Wprowadzenie
Czas wydaje się nam linearny: pamiętamy przeszłość, doświadczamy teraźniejszości i przewidujemy przyszłość, przechodząc kolejno od chwili do chwili. Ale dlaczego tak jest i czy czas może ostatecznie być rodzajem iluzji? W tym odcinku fizyk, laureat Nagrody Nobla Franka Wilczka rozmawia z gospodarzem Stevena Strogatza o wielu „strzałkach” czasu i o tym, dlaczego większość z nich wydaje się nieodwracalna, o istocie zegara, o tym, jak Einstein zmienił naszą definicję czasu oraz o nieoczekiwanym związku między czasem a naszym wyobrażeniem o tym, czym może być ciemna materia.
Nasłuchiwać Podcasty Apple, Spotify, Podcasty Google, Dostroić lub swoją ulubioną aplikację do podcastów, lub możesz przesyłaj strumieniowo z Quanta.
Transkrypcja
STEVEN STROGATZ: Każdy z nas ma świadomość upływu czasu. Czuliśmy to w zmieniających się porach roku, w rytmie pieśni i tańca, w dorastaniu i starzeniu się naszych dzieci. Czy ci się to podoba, czy nie, czas jest podstawową częścią życia. Przez tysiąclecia naukowcy ogólnie uważali czas za rzecz jednowymiarową, strzałkę, która porusza się do przodu, nigdy do tyłu. Ale im bliżej przyjrzymy się czasowi, tym bardziej staje się on skomplikowany i tajemniczy. Naukowcy są dziś podzieleni co do tego, czy czas, a przynajmniej nasze jego doświadczenie, jest rzeczywisty, czy iluzoryczny. Być może tak naprawdę nie przenosimy się w czasie. Być może teraźniejszość, przeszłość i przyszłość są równie realne.
[Odtwarzanie motywu]
Nazywam się Steve Strogatz, a to jest podcast „The Joy of Why” z serwisu Magazyn Quanta, gdzie mój współgospodarz, Jana Lewinai na zmianę zgłębiam najważniejsze pytania, które we współczesnej matematyce i naukach ścisłych pozostają bez odpowiedzi.
W tym odcinku zapytamy fizyk teoretyczny Frank Wilczek, "Czym jest czas?" Jak definiowaliśmy to w przeszłości? I jak fizyka kwantowa może to na nowo zdefiniować w przyszłości?
Frank jest profesorem fizyki Hermana Feshbacha w MIT, wybitnym profesorem na Uniwersytecie Stanowym w Arizonie i profesorem na Uniwersytecie w Sztokholmie. Jest zwycięzcą Nagroda Nobla 2004 doktorat z fizyki i Nagrodę Templetona 2022. Jest także autorem wielu książek, m.in. ostatnio pt. Podstawy: dziesięć kluczy do rzeczywistości. Frank, witaj w „Radości dlaczego”.
FRANEK WILCZEK: Dziękuję. Szczęśliwy że jestem tutaj.
STROGATZ: Cóż, bardzo się cieszę, że znów mogę z tobą porozmawiać. Bardzo podobała mi się cała Twoja książka Podstawy, a wyjaśnienie, które podałeś na temat czasu i sposobu myślenia o czasie, było dla mnie jednym z najbardziej wzruszających i pięknych. Ale chciałbym zacząć od pewnego rodzaju osobistego pytania o Twoje doświadczanie czasu, jako syn i osoba, mąż, nie wiem. Jak doświadczasz czasu jako osoba i czy różni się on od tego, jak doświadczasz go jako naukowiec?
WILCZEK: No cóż, w tym roku w bardzo przyjemny sposób skonfrontowałem się z czasem. To jest 50. rocznica zarówno mojej pierwszej pracy naukowej, jak i, nieprzypadkowo, mojego małżeństwa. To już 50 lat…
STROGATZ: (śmieje się) Wow.
WILCZEK: Zastanawiałem się nad upływem czasu i w pewnym sensie cofałem się w czasie, aby ponownie odwiedzić te przełomowe momenty.
Zadajesz bardzo interesujące pytanie. Czas, jaki pojawia się w naszych równaniach, to… Cóż, jest to główna zmienna, pod którą rozwija się świat. Jest to więc symbol, t, co pojawia się w naszych równaniach. Postępując zgodnie z równaniami, otrzymujemy wskazówki o czym t Jest. A to mówi ci, jakie są jego właściwości, odzwierciedlone w rzeczach, które widzimy wokół nas i ich zachowaniu.
Ale czas żyje, że tak powiem, własnym życiem, ponieważ można omawiać jego właściwości niezależnie od rzeczy, na które oddziałuje, zwłaszcza od jego symetrii.
Ale wracając do doświadczenia czasu w porównaniu z fizyczną definicją czasu – rzeczą, która wprowadza w nim zmarszczkę, dosłownie, jest to, że przechowując informacje o przeszłości i myśląc o przyszłości, możemy podróżować w czasie w sposób, który fizyczny obiekty spełniające równania fizyki tak naprawdę tego nie robią.
Tylko sąsiedzi z czasem naprawdę rozmawiają ze sobą w równaniach. Ale w naszych umysłach możemy przechowywać wspomnienia. Albo możemy myśleć o przyszłości. Naprawdę możemy podróżować w czasie.
STROGATZ: To wspaniale. Że jest coś w równaniach, że patrzymy tylko w nieskończoność w przyszłość. Jak mówisz, w czasie liczą się sąsiedzi, prawda? Obecne warunki przewidują, co wydarzy się w najbliższej chwili w przyszłości.
WILCZEK: Tak, z pewnością w obecnie rozumianych ramach prawa zasadniczego, tak to właśnie działa. Zabawnie jest spekulować, że ostatecznie może istnieje bardziej globalna struktura, że istnieją warunki, których jeszcze nie ujęliśmy, a które sprawiają, że rozwój wszechświata jest nieunikniony i wyjątkowy.
Ale w obecnej sytuacji prawa mówią ci o tym, jak stan świata w jednym momencie przekształca się w taki, jaki jest w następnym momencie.
