Az idő vége: hogyan működik a világ az idő nélkül?

 Az idő egy különleges dolog. Mindig velünk van, benne élünk. Körülvesz minket, nem válhatunk meg tőle. A fizikai világ részének látszik. Úg...

 Az idő egy különleges dolog. Mindig velünk van, benne élünk. Körülvesz minket, nem válhatunk meg tőle. A fizikai világ részének látszik. Úgy tűnik, mintha a térrel egyenrangú lenne, saját dimenziót is kapott. A világunknak három kiterjedt tér dimenziója van, és egy idő dimenziója. A fizikai képleteink csak így helyesek.

 Az idő mégis furcsa. Meg tudjuk mérni, de mindig csak azt tapasztaljuk, hogy múlik. Az időn, mint dimenzión folyamatosan megyünk, de csak az egyik irányba. Elvileg meg is állhatnánk rajta, sőt, elvileg visszafelé is mehetnénk az időben, számunkra, összetett rendszerek számára azonban az idő mindig csak múlik. Vannak azonban olyan fizikai rendszerek is, amelyekben az idő áll. Sőt, vannak olyan fizikai rendszerek is, amelyben az idő visszafordítható. A fizikai rendszerek - ha az időt, mint dimenziót definiáljuk - mehetnek előre az időben, állhatnak benne, vagy visszafelé is mehetnek benne.

 Az idő létező fizikai entitásként viselkedik, mégis furcsa és megfoghatatlan. Úgy van velünk ebben a világban, szabályoz és irányít, hogy csak a hatását tapasztaljuk, de nem ismerjük az időt önmagát. Szellemként létezik. Lehet, hogy nincs is?

 Milyen az a világ, amely pont úgy viselkedik, mint a miénk, de amelyben az idő, mint fizikai valóság, nem létezik? Le tudnánk úgy írni a világot, hogy az idő nem nincs benne? Le tudnánk írni a világunkat az idő nélkül?

 Vegyük sorra az idő tulajdonságait, és próbáljuk meg valamilyen fizikai folyamattal helyettesíteni, úgy, hogy az időt, mint fizikai valóságot kiküszöbölhessük.

 Egydimenziós kiterjedés

 Az idő egydimenziós struktúrája azt jelenti, hogy az időnek két iránya van (előre és hátra), amiben haladni lehet, vagy állni is lehet egyhelyben.

 Próbáljuk meg helyettesíteni az idő egydimenziós struktúráját más fizikai leírással. Legyen az idő az események sorrendje. Az idő, mint létező fizikai entitást helyettesítsük a világunkban zajló, egymásra épülő események sorozatával.

 Ezzel az idő egydimenziós tulajdonsága az időtől független fizikai módon megmagyarázhatóvá, helyettesíthetővé, értelmezhetővé válik. Az egymás után történő események sora átveszi az idő szerepét, és ebben az esetben az idő fizikai valósága a változások, mozgások, kölcsönhatások, azaz az eseményeknek (nyilvánvalóan egydimenziós) sorrendje. Az idő egydimenziós létezése következménye ennek a feltételezésnek.

 A rendszereket az idő szempontjából - amit most az események sorozataként értelmezünk - különbözőképpen osztályozhatjuk.

 Azokban a fizikai rendszerekben, amelyekben nem történik változás, nincs mozgás, ahol semmi esemény nem zajlik, mondhatjuk, hogy a rendszer áll az időben. Ezen rendszerek számára az idő, mint fizikai valóság szükségtelen, és mint folyamat nem is értelmezhető.

 (Ilyen rendszereket a világunkban nehéz találnunk, mert a termodinamikai nullponti energia szükségszerű létezése és a kvantumelmélet határozatlanságra vonatkozó alaptörvénye gyakorlatilag kizárja az olyan rendszerek létezését, amelyben nincs mozgás, nincs változás. Mindenütt a világban látunk mozgásokat, változásokat, eseményeket. Talán ezért is olyan mélyen belénk rögzült fogalom az idő.)

 Azon fizikai rendszerek esetében, amelyekben a rendszer méretéhez képest mikró szinten vannak mozgások, történnek változások, zajlanak események, de a rendszer méretével összehasonlítható méretben ezek a változások nem járnak a rendszer tulajdonságainak megváltozásával, ezen rendszerekben mikró szinten ugyan értelmezhető az események sorozataként definiált idő, makró szinten azonban ezek a rendszerek nem változnak, állnak az időben. Ezek az egyensúlyi rendszerek.

 Makró szinten nem múlik az idő azokban a fizikai rendszerekben sem, amelyekben a mozgások ciklikusak, a változások periodikusak, az állapotok folyamatosan ismétlődnek. Egy-egy cikluson belül megkülönböztethetünk különböző állapotokat, ezáltal cikluson belül mondhatjuk azt, hogy zajlik az idő, azonban több ciklust átfogva ezekben a rendszerekben sincs az időnek iránya.

