kvantummechanikában, a gyenge nukleáris erővel kapcsolatos folyamatok nem fordíthatók meg időben. Kvantált-e az idő? Planck-idő: 10-43 másodperc. A Planck-idő az idő természetes egysége, amit Max Planck javasolt, jele tP. Ennél rövidebb időtartam alatt nincs értelme összehasonlítani az Univerzum előző és következő állapotát. Milyen messze látunk?
5
Tér-idő diagramok
6
Gyerekkoromban sajnos nem volt játékvasutam… Később azonban sokat gondolkoztam egy problémán:
Képzeljünk el egy kis játékvasutat, távirányítással és elemmel működtethető. Egy pontosan kör alakú pályán elindítom és egyre nagyobb sebességre gyorsítom. Logikus, hogy egy idő után a kisvonat a centrifugális erő hatására kifelé leborul a sínekről. Miért? Mert egy bizonyos sebességgel haladt a pályáján. Most az egészet tegyük egy fazekaskorongra! Indítsuk el a kisvonatot, de ugyanakkor, ugyanolyan sebességgel, de ellenkező irányban forgassuk a fazekaskorongot alatta! Leborul a kisvasút? Nem! Pedig ugyanolyan sebességgel halad a pályáján. Viszont a „szobához” képest áll. Tehát mihez viszonyítom a sebességet?
7
Most képzeljünk el egy teljesen üres világegyetemet, más nincs benne, csak a kisvonat a pályáján. Indítsuk el a kisvonatot egyre nagyobb sebességgel! Le fog borulni, vagy sem? Ugyanis nincs semmi, amihez viszonyítani lehetne a mozgását. Lehet, hogy a vonat szalad körbe-körbe, de lehet, hogy áll és a pálya forog alatta. Ki tudja? Hasonló gondolatokkal küszködött Newton is, akinek nem csak almája, hanem vödre is volt. VÖDÖR kísérlet – Sir Isaac Newton 1689.
Mihez viszonyítva forog a víz? Newton szerint az abszolút térhez viszonyítva. - relativitás - Galilei (mozgás és gyorsulás relativitása) - a sebesség relatív (összehasonlításon alapszik), a gyorsulás abszolút - Descartes: Principia Philosophiae: a dolgok ellenállnak a mozgásuk állapotában bekövetkező változásoknak. Newton: a vödörben a víz mihez képest forog? (a vödör nem viszonyítási alap!) a víz az abszolút (üres) térhez viszonyítva forog. Newton: Principia „az időt, a teret és a mozgást nem fogom definiálni, hiszen mindenki számára ismeretesek” (Hi-hi!) TÉR
Mi a tér?
8
Van-e üres tér? Leibnitz szerint nem létezik. „Ha a térből eltüntetnénk minden objektumot, - ha tökéletesen üres volna – akkor értelmetlen dolog volna térről beszélni. George Berkely (18. sz.) > a vödörben lévő víz az állócsillagokhoz képest forog. Ernst Mach (1800-as évek közepén): a világegyetemben vannak természetes vonatkoztatási pontok, amelyekhez képest meg lehet határozni a mozgást – mozgás állapotot. „üres univerzumban nincs különbség forgó és nem forgó állapot között – a mozgás és gyorsulás fogalmai nem létezhetnek külső összehasonlítási alap nélkül” !!!! Az érzékelt erő (tehetetlenség, tömeg) arányos az Univerzumban található anyag mennyiségével. !!!! A gyorsulást csak akkor érezzük, amikor a kozmoszt kitöltő anyag átlagos eloszlásához képest relatív gyorsulunk! ÜRES-e az ÜRES TÉR? hang terjedés – fény terjedés – mágneses tér – éter elmélet Albert Michelson és Edward Morley (1887) -- ha a fény sebesség állandó, akkor Newton abszolút tere igaz kell legyen! Einstein: A tér és az idő külön-külön relatív; a téridő abszolút entitás. A Mach-elvet nem lehet nehéz magyarázni az általános relativitás elmélettel. (ha nem lenne anyag, nem lenne gyorsulásfogalom sem.) Az üres téridő jelenti a gyorsuló mozgás mércéjét. Gravitáció = gyorsulás: ekvivalencia elv. (vagy mégsem???) Van-e az időnek iránya? A fizika törvényei tökéletes szimmetriát mutatnak a múlt és a jövő között. Tapasztalat: az események sorrendje (sohasem fordítva). Entrópia: egy adott fizikai helyzet (állapot) hányféle módon valósulhat meg a fizika törvényeivel összhangban. S = k × lnW (W az állapotok száma) (k = -23 1,38×10 J/K)
9
Entrópia változása: dS = dW/T (dW: hőmennyiség változás) Termodinamika II. főtétele. (I. az energia-megmaradás) Lehetséges, hogy az entrópia a jövő irányába magasabb, a múlt irányába alacsonyabb? Igen, ha a kezdetekben nagyon különleges körülmények álltak fenn. Az alacsony entrópia forrása az „ősrobbanás” kellett, hogy legyen. Az idő a kvantummechanika tükrében Rekonstruálható-e a múlt? (határozatlanság) >>makrofizika: determinisztikus, kvantumfizika: kvantum bizonytalanság –statisztikai törvények. A kvantummechanikában a múlt alatt a „meg nem figyelt” múltat értjük. Kétrés kísérlet.