STROGATZ: Jakie są według Ciebie największe tajemnice czasu?
WILCZEK: Myślę, że jedną z tajemnic, która jest bardzo owocna i być może poczyniliśmy duży postęp w jej wyjaśnianiu, jest to, że podstawowe prawa fizyki wydają się być prawie odwracalne w czasie, choć codzienne doświadczenie świata nim nie jest.
Nasuwają się więc dwa pytania, a mianowicie: Jak można przejść od podstawowych praw, które mają tę właściwość odwracalności, do doświadczenia, które w drastyczny sposób jej nie ma?
A potem, po drugie, dlaczego, u licha, prawa mają tę właściwość, skoro nie tylko nie jest konieczne opisywanie doświadczenia, ale jest to w pewnym sensie zawstydzające? Stanowi problem, wyzwanie. Jak pogodzić tę właściwość praw z doświadczeniem, które wydaje się, jeśli nie zaprzeczać, to przynajmniej pozostawać z nią w sprzeczności?
To dwa wielkie problemy, które, jak sądzę, zostały w zasadzie rozwiązane, ale nadal bardzo owocne, zwłaszcza pierwszy: dlaczego prawa są takie, a nie inne?
A potem jeszcze większym problemem, którym – a może nawet bardziej tajemniczym i głębokim problemem jest sposób, w jaki formułujemy obecnie nasz opis świata – w kategoriach praw, które mówią ci, jak świat rozwija się z chwili na chwilę – jest to, że kompletny?
Wydaje się to w pewnym sensie niedostateczne z filozoficznego punktu widzenia, gdyż dzieli opis świata na dwie części. Jedno to równania, drugie to stan świata w danym momencie, który trzeba w jakiś sposób wprowadzić, żeby wszystko zaczęło się układać.
STROGATZ: Zobaczmy więc, czy to dostanę. Pytania dotyczą tego, dlaczego prawa mają tę właściwość prawie odwracalną.
WILCZEK: Tak.
STROGATZ: Moglibyśmy to ująć w kwestii „równań a warunków początkowych”.
WILCZEK: Tak tak.
STROGATZ: Niektórzy ludzie będą wiedzieć, że mówisz o warunkach początkowych, nie mówiąc tego.
WILCZEK: Dobrze.
STROGATZ: Jest też taki żargon, „strzałka czasu”, około — że w naszym doświadczeniu mamy wrażenie, jakby czas płynął tylko do przodu. I mówisz, że ma się wrażenie, że ma dobrą rozdzielczość. Wydaje nam się, że rozumiemy strzałkę czasu.
WILCZEK: Myślę, że tak. To długa historia, która z biegiem czasu stawała się coraz bardziej przekonująca. Ale myślę, że najwyraźniej istnieje wiele różnych strzałek czasu, wiele różnych sposobów, w jakie przyszłość różni się od przeszłości. Z pewnością istnieje zjawisko psychologiczne. Oraz druga zasada termodynamiki. Mówi ci, że rzeczy stają się bardziej losowe, bardzo z grubsza, ale ma też precyzyjne sformułowanie. Istnieje radiacyjna strzałka czasu, która ma tendencję do wychodzinia z rzeczy i nie dochodzenia do nich. Istnieje strzałka czasu powiązana z ewolucją życia. I wiele innych, które możesz wymyślić na bieżąco. Gdziekolwiek spojrzysz, są strzałki czasu. Istnieje asymetria pomiędzy przyszłością i przeszłością.
Ale myślę, że teraz wszystkie – możemy je wszystkie ująć w jedną strzałkę. Podobnie jak „Jeden Pierścień, który rządzi nimi wszystkimi”, istnieje jedna strzałka, która rządzi nimi wszystkimi, i jest to kosmologiczna strzałka czasu.
Można więc powiedzieć, że rozwiązaliśmy zagadkę, ale myślę, że dokładniej byłoby powiedzieć, że zwięźliśmy wszystkie tajemnice w jedną, a mianowicie: Dlaczego w ogóle doszło do Wielkiego Wybuchu?
Grawitacja lubi, gdy rzeczy się zlepiają, ale wczesny Wszechświat w czasie Wielkiego Wybuchu w przestrzeni kosmicznej był bardzo, bardzo jednolity. Zatem grawitacja była daleko od równowagi. Od tamtej pory grawitacja walczy o przywrócenie równowagi.
Zatem materia rozszerza się i ochładza, a następnie zbija i tworzy (w końcu) gwiazdy, które zaczynają uwalniać energię jądrową oraz planety, na których mogą ewoluować stworzenia. Istnieje bardzo wiarygodna historia, bogata w szczegóły, która łączy wszystkie strzałki z jedną strzałką kosmicznej ewolucji.
STROGATZ: Uważam to za bardzo — nawet nie jestem pewien, jakim przymiotnikiem bym to określił, ale pomysł, że nasze doświadczenie czasu jako płynącego tylko od teraźniejszości do przyszłości i że jajka same się nie rozbiorą, i tego typu rzeczy, że to jest w jakiś sposób powiązany z ewolucją całego wszechświata, od jego gorącego, jednolitego stanu do obecnej, zbitej, no wiesz, obciążonej galaktykami gwiazdy… To szaleństwo, gdy pomyślę, że te rzeczy, które wydają się tak odległe, wpływają na moje bóle pleców teraz, gdy jestem stary, wiesz? Naprawdę, prawda? W końcu to właśnie mówisz.
WILCZEK: Z pewnością nie jest to oczywista historia i gdyby nie góry dowodów zgromadzonych w ciągu całej współczesnej nauki, byłaby ona niewiarygodna. Jest to więc absolutnie zdumiewające.
STROGATZ: Gdyby wszystko się nie zmieniło – jak gdybyśmy mogli wyobrazić sobie eksperyment myślowy, w którym nic się nie zmienia, czy czas nadal istniałby? Czy czas istnieje niezależnie od wydarzeń? A może czas jest jakąś miarą tego, że wszystko się zmienia?