 Ha az időt, mint események sorát nézzük, akkor az időben visszafelé is tudunk menni, az idő vissza is fordítható. Bármilyen fizikai rendszerben, amelyben a mozgások, változások irányát visszafordítjuk - a fizikai törvényeink ezt lehetővé teszik számunkra, nincs olyan fizikai korlát, ami ezt elvileg lehetetlenné tenné - azok a rendszerek látszólag visszafelé is haladhatnak az időben.

 A komplex rendszerek egyirányú ideje is azonnal megmagyarázható, ha az időt az események sorozataként határozzuk meg. Komplex rendszerekben mindig történnek események, ettől komplex a rendszer. Az események sorozataként tekintett idő tehát halad bennük. A fizikai világunk egyik alaptörvénye, hogy egy külső hatástól mentes változás mindig úgy zajlik, hogy a végállapot alacsonyabb energiaszinten legyen, mint a kiinduló állapot. A rendszerekben mindaddig történnek változások, amíg létezik alacsonyabb energiaszint a rendszer számára. Az ilyen rendszerekben az események az alacsonyabb energiaszintek felé haladnak, az eseményeknek spontán iránya van, az idő egyirányú, mondhatjuk, hogy múlik.

 Igaz ez az állítás azokra a komplex rendszerekre is, ahol látszólag a belső energia nem változik, a rendszer nem kerül alacsonyabb energiájú állapotba, de a belső kaotikus mozgások során a rendszer külső beavatkozás nélkül önmagától a legvalószínűbb belső elrendezés felvétele irányában halad, azaz a rendszer entrópiája növekszik. Az ilyen rendszerekben a mikroszkopikus mozgásoknak nincs kitüntetett iránya, makroszkopikusan a rendszer mégis egy jól meghatározható irányba fejlődik. Az ilyen rendszerekben a makroszkopikus események irányán keresztül definiálhatjuk az idő múlásának fogalmát. Ilyen rendszerekben ahhoz, hogy az idő irányát visszafordítsuk, a rendezettség növelését, a valószínűtlenebb állapot létrejöttét csak külső energia befektetéssel tudjuk megvalósítani. Ezzel pedig irányt is adtunk az eseményeknek. Mondhatjuk, hogy az események leírására szolgáló idő - mint a fogalom egy jellemzője - előre halad, ha az esemény magától bekövetkezik, és visszafelé haladunk az időben, ha az új állapotot csak külső energia befektetéssel lehet létrehozni.

 Az idő egydimenziós tulajdonsága megfeleltethető az események sorozatával. A komplex rendszerekben az idő iránya a spontán lezajló változások iránya, ami az események sorozataként definiált idő jellemzőjévé válik.

 Az idő, mint mérték

 A világunkban az idő azonban makacsabb dolog, minthogy egyszerűen helyettesíthető legyen az események sorozatával. Az idő létező fizikai dolognak látszik, mert mértéke van. Léteznek olyan fizikai folyamatok, amelyek meghatározott időtartamig tartanak.

 Tekintsük például a világunk építőelemeit, az elemi részecskéket. A legtöbbjük számára az idő létezik, halad, múlik, maguktól megváltoznak. Vannak olyan elemi részecskék is, amelyek, ha nem vesznek részt kölcsönhatásban, a létezésüket az idő nem befolyásolja, örök életűek (legalábbis annak látszanak).

 Ilyen örök életű részecske például az elektron. Az elektron belső szerkezetéről nem tudunk semmit, nincs fogalmunk róla, csak az elektron tulajdonságait ismerjük. És úgy tekintünk az elektronra, mint örök életű részecskére, amely önmagától nem alakul át valami mássá. Ha zajlik is valamilyen folyamat, valamilyen változás, valamilyen esemény az elektron belsejében, a kezdeti és a vég állapot azonos, és a közbülső állapotok, ha vannak ilyenek, az elektron külső tulajdonságaira nem hatnak.

 És most nézzünk egy másik részecskét, a müont. A müon az elektronhoz nagyon hasonló részecske, minden tulajdonsága azonos az elektronnal, csak a tömege, azaz belső energiája különbözik. A müon belső szerkezete és folyamatai, ha vannak ilyenek, azonosaknak kell lennie az elektronnal, hiszen a tömegen, a belső energiáján kívül minden más fizikai tulajdonságban megegyeznek. Kivéve az életidőt. A müon számára az idő létezik és zajlik. A müon egy idő után megszűnik létezni (spontán átalakul).

 Ebben a folyamatban nem is az a legérdekesebb, hogy spontán változás zajlik, hiszen láttuk, hogy egy rendszer a létező legalacsonyabb energiaszintű állapot felé halad, hanem az, hogy a müon életideje egy meghatározott időtartam. A müon számára létezik egy időmérték, ameddig a müon létezik. A müon esetében az idő több, mint az események sorozata. Az időnek mértéke is van.