A két-két résen áthaladó hullámok az ernyő egyes pontjait elérve más-más hosszúságú utat járnak be, és emiatt eltérő fázisban érkeznek meg, így végső soron helyenként erősítik, másutt gyöngítik (vagy éppen teljesen kioltják) egymást.
10
Ha meg akarom figyelni, hogy melyik résen halad át a foton, akkor az interferencia kép nem jön létre.
Késleltetett kétrés kísérlet.
11
Nonlokalitás – fonódó részecskék. >> A (pszi) hullámfüggvény pusztán matematikai objektum, ami arra jó, hogy kiszámítsuk egy részecske kvantummechanikai viselkedését (hely, impulzus, spin, stb.) (Schrödinger mondta) >> A koppenhágai értelmezés az 1920-as években: Niels Bohr és Werner Heisenberg szerint a hullámfüggvény egy eszköz, de nem törődünk azzal, hogy mi a valóság. >> Az 1930-as években Albert Einstein elutasította a koppenhágai értelmezést (határozatlanság, távolhatás miatt) A hullámfüggvény „összeomlása”. >> a hullámegyenletnek nincs valós megoldása (képlet – imaginárius tag) A hullámegyenletből úgy lehet valószínűségi függvényt képezni, hogy megszorozzuk a komplex konjugáltjával. >>> az idő irányát megfordítjuk!!! Schrödinger macskája és a koppenhágai értelmezés. (sok-világ elmélet?)
Heisenberg szerint a hullámállapot eltűnése és a részecske megjelenése a tudatos megfigyelés következménye
12
Koppenhágai értelmezés: „sokvilág” elmélet. Heisenberg szerint: a hullámállapot eltűnése és a részecske megjelenése a tudatos megfigyelés hatására következik be! TV katódsugár képcsöve? Aspect kísérlet és a Bell egyenlőtlenség.
Alain Aspect által vezetett kutatócsoportnak, a Párizsi Egyetemen 1982-ben elvégzett kísérlete. A kísérleti eredményekből az következik, hogy a részecske-párok valamiféleképpen tudnak egymásról. A problémát az okozta, hogy az említett eredmények ellentmondanak Einstein azon tézisének, miszerint semmilyen fizikai hatás, tehát információ sem haladhat fénysebességnél gyorsabban. Magyarázatot kell találni a megmagyarázhatatlanra! A TÖMEG >> (tehetetlenség) >> súlyos = tehetetlen tömeg (ekvivalencia-elv) Vagy mégsem?
13
gravitációs tömeg: a testből kiindulva az egész világegyetemre hat. tehetetlen tömeg: annak a válasznak a nagysága, amellyel a test a külső erők hatására reagál (nem csak gravitációs erő lehet!) >>> Azonnali visszacsatolás!
Tóba dobott kő -- elektromágneses hullámok terjedése (Maxwell-egyenletek) Két terjedési irány --- a Maxwell-egyenletek két megoldása. (józan ész és időben vissza)
Wheeler-Feynman-féle abszorbelmélet A visszacsatolást képező gravitációs hullámok egy része az időben visszafelé halad. Shu-Yuan Chu elmélete (University of California, 1993) A térben egymástól távoli két részecske közötti pillanatszerű korrelációt létrehozhatja egy harmadik részecske, amely a két részecske közül az egyikkel avanzsált, a másikkal retardált kölcsönhatásban áll.
John Cramer (1980-ban publikált) tarnzakciós elmélete (Washington University, Seattle)
14
Az idő nélküli, a „pszeudo-időben” lejátszódó tranzakció folyamata:
1. Amikor egy részecske (elektron) rezeg, létrehoz egy mezőt, amely a jövő felé terjedő retardált (ajánlati) és a múlt felé terjedő avanzsált (visszaigazoló) hullámokból áll. 2. A retardált hullám a jövő felé halad és találkozik egy elektronnal, amely elnyeli a mező által szállított energiát. 3. Az elnyelő (abszorber) elektron ennek hatására rezgésbe jön és ezáltal egy új retardált mezőt hoz létre, amely pontosan megsemmisíti az első retardált mezőt. (az abszorber elektron jövőjében tehát egyáltalán nincs jelen retardált mező. 4. Az elnyelő (abszorber) részecske azonban negatív energiájú avanzsált hullámot is kelt, amelyik visszafelé halad az időben az emitter részecske felé. 5. A kibocsátó (emitter) részecskénél az avanzsált hullám elnyelődik, aminek hatására a részecske „visszalökődik” és egy második avanzsált hullámot bocsát ki a múlt irányába.