WILCZEK: Cóż, z pewnością możesz sobie wyobrazić – i faktycznie możesz skonstruować rozwiązania podstawowych praw fizyki – tak spójne ze wszystkimi znanymi nam podstawowymi zasadami, gdzie nic się nie dzieje, i t jest nadal składnikiem tych równań —
STROGATZ: Zatem pusty wszechświat miałby jeszcze czas?
WILCZEK: Tak, czas nadal byłby w równaniach. I nawet w takiej sytuacji mógłbyś zadać pytanie, co by się stało, gdybyś dokonał małego zakłócenia tej uniwersalnej równowagi? A wtedy czas zostanie odsłonięty. Zatem czas byłby w pewnym sensie utajony, ale nadal wydawałby się niezbędny do określenia sytuacji. Mówimy o czymś niezależnym od czasu, ale nie można tego sformułować bez stwierdzenia, że jest coś, od czego mogło to zależeć, a tak nie jest.
STROGATZ: To już ciekawa odpowiedź. Jestem trochę zaskoczony, że to mówisz. To znaczy, o ile pamiętam, lubisz filozofię. Myślę, że studiowałeś trochę filozofii, prawda?
WILCZEK: Bardzo amatorsko, w bardzo amatorski sposób. Ale właściwie myślałem o tym ostatnio, na poziomie technicznym. Ale pomyśl o rzece, o biegu rzeki. Istnieją dwa różne opisy rzeki płynącej bardzo regularnie.
Zatem w jednym opisie, który technicznie nazywa się opisem Eulera, określisz prędkość przepływu w każdym miejscu, co da ci pełny opis przepływu rzeki. A jeśli przepływ jest regularny, może to oznaczać, że nic się nie dzieje. Prędkości nie zmieniałyby się w czasie.
STROGATZ: Dobrze.
WILCZEK: Istnieje jednak inny opis, powiązany z nazwiskiem Lagrange'a. To swego rodzaju opis wnętrza, w którym śledzimy przepływ poszczególnych cząsteczek wody. A potem te próbki poruszają się z lokalną prędkością. W miarę upływu czasu znajdują się w innym miejscu, więc widzą inną prędkość. Chociaż prędkość pierwotnie była funkcją położenia, ale nie czasu. Ale patrząc od wewnątrz, kiedy podążasz za samym przepływem, wtedy coś się dzieje.
Zatem oba opisy są prawidłowe. Jeśli nazwiemy tę rzekę wszechświatem, wszechświat w pewnym sensie się nie zmienia. Ale jak doświadczyłam tego od wewnątrz, to się zmienia. Jest mnóstwo miejsca na dynamiczny rozwój, gdy jesteś w rzece i płyniesz z nurtem.
Myślę, że to może mieć miejsce na głębokim poziomie, co dzieje się we wszechświecie. Jeśli chcesz mieć opis wnętrza — opis Lagrange'a, w przeciwieństwie do opisu Eulera — nie jest to sprzeczność. To po prostu inny sposób patrzenia na ten sam obiekt, na tę samą rzeczywistość, zarówno z wnętrza, jak i z zewnątrz. Widok z oczu człowieka kontra widok z oczu boga.
STROGATZ: Naprawdę chcę z wami zbadać różne koncepcje czasu w historii nauki, kiedy przechodzimy, powiedzmy, od Newtona do Einsteina. Ale w tym momencie chciałbym cię tylko zapytać – i to oczywiście zabawne, że wciąż rozmawiamy o czasie, dyskutując o czasie. Tak jak mówię: „w tej chwili zadam ci pytanie dotyczące czasu”.
WILCZEK: Trudno uciec, prawda?
STROGATZ: Trudno uciec!
WILCZEK: Tak mówią. Jeśli to iluzja, to całkiem przekonująca iluzja.
STROGATZ: To bardzo przekonująca iluzja. A więc o to mi chodziło: że Einstein, jak wiemy, był pod dużym wpływem naukowca/filozofa imieniem Mach, Ernst Mach. Mówimy o liczbie Macha w dźwięku, ale to ten sam Mach. OK, ale tak: Mach. Czy ten facet był bardzo zainteresowany operacyjnymi definicjami rzeczy? Zatem Einstein, siedząc w urzędzie patentowym i myśląc o czasie, zaczyna mówić: „Czas jest tym, co mierzą zegary”.
A dużo o tym piszesz w Podstawyi pomyślałem, że to bardzo interesujące podejście do rzeczy. Chcesz — czy możesz zastosować się do tego pomysłu? Na przykład, czy powinniśmy myśleć o czasie jako o tym, co mierzą zegary, w przeciwieństwie do jakiejś bardziej mglistej definicji czasu?
WILCZEK: Cóż, myślę, że tak, jeśli chcemy naukowo i owocnie myśleć o czasie na poziomie podstawowym. Ale pozwólcie, że to trochę uściślę.
STROGATZ: Wymaga rozpakowania.
WILCZEK: Angielskie słowo „czas” ma szerokie zastosowanie i może być używane w różnych znaczeniach, podobnie jak „energia”, OK? Energia oznacza coś bardzo specyficznego w kontekście dyskusji naukowej. Jednak w języku potocznym ma to znacznie szersze znaczenie, które ma również niewyraźne krawędzie.
Zatem podobnie jest z czasem, kiedy mówię: „czas jest tym, co mierzą zegary”, mam na myśli naukową koncepcję czasu, która jest niezwykle owocna i można ją zaprowadzić bardzo daleko z wielką precyzją. Aby właściwie zrozumieć to stwierdzenie, trzeba także poszerzyć pojęcie, czym jest zegar.
Zegarem jest wszystko na świecie, co zmienia się w jakikolwiek sposób, ponieważ prawa są sformułowane w kategoriach tego, jak rzeczy zmieniają się w funkcji tej zmiennej t. I wszystko się zmienia, i rzeczy zmieniają się na różne sposoby. Oni ruszają się. Ulegają reakcjom chemicznym. Starzeją się w sensie biologicznym. Godnym uwagi stwierdzeniem jest to, że ta jedna zmienna w równaniach leży u podstaw wszystkiego.