 A célunk az, hogy a világunkat az idő, mint fizikailag létező entitás nélkül írjuk le. Hogyan lehet az idő mértékét helyettesíteni egy fizikai folyamattal? Erre lehet alkalmas a ritmus. Ha létezik egy ritmikus fizikai folyamat, amelynek ritmusa rögzített időtartam, ezen időtartamok alkalmasak az idő mértékének helyettesítésére.

 Az időnek a mértékét helyettesíthetjük egy pontosan rögzített ciklussal, egy fizikailag létező ritmussal. A ciklus azonban csak akkor lehet pontosan rögzített, akkor válhat stabil ritmussá, ha van egy fixen rögzített sebesség is, amelyen a ciklus zajlik. A világunkban létezik ilyen alapsebesség, ez pedig a maximális sebesség mértéke. Ha a természet legalapvetőbb ciklusai ehhez a rögzített sebességhez igazodnak (például a ciklikus folyamat ezen, és csak ezen a sebességen történhet), akkor létezhet egy stabil, pontos, és az adott fizikai rendszerre jellemző ritmus is. Az ilyen világban az időnek, mint fizikailag nem létező fogalomnak mérték tulajdonsága is lesz, amely mérték az adott fizikai rendszer egy jellemzőjévé válik.

 Minden ciklikus fizikai folyamatnak, ami a rögzített sebességen zajlik stabil, precíz ritmusa lesz, ami betöltheti az idő mértékének szerepét. Ilyen ritmikus fizikai folyamat például az elektromágneses rezgés. Ezt a fizikai folyamatot, az elektromágneses sugárzás stabil, precíz ciklikus jellegét használjuk fel az idő mérésére is. Ezen az elven működnek a legpontosabb órák, az atomórák. Bizonyos, az atomokban lejátszódó folyamatok nagyon precíz energia szintekhez kötöttek. Ezen energia szintek közötti állapot váltás jól meghatározott energiájú, és ebből adódóan jól meghatározott frekvenciájú elektromágneses sugárzást eredményeznek. Mivel az elektromágneses sugárzás csak egy bizonyos sebességgel képes haladni, egy rezgés hossza, időtartama mindig azonos lesz. A rezgések számlálásával rendkívül precíz órát készíthetünk.

 Az időnek a mérték tulajdonsága egy rögzített sebességű ciklikus fizikai folyamattal helyettesíthetővé válik.

 Tegyük fel, hogy az elektron belsejében, és a müon belsejében is, valamilyen folyamat zajlik. Az elektron esetében a folyamat kezdeti és végállapota legyen azonos, azaz legyen a folyamat ciklikus jellegű. A folyamat legyen olyan is, amely az elektron külső tulajdonságait nem változtatja meg. Vannak olyan folyamatok, amelyek egy rendszer külső tulajdonságaiban nem okoznak változást, például ilyen a körmozgás. Tegyük fel, hogy az elektron belsejében körmozgás jellegű folyamat zajlik, amely rögzített sebességgel zajlik, periódusa nem változik, azaz ritmusa rögzített. (Ez a feltételezés nem is teljesen eretnekség, a spin, az elektron egyik tulajdonsága sok hasonlóságot mutat a körmozgással, és a spin kvantált jellege a körmozgás periódusának, ritmusának rögzítettségére utal.) Az elektron számára, ha ilyen belső struktúrája lenne, az idő állna. Az elektron ilyen struktúrával örök életű részecske.

 A müon esetében, ha ez a ciklikus jellegű folyamat kezdeti és végállapota nincs azonos energiaszinten, akkor a müon átalakul az alacsonyabb energiájú állapotba. Ebben az esetben a müonnak jól meghatározott életideje lesz. (A müon ilyen belső struktúrával az elektron gerjesztett, nagyobb energiájú változata, és ebben az esetben a müon nagyobb tömege is azonnal értelmet kap.)

 Statisztikus időmérték

 A müonnak az átalakulása, és általában a gyenge kölcsönhatás irányította átalakulás azonban nem egy jól meghatározott időtartam alatt következik be, hanem bizonyos, az adott anyagra jellemző valószínűség szerint. A radioaktív átalakulást az egyedi részecskék szintjén a statisztikus véletlen szabályai irányítják. Tudjuk, hogy a müon életideje nem rögzített időtartam, hanem egy jól meghatározott, de átlagos életidővel jellemezhető. A felezési idő az összes instabil atommag átlagos élettartama. 

 (A statisztikai véletlen a kvantumelmélet alapelve. Mivel a radioaktív átalakulás során kvantum mechanikai folyamatok játszódnak le, ezért a statisztikai véletlenszerűség természetes következménye a radioaktív átalakulás szabályainak.)