15
6. Ez az új avanzsált hullám pontosan megsemmisíti az abszorber által kibocsátott avanzsált hullámot. 7. A folyamat végeredménye az, hogy az eredeti emisszió pillanatát megelőzően semmiféle sugárzás nem fog az időben visszafelé haladni. CSAK az emitter és az abszorbert összekötő kettős hullám marad meg. Ennek egyik felét a pozitív energiát a jövő felé szállító retardált hullám, másik felét pedig a negatív energiát a múlt felé szállító avanzsált hullám alkotja. 8. A tranzakció egy téridőn keresztüli „kézfogással” befejezettnek tekinthető. Mindez – Cramer szerint – „pszeudoidőben” játszódik le. A valóságban a folyamat időtlen; minden egyszerre történik, mert a fénysebességgel terjedő jelek számára nincs szükség időre az utazásukhoz. Számukra a világegyetem bármely pontja bármely másik pontjával „szomszédos”. !!!!!! Ha megengedjük, hogy a hullámok mindkét fajtája (ret. és avanzs) a Világegyetem összes töltött részecskéjével kölcsönhatásba kerüljön, akkor a legnagyobb részük kiejti/megsemmisíti egymást és csak a józanésznek megfelelő retardált hullámok maradnak meg. Minden egyes töltött részecske pillanatszerűen, vagyis azonnal „tisztában van” saját helyzetével a Világegyetem össze többi részecskéjéhez képest. Az időben visszafelé haladó avanzsált hullámok olyan visszacsatolást hoznak létre, amely az összes töltött részecskét a teljes elektromágneses tér elválaszthatatlan, szerves részévé teszi. (elektron a laborban és az Androméda-ködben) Miért éppen a retardált hullámok maradnak meg? (lehetne fordítva is?) Mert a Világegyetem időben aszimmetrikus (Ősrobbanás > legkisebb entrópia) >>> Ha a világegyetemben csupán egyetlen elektron lenne, nem lenne képes sugározni (a Mach-elv értelmében még tömege sem lenne). Ha két elektron lenne, akkor már képesek lennének sugározni, de csak egymás irányába. Ha a világegyetemben az anyag eloszlása nem lenne egyenletes, akkor e miatt bizonyos irányokban kisebb, más irányokban nagyobb lenne a sugárzás elnyelésének a valószínűsége (pl. a rádióantennák nem sugároznának minden irányban egyenletesen). PSZEUDO IDŐ
16
Pszeudóidő következményei: 1. Kétréses kísérlet. Minden kisugárzott foton (vagy elektron) már a kisugárzás pillanatában „tudja”, hogy mikor és hol fog elnyelődni => A kétréses kísérlet mindkét résén egyidejűleg, fénysebességgel áthaladó valószínűségi hullámok mindegyike már a kibocsátása pillanatában tudja, hogy milyen detektor vár rá a kísérleti berendezés túloldalán. (Befagyott világegyetem: a foton szemszögéből sem a térnek, sem az időnek nincs semmi jelentése; minden ami valaha volt, vagy bármikor lesz, az pontosan most van.) 2. Schrödinger macskája, és annak kiscicái. Egy befejezett tranzakció csak egyetlen lehetőséget enged meg valóságosként (vagy él, vagy elpusztult). A hullámfüggvény összeomlásának nem kell megvárnia, hogy egy megfigyelő belenézzen a ládába! Nincs olyan időszak, amikor a macska ambivalens állapotban lenne. NINCS szükség megfigyelőre sem! 3. Aspect kísérlet. A két fotont kibocsátani készülő gerjesztett atom, különböző irányokba, különböző polarizációs állapotú retardált (ajánlati) hullámokat bocsát ki.
17
A tranzakció csak akkor fejeződik be, azaz a fotonokat ténylegesen csak akkor sugározza ki, ha a megfelelő abszorber-pár a visszaigazoló hullámot (időben visszafelé haladva) visszaküldi a kisugárzó atomnak. A fotonok kisugárzódnak, megfigyelik őket (kettős detektálás), függetlenül a két detektálás távolságától. Lehetetlen, hogy az atom olyan fotonokat sugározzon ki, amelyek állapota nem felel meg a detektor által meghatározott abszorpciós állapotnak. (ha a visszaigazoló hullám nem felel meg egyik megengedett polarizációs állapotnak sem, akkor a tranzakció nem jön létre, a foton nem sugárzódik ki). Az egész folyamat „pszeudóidőben” történik. MESSZEMENŐ következtetések: Kísérleti tapasztalataink arról győznek meg bennünket, hogy az Univerzum nem lokális. Eddigi tudásunk alapján érthető, hogy egy nem lokális Univerzum eseményeit egy nem lokális, Speciális Információ vezérli. “Einstein, Podolsky, Rosen, Bohm, Bell, Aspect, és az idők során a területen dolgozó sok más kutatók munkájának legmeglepőbb eredménye, hogy fel kell adnunk a lokalitást. A részecskék, bár nagy távolság választja el őket egymástól, véletlenszerűen, de mégis összehangolt módon viselkednek. Kvantumos kapcsolat egyesíti ezeket, és a köztes tér, legyen bármilyen nagy- nem csökkenti egymástól való kvantummechanikai függésüket.”