Można więc mieć zegary działające na bardzo, bardzo różnych zasadach. Możesz mieć rzeczy monitorujące ruch Ziemi wokół Słońca. Możesz mieć rzeczy monitorujące przepływ wody, zegary wodne. Można mieć zegar oparty na oglądaniu jak ktoś się starzeje, człowiek się starzeje. Nie byłby to bardzo dokładny zegar, ale w zasadzie, jeśli zagłębisz się w biochemię, można to było sprecyzować. Wiele, wiele różnych rodzajów zegarów, ale wszystkie są ze sobą spójne.
Zatem kiedy mówię, że zegary mierzą czas, jest to coś więcej niż tylko stwierdzenie operacyjne. Zawiera bardzo nietrywialną treść. Mówi, że wszystkie zegary, które są odpowiednio skalibrowane i zrozumiane, bez względu na zasadę, na której są oparte, będą w stanie dojść do spójnego porozumienia co do godziny.
STROGATZ: Zaraz wracamy.
[Przerwa na wstawienie reklamy]
STROGATZ: Witamy ponownie w „Radości z powodu”.
Zmieniając nieco bieg z filozofii na historię nauki, wydaje mi się, że duża część historii sukcesu nauki, zwłaszcza w czasie tego, co często nazywamy rewolucją naukową XVII wieku i później, miała związek z umiejętność całkiem dobrego rozpoczęcia mierzenia czasu. Że to nie przypadek, że Galileo, Huygens, Newton i, wiecie, ich następcy żyli w tym samym czasie, gdy zaczęto produkować dobre zegary wahadłowe. I że można poznać prawa ruchu w taki sposób, że trudno byłoby je uzyskać, zanim nie było dobrych urządzeń do pomiaru czasu.
Czy myślisz, że to prawda? Że… że nasz postęp naukowy naprawdę zależy od umiejętności dobrego mierzenia czasu?
WILCZEK: Z pewnością pomogło. A zwłaszcza, jeśli poszerzysz definicję czasu, aby uwzględnić regularny ruch planet, jak na przykład prawo Keplera, mówiące, że planety omiatają równe obszary w jednakowych czasach. I oczywiście ta obserwacja miała kluczowe znaczenie dla sformułowania praw Keplera, co w połączeniu z badaniami Galileusza nad wahadłami i spadającymi ciałami doprowadziło do szczytu rewolucji naukowej: sformułowania przez Newtona mechaniki klasycznej i praw grawitacji. Więc tak, to wszystko w dużej mierze opiera się na rozważaniach, które, ogólnie rzecz biorąc, przyniosły czas.
STROGATZ: Zatem, jeśli szybko posuniemy się do przodu – oczywiście nadal trzymając się tych kalamburów czasowych – skupmy się teraz na Einsteinie. U Einsteina zaczynamy widzieć naprawdę dziwne rzeczy – dla wielu ludzi dzieją się rzeczy sprzeczne z intuicją.
WILCZEK: Cóż, formułując bogatszy opis oddziaływania grawitacyjnego, który wykracza poza rozumienie Newtona, a nawet wcześniej, próbując oddać sprawiedliwość symetrii równań elektrodynamiki, Einstein doszedł do bardziej elastycznej koncepcji czasu.
Zacznę zatem od szczególnej teorii względności, która historycznie pojawiła się jako pierwsza. Jeśli jesteś w zamkniętym laboratorium i po prostu przeprowadzasz eksperymenty w laboratoriach, które poruszają się względem siebie ze stałą prędkością, dojdziesz do tych samych praw, niezależnie od tego, jaka jest ta prędkość. To jest esencja szczególnej teorii względności. Ale żeby to osiągnąć, okazuje się, że to, co jeden człowiek nazwałby czasem, drugi nazywa mieszaniną przestrzeni i czasu. To matematycznie prosta mieszanina. Nazywamy to kombinacją liniową, ale z pewnością jest to mieszanina przestrzeni i czasu. To wprowadza pomysł, że istnieje pewna elastyczność w definiowaniu czasu.
Możesz uzyskać obowiązujące prawa fizyki o tej samej treści po pewnym czasie t lub inny czas, t $lateks ^{prime}$ [t-pierwszy], to mieszanka t i x, Gdzie x jest pozycja. To była więc szczególna teoria względności.
I wtedy to było spore zaskoczenie. ponieważ na przykład Newton traktował czas jako jedną rzecz. Newton był w dużej mierze teologiem i bardzo uważał, że w swojej pracy zajmował się zrozumieniem działania Boga. I myślę, że myślał o Bogu, jak o tym, jak narzuca światu swój psychologiczny czas. Istniała – idea, że mogą istnieć różne ważne definicje czasu, byłaby Newtonowi bardzo obca.
Ale to właśnie postulował Einstein, a to pozwala uzyskać bardzo ładne sformułowania praw fizyki i znaleźć w nich prawidłowości, które bardzo trudno byłoby znaleźć w inny sposób.
A potem, w ogólnej teorii względności, robi się jeszcze dziwniej, ponieważ pozwalasz różnym ludziom w różnych miejscach wybierać to, co chcą t wersję, który z tych czasów wybrać. Nazywa się to lokalną niezmiennością Lorentza. Każda osoba może wybrać własną mieszankę przestrzeni i czasu do wykorzystania. I trzeba tak sformułować równania, żeby pozwalały na takie wybory. Mają tak zwaną symetrię. Chociaż sformułowanie równań będzie wyglądać zupełnie inaczej, jeśli ludzie dokonają różnych wyborów, ich treść będzie taka sama. I tylko bardzo specjalne równania mają tę właściwość.
Einstein, dokonując niewiarygodnego geniuszu, był w stanie – na podstawie tej zasady – wyprowadzić ulepszoną teorię grawitacji. Czas łączy się z przestrzenią i cała czasoprzestrzeń może się zakrzywić. Efekty te są bardzo, bardzo małe w skali laboratoryjnej. Ale jeśli mówimy o skalach makroskopowych – skali Ziemi i ziemskiego pola grawitacyjnego lub wszechświata, lub w bardzo ekstremalnych warunkach, na przykład tam, gdzie występuje bardzo duża koncentracja masy, która zakrzywia przestrzeń w czarnych dziurach. Wtedy do głosu dochodzą bardziej elastyczne, podatne na zginanie, a nawet upłynnione formy czasu.