 A radioaktív átalakulás esetén, ha egyetlen részecskét vizsgálunk, akkor nem tudjuk biztosan meghatározni, hogy mikor történik a változás, a jelenség látszólag véletlenszerű. Sok részecske esetén azonban szabály, a felezési idő szabálya megfogalmazható. Ebből viszont az is következik, hogy ha csak egy részecskét vizsgálunk, akkor sem lehet teljesen véletlenszerű az átalakulás, egy részecske átalakulását is valamilyen törvény irányítja.

 Milyen fizikai folyamat feleltethető meg a radioaktív átalakulás valószínűségi statisztikai jellegének? Hogyan lehet fizikai folyamattal helyettesíteni az időt a radioaktív átalakulás esetén?

 Láttuk korábban, hogy ha a részecskéket ciklikus körfolyamatként jellemezzük, akkor az időnek a mérték tulajdonságát fizikai folyamatként tudjuk leírni. Használjuk ezt a modellt a radioaktív bomlás esetén is.

 Tételezzük fel, hogy fizikailag létező, ciklikus körfolyamatra épül a radioaktív átalakulás jelenségét létrehozó változás. Hogyan illeszthető egy ilyen folyamatra a statisztikai véletlen szabálya?

 Tételezzük fel, hogy a radioaktív átalakulás fizikailag létező ciklikus körfolyamata esetén a kezdeti és végállapot nem mindig azonos, hanem egy jól meghatározott, rögzített valószínűség szerint különbözik a végállapot a kiindulási állapottól. Amikor a végállapot különbözik a kiindulási állapottól, a részecske radioaktív átalakuláson megy át. Ez a feltételezés, a rendszer ilyen működése, megmagyarázza a radioaktivitás szabályait. Hogyan?

 Amikor a ciklus kezdeti és végállapota nem különbözik, ahogyan az elektront írtuk le, akkor az átalakulás soha nem történik meg, a részecske örök életű. Ha viszont a körfolyamat olyan, hogy a kezdeti és végállapot csak meghatározott valószínűség szerint különbözik, akkor az adott részecske ezen valószínűség szerint fog megváltozni. Az életidejét a ciklikus körfolyamat szabályozza, és az életidő egy részecske esetén nem lesz konkrét érték.

 A folyamatot úgy képzelhetjük el, mintha egy dobókockát használnánk. A dobókocka esetében soha nem lehetünk biztosak abban, hogy melyik oldalára esik. Azonban egyre hosszabb sorozatot nézve a különbség az oldalak előfordulási száma között egyre kisebb lesz.

 Ha a dobókockához hasonló valószínűségi folyamat zajlik le a radioaktív átalakulás során, akkor a részecske életideje nem lesz rögzített érték, de sok részecskére már statisztikai szabály megfogalmazható. A radioaktív átalakulás során a rögzített sebességű körfolyamat egy ciklusában a természet egy jelképes dobókocka dobást végez. A radioaktív átalakulás akkor következik be, ha a jelképes dobókocka egy előre meghatározott oldalára esik. A radioaktív átalakulás szabálya, amely az idő szerepét szolgáltatja a folyamatban a véletlenszerű választás a rögzített időtartamú ciklusnak a különböző kimenetelei között. Ha a változás, a radioaktív átalakulás csak bizonyos kimenetel esetén történik meg, a folyamat statisztikailag véletlenszerű lesz.

 Ha a természetben létezik ilyen véletlen alapú fizikai folyamat, akkor az idő helyettesíthető fizikai folyamattal a radioaktív bomlás esetén is. A kvantumvilág pontosan ilyen. A kvantumvilágban a véletlen alaptörvény. A radioaktív átalakulás pedig a kvantumvilág része. Azt, hogy milyen konkrét fizikai folyamat hozza létre a kvantumvilág véletlen alapú szabályát nem ismerjük. A gondolatok között található erre is próbálkozás.

 Az időt, mint fizikailag létező entitást a radioaktív átalakulás esetén is helyettesíteni tudtuk konkrét fizikai folyamattal.

 Az idő, mint relatív mérték

 Az időt azonban még mindig nem tudjuk teljes mértékben helyettesíteni más fizikai folyamatokkal. Az időnek ugyanis még vannak jellemzői, amelyek valamilyen értelmezést, magyarázatot, megfeleltetést igényelnek. Ilyen tulajdonság például, hogy az idő mértéke relatív. Az idő ritmusa, mértéke, a múlásának sebessége attól függ, hogy milyen sebességgel mozgunk. Ez a terület a speciális relativitás elméletének a tudománya.

 Megjegyzendő, hogy a speciális relativitáselmélet törvényeiből született meg ez idő dimenzióként értelmezett leírása. A speciális relativitáselméletet úgy a legkönnyebb megérteni és (matematikailag is) szemléltetni, ha feltételezzük, hogy az idő a térrel egyenrangú dimenzió. A megértés és szemléltetés módja azonban szubjektív dolog, a fizikai valósággal nem szükségszerűen azonos.