STROGATZ: Hmm. Mam na myśli wiele testów teorii względności, eksperymentów z przenoszeniem zegarów atomowych w samolotach. Gdyby ludzie nie słyszeli tych rzeczy, o których właśnie wspomniałeś, prawdopodobnie brzmiałoby to całkiem fantastycznie. Ale mamy bardzo dobre, mocne dowody, że wszystkie są prawdziwe, łącznie z gadżetami GPS które stosujemy w naszych samochodach. Wiesz, mam na myśli, że ogólna i szczególna teoria względności, gdybyśmy ich nie uwzględnili…
WILCZEK: Cóż, GPS by nie zadziałał, ponieważ bardzo ważne jest dokładne podawanie czasu w GPS. W działaniu systemu GPS do określania odległości używa się bardzo precyzyjnego pomiaru czasu, opierając się na fakcie, że prędkość światła jest stałą uniwersalną. Trochę upraszczam, ale to w zasadzie prawda.
A ponieważ prędkość światła jest bardzo, bardzo duża w porównaniu do prędkości codziennych, bardzo małe błędy w pomiarze czasu przekładają się na znaczne zmiany odległości. Jeśli więc popełnisz małe błędy w sposobie traktowania czasu, urosną one do znacznie większych błędów, ważnych błędów w przestrzeni. Aby GPS stał się użytecznym systemem, trzeba więc bardzo, bardzo dokładnie podejść do pomiaru czasu.
STROGATZ: Zgadza się, więc fakt, że satelity są wysoko, gdzie pole grawitacyjne jest słabsze. Wiesz, są te wszystkie satelity, które są częścią systemu GPS i poruszają się tam dość szybko. Należy wziąć to wszystko pod uwagę i poprawić, i myślę, że to świetny przykład tego, jak, wiesz, możesz pomyśleć, że nasz Einstein dotyczy tylko czarnych dziur lub całego wszechświata, ale...
WILCZEK: Cóż, to naprawdę niezwykłe, że jeśli wrócimy do oryginalnej pracy Einsteina o szczególnej teorii względności, mówi on o synchronizowaniu i korelowaniu różnych stacji, jeśli wolisz, tak aby mogli zgodzić się na definicję przestrzeni i czasu. A przy odrobinie poczucia humoru widać, że to co tam opisuje to system GPS.
STROGATZ: Wow.
WILCZEK: Wiesz, ludzie poruszają się z prętami i zegarami i wykorzystują prędkość światła jako sposób na synchronizację, a potem mierzenie odległości. Dokładnie tak – to jest system GPS, prawda.
STROGATZ: Och, nigdy o tym nie myślałem. Jest tyle rzeczy, o które chcę cię zapytać. A co z ciemną materią? Wiem, że to jeden z twoich ulubionych. Posłuchajmy o tym. Co ciemna materia ma wspólnego z czasem?
WILCZEK: Logicznie rzecz biorąc, ma to co najwyżej wątpliwe powiązanie z czasem, ale jest to bardzo interesująca historia, która jest bardzo ekscytująca i jestem w nią obecnie mocno zaangażowany. Więc ciemna materia to obserwacja, że istnieje cała sieć zjawisk, w przypadku których wydaje się, że istnieje większa grawitacja, większa siła grawitacyjna, niż możemy wyśledzić na obecność materii.
Wygląda na to, że może to być nowy rodzaj cząstki, która tak się składa, że bardzo, bardzo słabo oddziałuje z materią, z którą mamy do czynienia od dziesięcioleci, a mimo to nadal wywiera presję grawitacyjną. I myślę, że wiem, co to jest, i panuje w pewnym sensie konsensus, że to dobry pomysł… coś zwanego aksjami. I teraz wreszcie następuje połączenie z czasem.
Aksjony zostały wprowadzone do fizyki nie jako sposób wytwarzania ciemnej materii, ale jako sposób na uporanie się z dziwną właściwością praw: są prawie takie same lub mają prawie tę samą zawartość, jeśli zmienimy kierunek czasu. Zatem chociaż doświadczenie makroskopowe nie zachowuje się w ten sposób, prawa mikroskopowe zachowują się w ten sposób.
Dlaczego? Mamy z tym bardzo fajną historię.
Zasady teorii względności i mechaniki kwantowej oraz głębokie symetrie Modelu Standardowego – tak zwane symetrie cechowania, które rządzą istotą pozostałych sił – silnie ograniczają interakcje, jakie może mieć materia. Jeśli więc założymy, że te zasady są poprawne, otrzymamy potężne ograniczenia praw fizyki.
I okazuje się, że jako niemal przypadkowa konsekwencja tych ograniczeń, prawa działają prawie tak samo w przód i w tył w czasie. Jest to więc ogromny triumf teoretycznego zrozumienia.
Ale to jeszcze nie koniec. I jest jedna interakcja, która jest zgodna z podstawowymi prawami, podstawowymi zasadami, powinienem powiedzieć, która byłaby zgodna ze wszystkimi tymi zasadami, ale nie byłaby odwracalna w czasie. Odkryto, że ta interakcja również jest bardzo, bardzo mała.
Aby to dogłębnie zrozumieć, główną ideą jest wprowadzenie kolejnej ważnej zasady. To jest coś, co nazywa się Symetria Peccei-Quinna po fizycy, którzy to wprowadzili.
Wtedy niektórzy z nas zdali sobie sprawę, że w konsekwencji tej nowej zasady istnieje przewidywanie, że musi istnieć nowy rodzaj cząstki, którą nazywam aksjonem, i która ma absolutnie niezwykłe właściwości. Przewiduje się, że będzie bardzo, bardzo słabo oddziaływać ze zwykłą materią. A potem zdajemy sobie sprawę, że jeśli przeprowadzimy równania przez Wielki Wybuch, okaże się, że powstała ona w odpowiedni sposób, aby stworzyć ciemną materię obserwowaną przez astronomów.
Delikatnie mówiąc, bardzo zachęcające jest to, że automatycznie rozwiązuje ten inny problem kosmologiczny. Wspaniałą rzeczą, która wydarzyła się w ciągu ostatnich kilku dekad – ale szczególnie teraz w coraz szybszym tempie – jest to, że możliwe jest zaprojektowanie eksperymentów, które wykryją je, jeśli gdzieś tam są.
Eksperymenty są bardzo trudne. To jak problem z wykrywaniem neutrin, tylko trudniejszy – może kiedy nauczymy się odpowiednich sztuczek, nie będzie to już takie trudne. Ale te eksperymenty są montowane. Dużo więcej dowiemy się za pięć, dziesięć lat.
STROGATZ: Podoba mi się, że zakończysz nasz program w tym miejscu wzmianką o pięciu do dziesięciu latach, ponieważ chcę zakończyć jakąś, miejmy nadzieję, przejmującą i emocjonalną nutą, że wiele pracy, z której jesteś szczególnie znany, którą wykonałeś Nagrodę Nobla za, był na początku Twojej kariery. Czy nie byłoby wspaniale, gdyby za pięć do dziesięciu lat zmierzono te osie i okazało się, że są prawidłowe.
WILCZEK: Umiliłoby mi to dzień. Mam nadzieję, że nie będzie to koniec mojej kariery, ale na pewno umili mi to dzień.
STROGATZ: Cóż, jestem bardzo podekscytowany, że mogłem znowu z tobą porozmawiać, Frank. Rozmawialiśmy więc z fizykiem teoretykiem Frankiem Wilczkiem o tajemnicy i pięknie czasu. Frank, bardzo dziękujemy, że byłeś dzisiaj z nami.
WILCZEK: Dziękuję. To zaszczyt i przywilej, jak mówią.
[Odtwarzanie motywu]
STROGATZ: Dziękuję za słuchanie. Jeśli podoba Ci się „The Joy of Why”, a nie masz jeszcze subskrypcji, naciśnij przycisk subskrybuj lub obserwuj w miejscu, w którym słuchasz. Możesz także zostawić recenzję programu. Pomaga innym znaleźć ten podcast.
„The Joy of Why” to podcast z Magazyn Quanta, niezależna redakcyjnie publikacja wspierana przez Fundacja Simonsa. Decyzje o finansowaniu przez Fundację Simonsa nie mają wpływu na wybór tematów, gości ani inne decyzje redakcyjne w tym podcaście lub w Magazyn Quanta.
Producentem „The Joy of Why” jest: Produkcja PRX. Zespół produkcyjny to Caitlin Faulds, Livia Brock, Genevieve Sponsler i Merritt Jacob. Producentem wykonawczym PRX Productions jest Jocelyn Gonzales. Dodatkową pomoc zapewnili Morgan Church i Edwin Ochoa.
Cena Od Magazyn Quanta, John Rennie i Thomas Lin zapewnili wskazówki redakcyjne przy wsparciu Matta Carlstroma, Samuela Velasco, Nony Griffin, Arleen Santany i Madison Goldberg.
Nasza muzyka przewodnia pochodzi z APM Music. Nazwę podcastu wymyślił Julian Lin. Autorem grafiki odcinka jest Peter Greenwood, a logo autorstwa Jaki King i Kristina Armitage. Specjalne podziękowania należą się Columbia Journalism School i Bertowi Odom-Reedowi z Cornell Broadcast Studios.
Jestem twoim gospodarzem, Steve Strogatz. Jeśli masz do nas jakieś pytania lub uwagi, napisz do nas na adres . Dziękuję za słuchanie.
- Dystrybucja treści i PR oparta na SEO. Uzyskaj wzmocnienie już dziś.
- PlatoData.Network Pionowe generatywne AI. Wzmocnij się. Dostęp tutaj.
- PlatoAiStream. Inteligencja Web3. Wiedza wzmocniona. Dostęp tutaj.
- PlatonESG. Węgiel Czysta technologia, Energia, Środowisko, Słoneczny, Gospodarowanie odpadami. Dostęp tutaj.
- Platon Zdrowie. Inteligencja w zakresie biotechnologii i badań klinicznych. Dostęp tutaj.
- Źródło: https://www.quantamagazine.org/what-is-the-nature-of-time-20240229/
- :ma
- :Jest
- :nie
- :Gdzie
- ][P
- $W GÓRĘ
- 10
- 2022
- 50
- a
- zdolność
- Zdolny
- O nas
- absolutnie
- przyspieszenie
- wypadek
- przypadkowo
- Konto
- dokładny
- Dzieje Apostolskie
- faktycznie
- Ad
- Dodatkowy
- Adresy
- adresowanie
- wpływający
- Po
- ponownie
- wiek
- Ages
- Umowa
- przed
- samoloty
- obcy
- Wyrównuje
- Wszystkie kategorie
- dopuszczać
- pozwala
- prawie
- wzdłuż
- już
- również
- Chociaż
- amator
- an
- i
- Rocznica
- Inne
- odpowiedź
- każdy
- więcej
- wszystko
- Aplikacja
- zjawić się
- pojawia się
- Apple
- SĄ
- obszary
- Arizona
- na około
- Sztuka
- AS
- zapytać
- Wsparcie
- powiązany
- założyć
- At
- atomowy
- autor
- automatycznie
- świadomy
- z powrotem
- na podstawie
- podstawowy
- Gruntownie
- BE
- piękny
- Uroda
- bo
- stają się
- staje się
- być
- zanim
- rozpocząć
- Początek
- zachowanie
- jest
- zginalny
- BEST
- pomiędzy