 Az idő mértékének relativitását egy jól ismert jelenséggel lehet demonstrálni, amely a már korábban megismert müon részecskén alapszik. A kísérletek azt mutatják, hogy a müon élettartama attól függ, hogy milyen gyorsan halad a részecske.

 Milyen fizikai folyamattal lehet helyettesíteni az idő mértékének a sebesség függvényében történő változását?

 A speciális relativitáselmélet precízen, de csak leíró jellegű módon, az időt dimenzióként leírva jellemzi a jelenséget.

 Ahhoz, hogy az időt valamilyen fizikai folyamattal helyettesítsük, tételezzük fel, hogy a müonnak - és általánosan mindennek - van egy belső órája, és ezen belső óra annál lassabban jár, minél jobban megközelíti a mozgás sebessége a fény sebességét. (A fénysebesség valójában a fizikai világunkra jellemző rögzített és maximális sebesség, amivel a fény is terjed.)

 A speciális relativitáselmélet erre a jelenségre pontos matematikai képletet fogalmaz meg és koordináta rendszerekkel - amelyben az idő egy dimenzió - szemléltet. A képlet azt mondja, hogy ha egy olyan létező dolgot vizsgálunk, amely képes a térben a fénynél lassabb sebességgel mozogni, az a dolog minél gyorsabban halad, az idő annál lassabban múlik számára. Ezen dolgok számára létezik egy rögzített sebesség, amelyet, ha elérne, az idő annak a fizikai tárgynak a számára megállna. Ez a sebesség határértékként, nem elérhető limitként funkcionál. És léteznek a világunkban olyan fizikai dolgok is, amelyek csak ezzel a maximális sebességgel képesek mozogni, lassabban nem. Számukra az idő áll.

 (A képletek megengednek olyan dolgoknak a létezését is, amelyek gyorsabban haladhatnak a rögzített sebességnél, de ezek számára ez a sebesség alsó határértékként funkcionál. A lehetőség matematikai, a fizikai valóságnak nem feltétlenül része.)

 A sebesség, azaz a mozgás alapvetően relatív tulajdonság. A világunknak nincs egy rögzített pontja, amihez képest a mozgást abszolút módon viszonyítani lehetne. Minden csak egymáshoz képest mozog. A mozgás, és ez által a sebesség is, relatív.

 Van azonban egy viszonyítási lehetőségünk a sebességre, ez pedig az, hogy a világunkban van maximális sebesség. Meglepőnek látszó tény, hogy van maximális sebesség, és az is hogy ha a világunkban bármilyen sebességgel is mozgunk, a maximális sebességgel mozgó dolgokat mindig a maximális sebességgel tapasztaljuk mozogni. A maximális sebesség eleve furcsa tulajdonság, furcsa, hogy egyáltalán létezik. A sebesség ugyanis additív tulajdonság, a sebességeket egyszerűen a vektorok összeadási szabályaival kellene összegezni. A valóság azonban az, hogy nem egyszerű összeadás a sebességek összegzése. Ha egyszerű vektor összeadás lenne a szabály, akkor nem lenne maximuma.

 A speciális relativitáselmélet ezt a jelenséget úgy oldja meg, hogy a világunk részének tekintett, a világunk dimenziójaként funkcionáló idő múlásának sebessége attól függ, hogy milyen sebességgel haladunk a maximális sebességhez viszonyítva. A képlet jól ismert.

 Az egyenletes mozgásokkal foglalkozó speciális relativitáselmélet az időt dimenzióként értelmezi, amely ez által önálló létezést kap. Az idő a mozgás során önálló dimenzióként viselkedik. A speciális relativitáselmélet szerint az idő fizikai valósága nélkül a világunk nem értelmezhető. Mi azonban azt a célt tűztük ki, hogy a világunkat az idő, mint fizikailag létező dolog nélkül írjuk le. Hogyan lehet megszüntetni a speciális relativitáselméletben használt időt?

 A mozgás nem feltételezi az idő létezését, a mozgás leírásához szükséges az idő. A sebesség definiálásához szükséges az idő fogalma. Ahhoz, hogy helyettesíthessük az időt, mint létező dimenziót, mondjuk azt, hogy minden, ami a világban létezik a világra jellemző maximális sebességgel mozog. Ebben az esetben az idő, mint a speciális relativitás elmélete által megkövetelt fizikai entitás megszűnik. Ebben az esetben az idő csak egy fogalom, amelyet a mozgás leírására használhatunk.

 Csakhogy azt tapasztaljuk, hogy a dolgok nem csak a maximális sebességgel képesek mozogni, hanem lassabban is. Hogyan képes egy állandó sebességű mozgás lassabban haladni a saját sebességnél? Úgy, hogy ciklikus jellegű, önmagába záródó körfolyamatokat hoz létre.

 A világ dolgai, amelyek képesek lassabban mozogni, mint a maximális sebesség, az elemi részecskék egyik fajtájából, a fermionokból épül fel. Fermion például a korábbi példában említett elektron is. Az elektron belső szerkezetét nem ismerjük, talán nincs is, de a korábbi példában úgy értelmeztük az idő mértékének létezését, hogy feltételeztük, az elektron egy ciklikus folyamat, szemléletesen egy körmozgás, amely folyamat a természetnek a maximális sebességével zajlik. Ez a mozgásra épülő struktúra képes az időt, mint létező dimenziót, az idő relatív múlását, az idő ritmusának változását a mozgással való viszonylatában helyettesíteni. Hogyan?

 Tegyük fel, hogy az elektron (és itt már általánosíthatunk, minden fermion) a természet maximális sebességével zajló ciklikus körfolyamat. Ebből a feltételezésből nyilvánvalóan következik, hogy az elektron képes lassabban haladni a térben, mint a maximális sebesség, és az is nyilvánvalóan következik, hogy az elektron haladási sebességének elérhetetlen határértéke a természet maximális sebessége lesz, hiszen, ha az elektron ezzel a maximális sebességgel mozogna, a térben zajló körfolyamat, amely létrehozza az elektront nem tudna bezáródni, nem tudna ciklikus lenni, az elektron, mint részecske megszűnne létezni. (Ha a folyamat nem önmagába záródó, akkor a részecske a maximális sebességgel halad. Vannak olyan részecskék, amelyek csak a természet maximális sebességével tudnak haladni, ezek a bozonok.)

 Az idő ritmusának változása a sebesség függvényében, mint következmény, adódik ebből a struktúrában. Tegyük fel, hogy az elektront létrehozó körfolyamat áll a térben, nem változtatja a helyét. (A feltételezés csak gondolatkísérlet, hiszen nincs egy rögzített pontja a térnek, amihez képest a mozgást meghatározhatjuk.) Ebben az esetben a körfolyamatnak a lehető legrövidebb utat kell megtennie ahhoz, hogy bezáródjon, a belső óra ritmusa a legrövidebb, a belső óra a leggyorsabban jár, a belső idő a leggyorsabban telik.

 Ha az elektron mozog, halad a térben, a rögzített sebességgel zajló ciklikus körmozgásnak nagyobb utat kell megtennie ahhoz, hogy a ciklus bezáródjon. A ritmus, azaz az idő mértéke hosszabbá válik, a belső idő lelassul. Ahogy az elektron térben való mozgásának sebessége közelít az elektront létrehozó körfolyamat sebességéhez, az állandó sebességű körmozgás egyre nagyobb utat tesz meg miközben záródik a kör, tehát mondhatjuk úgy is, hogy egyre több időnek kell eltelnie egy ciklus megvalósításához.

 Az ilyen struktúrájú elektron számára az idő ritmusa, a ciklus zárásához szükséges idő, az elektron mozgásának a maximális sebességhez való mértékétől függ.

 Természetesen az elektron számára az idő ritmusa az önmaga saját ciklusának ritmusa. Az elektron számára az idő a saját ritmusában zajlik, vagy mondhatjuk úgy is, hogy az elektron számára az idő az elektron belső órája szerint múlik, az idő a saját ritmusában jár. Az elektron számára, és minden fermion számára, és minden dolognak a számára, amely fermionokból épül fel, ezen modell szerint van belső órája, és ennek a saját órának van egy jól meghatározott ritmusa, ami ezen rendszerek számára az idő saját, egyedi múlása.

 A fermionokból felépülő rendszereknek nem egy azonos órájuk van, a különböző típusú részecskék ritmusa különböző, de az együtt mozgó fermionokból álló struktúrák belső órájának a ritmusa együtt változik a mozgásuk változásával. Az együtt mozgó rendszerek számára az idő ugyanúgy telik, és ez az idő lesz az ő saját idejük, amelyhez minden más rendszer saját idejét, belső óráját viszonyíthatják.

 Mivel magamhoz képest én állok, úgy tapasztalom, hogy minden más rendszernek, amely nem velem együtt mozog, belső ideje az én belső órámhoz képest lassabban jár. Ha pedig mindketten mozgunk valamihez képest, akkor a sebességek egyszerű összeadása helyett a ciklikus körfolyamat geometriai tulajdonsága szerint működő belső óra megváltozott ritmusa szerinti, a speciális relativitáselméletben megfogalmazott képletet kell használni. A speciális relativitáselmélet szabályai következményei lesznek ennek a fizikai struktúrának.

Ha a részecske mozgása nem egyenletes, akkor a belső óra ritmusa folyamatosan változik.