- Poza
- Duży
- Wielki Wybuch
- większe
- Najwyższa
- Bit
- Czarny
- czarne dziury
- ciała
- książka
- Książki
- obie
- przerwa
- nadawanie
- poszerzać
- szerszy
- szeroko
- borsuk
- przyniósł
- ale
- przycisk
- by
- wezwanie
- nazywa
- Połączenia
- oprawa ołowiana witrażu
- CAN
- Może uzyskać
- Zajęte
- Kariera
- prowadzone
- noszenie
- samochody
- centralny
- na pewno
- wyzwanie
- zmiana
- zmieniony
- Zmiany
- wymiana pieniędzy
- na czacie
- chemiczny
- wybory
- Dodaj
- kościół
- Clearing
- zegar
- Zegary
- zamknięte
- bliższy
- Współprowadzący
- COLUMBIA
- połączenie
- jak
- byliśmy spójni, od początku
- komentarze
- wspólny
- w porównaniu
- kompletny
- skomplikowane
- pojęcie
- stwierdza,
- Warunki
- połączenie
- Zgoda
- konsekwencja
- Rozważania
- zgodny
- stały
- skonstruować
- zawartość
- kontekst
- Cornell
- skorygowania
- poprawione
- skorelowane
- mógłby
- Kurs
- Okładki
- Stworzenia
- Aktualny
- krzywa
- taniec
- Ciemny
- Ciemna materia
- dzień
- czynienia
- lat
- Decyzje
- głęboko
- zdefiniowane
- definiowanie
- Zdecydowanie
- definicja
- definicje
- zachwycający
- czerpać
- opisać
- Opisujące
- opis
- Wnętrze
- szczegółowe
- wykryć
- rozwinięty
- oprogramowania
- urządzenia
- ZROBIŁ
- różne
- trudny
- kierunek
- dyskutować
- dyskusja
- dystans
- Wybitny
- podzielony
- dzieli
- do
- robi
- Nie
- robi
- nie
- na dół
- drastycznie
- każdy
- Wcześnie
- Wczesny Wszechświat
- Ziemia
- Zespół redakcyjny
- Edwin
- ruchomości
- Jajka
- Einstein
- bądź
- wschodzących
- zachęcający
- zakończenia
- energia
- Angielski
- ciesząc
- epizod
- równy
- Równie
- równania
- Równowaga
- Błędy
- uciec
- szczególnie
- istota
- Parzyste
- wydarzenia
- ostatecznie
- EVER
- Każdy
- codzienny
- wszystko
- wszędzie
- dowód
- ewolucja
- ewoluuje
- dokładnie
- przykład
- ekscytujący
- wykonawczy
- Producent wykonawczy
- istnieć
- rozszerza się
- doświadczenie
- doświadczony
- eksperyment
- eksperymenty
- wyjaśnienie
- odkryj
- Exploring
- skrajny
- niezwykle
- oko
- fakt
- Falling
- fantastyczny
- daleko
- FAST
- Moja lista
- Ulubione
- wyczyn
- czuje
- błąd
- kilka
- pole
- W końcu
- Znajdź
- i terminów, a
- pięć
- Elastyczność
- elastyczne
- pływ
- Płynący
- Przepływy
- obserwuj
- następujący
- W razie zamówieenia projektu
- wytrzymałość
- Siły
- formularze
- formułowanie
- Naprzód
- znaleziono
- Fundacja
- Framework
- szczery
- od
- płodny
- zabawa
- funkcjonować
- fundamentalny
- Finansowanie
- zabawny
- przyszłość
- wskaźnik
- dał
- koła zębate
- Ogólne
- ogólnie
- generujący
- geniusz
- otrzymać
- dostaje
- miejsce
- Dać
- Globalne
- Go
- Dobry
- Goes
- będzie
- dobry
- got
- rządzić
- GPS
- grawitacyjny
- powaga
- wspaniały
- Greenwood
- Griffin
- Ziemia
- Rozwój
- gości
- poradnictwo
- Facet
- miał
- zdarzyć
- się
- Wydarzenie
- dzieje
- Zaoszczędzić
- Ciężko
- trudniej
- Have
- he
- słyszeć
- wysłuchany
- ciężko
- pomógł
- pomaga
- tutaj
- Wysoki
- wskazówki
- jego
- historycznie
- historia
- Dobranie (Hit)
- Dziury
- honor
- nadzieję
- Ufnie
- gospodarz
- HOT
- W jaki sposób
- How To
- Jednak
- HTTPS
- człowiek
- humor
- i
- pomysł
- if
- Iluzja
- obraz
- ważny
- imponujący
- ulepszony
- in
- zawierać
- Włącznie z
- niewiarygodny
- niezależny
- indywidualny
- nieunikniony
- wpływ
- pod wpływem
- Informacja
- początkowy
- wstrzykiwać
- wewnątrz
- przykład
- interakcji
- wzajemne oddziaływanie
- Interakcje
- zainteresowany
- ciekawy
- wnętrze
- najnowszych
- przedstawiać
- wprowadzono
- Przedstawia
- zaangażowany
- IT
- JEGO
- samo
- Jakub
- żargon
- John
- dziennikarstwo
- radość
- właśnie
- PRAWO
- Trzymać
- utrzymuje
- Klawisze
- dzieci
- Uprzejmy
- rodzaje
- król
- Wiedzieć
- znany
- laboratoria
- laboratorium
- język
- duży
- w dużej mierze
- Nazwisko
- później
- Prawo
- Laws
- prowadzący
- UCZYĆ SIĘ
- najmniej
- Pozostawiać
- Doprowadziło
- niech
- poziom
- życie
- lekki
- lubić
- lubi
- lin
- liniowy
- Słuchanie
- mało
- miejscowy
- logicznie
- logo
- długo
- Popatrz
- wyglądał
- poszukuje
- WYGLĄD
- Partia
- "kochanym"
- zrobiony
- magazyn
- robić
- WYKONUJE
- mężczyzna
- wiele
- wielu ludzi
- Masa
- mistrz
- matematyka
- matematycznie
- matowy
- Materia
- Może..