Ha az elemi részecskéket ciklikusan működő körfolyamatként értelmezzük, akkor az idő, mint fizikailag létező dimenzió is feleslegessé válik. A mozgástól függő saját idő - a relativitás leíró jellegű elve - konkrét, fizikailag értelmezhető folyamatként jellemezhető. Az időnek, mint belső ritmusának a mozgással való kapcsolata ezáltal bármilyen típusú mozgásra, legyen az egyenletes vagy gyorsuló is, értelmezhetővé válik. Ezáltal a mozgásokkal kapcsolatos idő, mint fizikailag létező entitás, mint dimenzió kiküszöbölhető. Az időnek a mozgással kapcsolatos tulajdonsága értelmezhető az idő fizikai valósága nélkül.

 Gravitáció és az idő

 Folytassuk tovább az idő tulajdonságainak fizikai folyamatokkal való megfeleltetését, és vizsgáljuk meg az idő és a gravitáció kapcsolatát. Az időre a gravitáció is hat. Minél erősebb a gravitáció, annál lassabban telik az idő, az órák annál lassabban járnak.

 A gravitáció nem mozgás. Albert Einstein felismerése volt azonban, hogy a gravitáció úgy is értelmezhető, mint egy gyorsuló mozgás. A világunknak ez a tulajdonsága, a gravitáció és a gyorsuló mozgás tulajdonságainak az egybeesése esetlegesnek tűnik, a világunknak ez egy egyedi, speciális jellemzőjének látszik. A természetről alkotott világképünk jelenleg nem ad magyarázatot a kapcsolatra. A kapcsolat azonban, annak ellenére, hogy jelenleg nem ismerjük az okát, valószínűleg létezik. Az univerzum mélyebb megismerése, új elméletek alkalmazása esetleg ezt a kapcsolat is értelmezhetővé teszi.

 A gravitáció elméletével az általános relativitás elmélete foglalkozik. Az általános relativitás elmélete a gravitációt a téridő deformációjaként írja le, ahol a tér és az idő deformációját a jelen lévő anyag és energia okozza. A jelen lévő anyag és energia hatására a dimenziók torzulnak, a tér torzul, és az idő lassabban halad.

 A gravitáció és az idő kapcsolatában is az idő fizikai létezését akarjuk helyettesíteni más fizikai folyamattal. Tételezzük fel ismét, hogy az idő nem létezik, ezért az idő, mint dimenzió nincs, és ezért nem is torzulhat.

 A tény azonban létezik, erősebb gravitációs térben az órák lassabban haladnak. Azt továbbra is elfogadjuk, hogy a tér torzul a benne lévő energia (az anyag is energia) hatására. Azt már az előző példában is felhasználtuk, hogy a mozgás, a térben megtett út befolyásolja a dolgok belső óráját, a dolgok belső ritmusát, azt, ahogy az idő múlását érzékeljük. Azt nem ismerjük, hogy a tér milyen fizikai változáson esik át a gravitáció (a jelen lévő energia) hatására (és ez, az idővel kapcsolatos gondolatmenet sem foglalkozik vele, csak feltételezzük, hogy így van). Az általános relativitás elmélete leírja a jelenséget, mint a térnek, a tér dimenzióinak, ezáltal a tér méretének torzulását.

 Az anyag méreteit a belső kölcsönhatások határozzák meg. Tételezzük fel, hogy ez az elemi részecskékre is igaz. A kozmológiai világképünknek az eleve elfogadott része, hogy a belső erők által felépült anyagi struktúrák méretére a tér tágulása nem hat. Ugyanezt a feltételezést használjuk a gravitáció általi tér torzulásra is.

 Tegyük fel, hogy a tér a gravitáció hatására úgy torzul, hogy a mérete, dimenziói kisebbek lesznek. Mivel (a feltételezésünk szerint) az anyagi struktúrák méretére nem hat a tér méretének változása, ha a tér méretei csökkennek, az anyagi struktúrák a térhez képest relatíve nagyobbak lesznek. A korábban tárgyalt, az anyagra jellemző ciklikus körfolyamatnak ezáltal a térben nagyobb utat kell megtegyen ahhoz, hogy bezáródjon a ciklus, ami állandó sebességgel zajló körfolyamat esetén tovább tart. A tér a gravitáció hatására zsugorodik, a körfolyamat ciklusa hosszabbá válik, a ritmus lelassul, az idő mértéke megnövekszik. A feltételezett idő lassabban halad.

 A jelen esetben, amelyben a gravitáció és az idő kapcsolatát vizsgáljuk, látható, hogy a ritmust létrehozó ciklus hossza a gravitáció hatására bekövetkező tér zsugorodása miatt megnövekszik. A modell alapján a gravitáció jelenléte és nagysága lassítja az idő folyását.

 Az idő, mint fizikai entitás gravitációval kapcsolatos kölcsönhatása más fizikai folyamattal helyettesíthető. A kapcsolat matematikai leírását az általános relativitás elméletének matematikai képletei tartalmazzák.