- może
- me
- oznaczać
- znaczenie
- znaczy
- zmierzyć
- pomiary
- zmierzenie
- mechanika
- wspomnienia
- wspominać
- wspominając
- mikroskopijny
- może
- umysły
- błędy
- MIT
- mieszanina
- model
- Nowoczesne technologie
- moment
- Chwile
- monitor
- jeszcze
- Morgan
- większość
- ruch
- ruch
- przeniesienie
- dużo
- Muzyka
- my
- tajemniczy
- Tajemnica
- Nazwa
- O imieniu
- Natura
- prawie
- niezbędny
- wymagania
- sąsiedni
- sąsiedzi
- sieć
- neutrina
- nigdy
- Nowości
- niuton
- Następny
- miło
- Nie
- nagroda Nobla
- szczególnie
- noty
- nic
- już dziś
- jądrowy
- numer
- przedmiot
- obiekty
- obserwacja
- oczywista
- OCHOA
- of
- Biurowe
- często
- oh
- W porządku
- Stary
- starszych
- on
- pewnego razu
- ONE
- tylko
- operacyjny
- przeciwny
- or
- zamówienie
- zwykły
- oryginalny
- pierwotnie
- Inne
- Pozostałe
- Inaczej
- ludzkiej,
- na zewnątrz
- koniec
- własny
- Papier
- część
- przejście
- Przechodzący
- Przeszłość
- patent
- Ludzie
- może
- osoba
- osobisty
- Piotr
- zjawisko
- filozoficznie
- filozofia
- fizyczny
- fizyk
- Fizyka
- wybierać
- sztuk
- szczyt
- Miejsce
- Miejsca
- Planety
- plato
- Analiza danych Platona
- PlatoDane
- do przyjęcia
- odgrywa
- Proszę
- Volcano Plenty Vaporizer Storz & Bickel
- Podcast
- Podcasting
- stwarza
- position
- możliwy
- mocny
- precyzyjny
- Detaliczność
- przewidzieć
- Przewiduje
- przepowiednia
- obecność
- teraźniejszość
- obecnie
- bardzo
- zasada
- Zasady
- przywilej
- nagroda
- prawdopodobnie
- Problem
- problemy
- Wytworzony
- producent
- Produkcja
- produkcje
- Profesor
- głęboki
- Postęp
- prawidłowo
- niska zabudowa
- własność
- chroniony
- pod warunkiem,
- psychologiczny
- Publikacja
- położyć
- kwalifikować
- Magazyn ilościowy
- Kwant
- Mechanika kwantowa
- fizyka kwantowa
- pytanie
- pytania
- całkiem
- przypadkowy
- Kurs
- Reakcje
- real
- Rzeczywistość
- zrealizować
- realizowany
- naprawdę
- niedawno
- przedefiniować
- odzwierciedlenie
- traktować
- regularny
- względność
- opierając się
- znakomity
- pamiętać
- zdalny
- Rozkład
- poszanowanie
- ograniczać
- Ograniczenia
- przeglądu
- Rewolucja
- bogatszy
- bogato
- prawo
- Pierścień
- Rzeka
- Pokój
- w przybliżeniu
- reguły
- run
- taki sam
- Satelity
- powiedzieć
- powiedzenie
- mówią
- Skala
- waga
- Szkoła
- nauka
- naukowy
- Naukowiec
- Naukowcy
- pory roku
- druga
- widzieć
- wydać się
- wydaje
- wybór
- rozsądek
- oddzielny
- powinien
- pokazać
- znaczący
- Podobnie
- Prosty
- ponieważ
- Siedzący
- sytuacja
- mały
- So
- Rozwiązania
- kilka
- jakoś
- Ktoś
- coś
- syn
- piosenka
- Dźwięk
- Typ przestrzeni
- Przestrzeń i czas
- mówić
- Mówiąc
- Mówi
- specjalny
- specyficzny
- prędkość
- prędkości
- Spotify
- standard
- Gwiazdy
- początek
- rozpoczęty
- rozpocznie
- Stan
- Zestawienie sprzedaży
- Stacje
- Steve
- klejący
- Nadal
- sklep
- przechowywania
- Historia
- dziwny
- obcy
- silny
- Struktura
- Walka
- Studiował
- studia
- Badanie
- subskrybuj
- sukces
- taki
- Niedz
- wsparcie
- Utrzymany
- pewnie
- niespodzianka
- zdziwiony
- Zamiatać
- symbol
- system
- Brać
- Zadania
- trwa
- Mówić
- rozmawiać
- Rozmowy
- zespół
- Techniczny
- technicznie
- powiedzieć
- mówi
- świątynia
- dziesięć
- dąży
- REGULAMIN
- Testy
- niż
- podziękować
- Podziękowania
- że
- Połączenia
- Przyszłość
- Państwo
- świat
- ich
- Im
- motyw
- sami
- następnie
- teoretyczny
- teoria
- Tam.
- Te
- one
- rzecz
- rzeczy
- myśleć
- Myślący
- to
- w tym roku
- Tomasz
- tych
- chociaż?
- myśl
- wstrząśnięty
- Przez
- Związany
- czas
- czasy
- wyczucie czasu
- do
- już dziś
- razem
- tematy
- śledzić
- podróżować
- Podróżowanie
- leczyć
- leczenie
- ogromny
- zwycięstwo
- kłopot
- prawdziwy
- Prawda
- stara
- włącza
- drugiej
- Ostatecznie
- dla
- przejść
- zrozumieć
- zrozumienie
- zrozumiany
- Nieoczekiwany
- rozkładanie
- wyjątkowy
- uniwersalny
- Wszechświat
- uniwersytet
- Rozpakowanie
- odsłonięty
- us
- posługiwać się
- używany
- użyteczny
- za pomocą
- ważny
- zmienna
- Naprawiono
- Prędkość
- wersja
- Przeciw
- początku.
- Zobacz i wysłuchaj
- chcieć
- była
- oglądania
- Uzdatnianie wody
- Droga..
- sposoby
- we
- słabszy
- webp
- powitanie
- DOBRZE
- były
- Co
- Co to jest
- jeśli chodzi o komunikację i motywację
- czy
- który
- KIM
- cały
- dlaczego
- Dziki
- będzie
- zwycięzca
- w
- w ciągu
- bez
- wspaniale
- słowo
- Praca
- pracował
- prace
- działa
- świat
- by
- dałbym
- wow
- owinąć
- Owinięty
- napisać
- rok
- lat
- tak
- jeszcze
- You
- Twój
- zefirnet
- powiększanie