 (Az általános relativitáselmélet nem rendel a tér torzulásához konkrét fizikai hátteret, csak leírja a jelenséget. A gondolatok között található olyan hipotézis, amely a gravitáció és a tér kapcsolatát tárgyalja. Ha a hipotézis helyes, akkor a gravitáció (a térben jelen lévő energia) és a tér kapcsolata fizikai folyamatként leírható. A modellben a gravitáció és a gyorsulás egymásnak egyszerűen megfeleltethető, és ez által az ekvivalencia elve is a hipotézis következménye.)

 Időutazás az idő nélküli világban

 Ha feltételezzük, hogy az idő fizikai dimenzióként létezik, akkor az általános relativitáselmélet matematikai egyenletei lehetővé teszik, hogy bizonyos, elvileg lehetséges fizikai konfigurációk esetén utazzunk az időben. Az időutazás logikailag azt jelenti, hogy az időutazó kilép az idő dimenzióból, és egy másik helyen lép vissza bele, idő ugrást hajt végre. Az időutazás lehetősége az időt, mint dimenziót hordozó világban nehezen feloldható paradoxonokhoz vezet.

 Az időutazás az idő nélküli világban is lehetséges, azonban mivel az idő, mint fizikailag létező entitás nem létezik ebben a világban, az idő folyamata az események ok okozati sorával helyettesítődik, az idő ugrás értelmezhetetlenné válik. Az idő ugrás, az ok okozati folyamat nélküli mozgás az időben értelmezhetetlen és ezért ebben a világban természeténél fogva lehetetlen. Olyan események sorozata, amely ok okozati paradoxonokhoz vezetne, nem alakulhat ki az idő nélküli világban.

 Természetesen az idő nélküli világban is lehet ok okozati események során előre vagy visszafelé haladni az időben. Ha a saját időm mértéke lelassul, a saját időm lassabban telik, akkor az olyan, mintha gyorsabban haladék az időben, mintha a jövőbe mennék. Az eseményeknek azonban folyamatos ok okozati kapcsolatban kell lenniük egymással. Hasonló jelenség lehetséges, ha a saját időm ritmusa felgyorsul.

 Az események iránya vissza is fordítható, például külső energia befektetéssel, és jól meghatározott környezetben ez olyannak tűnik, mintha az idő visszafelé haladna. Az idő ebben a világban ekkor sem halad visszafelé, csak az események zajlanak le ismételten, fordított sorrendben.

 Vissza lehet menni az időben egy ilyen világban? Látszólag igen. A kvantum világ statisztikai véletlenszerűségének szabályait figyelembe véve a fizikai törvények megengedik, hogy az események visszafelé történjenek, de ez valójában nem a múltba való visszatérést jelent, az ok okozati események továbbra is egymásra épülnek. A múltba történő idő ugrás, tehát ok okozati kapcsolatok nélküli mozgás az időben pedig elvileg is értelmezhetetlen és ezért lehetetlen.

 A klasszikus relativitáselmélet szerinti időutazás, amely a fénysebességnél gyorsabban haladva lenne lehetséges az idő nélküli világban több okból is lehetetlen. Az egyik ok, hogy az idő nélküli világban is van egy rögzített sebesség, amely csak a maximális lehet, aminél gyorsabb mozgás nem lehetséges. A másik, még alapvetőbb ok, hogy a múltba való visszatérés a leggyorsabb sebességnél gyorsabban haladva csak akkor lehetséges, ha az idő, mint dimenzió fizikailag is létezik. Az idő nélküli világunkban ezt kizártuk.

 Az idő létezése nélküli elképzelt világban az időutazás paradoxonjai értelmüket vesztik.

A világ idő nélkül

 Az idő megmagyarázható fizikai folyamatok létezésével, az idő, mint a világunk létező része, kiküszöbölhető.

 Látszólag bonyolultabb dologgal helyettesítettük az időt. Itt azonban nem érvényes Occam borotvája. Az egyszerűbb nem feltétlenül áll közelebb a valósághoz. Az idő esetében nem egy egyszerű dolgot helyettesítettünk egy bonyolultabbal, hanem egy fogalmat, egy fizikailag nem létező dolgot értelmeztünk, magyaráztunk meg egy feltételezett fizikai valóságon keresztül, és ez által esetleg közelebb juthattunk a való világ megismeréséhez.

 Az idő nem biztos, hogy az, ami itt leírásra került. Az idő lehet, hogy az, amit most elfogadottnak gondolunk róla, vagy akár valami más. Ennek az írásnak az volt a célja, hogy egy olyan világot képzeljen el, amilyennek a miénk is látszik, de az idő, mint fizikai valóság nem létezik benne. Ilyen világ létezhet.

The end of time - how the universe works without time

Fizika {button_primary}  Idő {button_primary}  Kvantumelmélet {button_primary}  Relativitás {button_primary}  Téridő {button_primary}  Univerzum {button_primary}