Klokkene går altså med forskjellig hastighet på høyfjellet og i lavlandet, greit nok, men er det egentlig dette aspektet ved tiden vi synes er mest interessant?
Av Carlo Rovelli
Klokkene går altså med forskjellig hastighet på høyfjellet og i lavlandet, greit nok, men er det egentlig dette aspektet ved tiden vi synes er mest interessant? Vannet i en elv strømmer lang somt langs breddene og hurtigere midt utpå, men det renner da uansett ... Så er ikke tiden også bare noe som flyter av sted fra fortiden til fremtiden? La oss glemme den hårfine målingen av hvor mye tid som går, som jeg var så opptatt av i forrige kapittel: altså tallene man måler tiden med. Det finnes et viktigere aspekt ved tiden, nemlig det faktum at den går, at den flyter av sted, den evige strømmen i den første av Rilkes Duino -elegier:
Den evige strømmen renner gjennom begge riker og river med seg alle aldre og overdøver dem begge. Fortid og fremtid er forskjellige. Årsak går forut for virkning. Smerte følger etter skade, ikke motsatt. Et glass knuses i tusen biter, og de tusen bitene gjenoppretter ikke glasset igjen.
Fortiden kan vi ikke forandre; vi kan angre oss, vi kan ha dårlig samvittighet, vi kan ha min ner om lykkelige stunder. Fremtiden, derimot, betyr usikkerhet, ønsker, bekymringer, åpne muligheter, kanskje noe skjebnesvangert. Vi kan oppleve den, velge den, fordi den ennå ikke er der; i fremtiden er alt fortsatt mulig ... Tiden er ikke en linje med to likeverdige retninger: Den er en pil, med forskjellige ytterpunkter:
For oss er det dette som er det vesentlige med tiden, det er mye viktigere enn hvor fort den går. Det er dette som er tidens kjerne. Dette at den glir forbi oss, slik at vi kjenner hvordan den formelig brenner på huden, i vår lengsel etter fremtiden, i erindringens mysterium. Det er her tidens hemmelighet ligger skjult: hva det in nebærer, dette vi mener, når vi tenker på tiden.
Hva er dette som flyter av gårde? Hvor ligger det gjemt i verdens grammatikk? Hva er det som skiller fortiden og det faktum at den har vært, fra fremtiden og det faktum at den ennå ikke har vært, innimellom verdensmekanismens folder? Hvorfor synes vi at fortiden er så for skjellig fra fremtiden?
I det 19. og 20. århundret strevde fysikerne med å finne ut av disse spørsmålene, og de støtte på noe adskillig mer uventet og foruroli - gende enn det i bunn og grunn marginale faktum at tiden går med ulik hastighet på ulike steder. De innså at forskjellen mellom fortid og fremtid – mellom årsak og virkning, mellom erindring og håp, mellom samvittighetsnag og fremtidsplaner – faktisk ikke finnes i de grunn - leggende lovene som beskriver hvordan verden fungerer.
Det hele begynte med at en konge ble myr det. Den 16. januar 1793 dømmer Konventet i Paris Ludvig 16. til døden. En av vitenskapens dypeste røtter er muligens å finne i opprøret: det at man ikke godtar tingenes nåværende til stand. Blant de av Konventets medlemmer som stemmer for den fatale dommen, finner vi en venn av Robespierre, Lazare Carnot. Lazare er lidenskapelig opptatt av den store persiske dik teren Sa’di fra Shiraz, som ble tatt til fange og holdt som slave av korsfarerne i den italienske byen Acri, og som har skrevet de vidunderlige verselinjene som står å lese over inngangen til FN-bygningen i New York:
Adams barn er del av samme kropp, de er skapt av samme stoff. Når tiden påfører ett lem smerte, lider også de andre lemmene. Evner du ikke å føle medynk med andres sorg, fortjener du ikke å bli kalt et menneske. En annen av vitenskapens dypeste røtter er muligens å finne i poesien: det å kunne se bortenfor det synlige. Carnot kaller sin første sønn Sadi, etter Sa’di. Slik fødes altså Sadi Car not, som et opprørets og poesiens barn.
Den unge mannens store lidenskap er damp maskiner, som tidlig på 1800-tallet er i ferd med å forandre verden, ved at man bruker ild for å få ting til å gå rundt. I 1824 skriver han en liten bok med den besnærende tittelen Refleksjoner over ildens motoriske kraft, der han forsøker å forstå det teoretiske grunnlaget for hvordan disse maskinene fungerer. Publikasjonen er full av misforståtte ideer: Han tror at varme er en konk ret størrelse, en slags væske som produserer energi ved å «falle» fra varme ting til kalde ting, på samme måte som vannet i en foss produser er energi når det faller ovenfra og ned. Men hovedtanken er faktisk korrekt: Dampmaskiner - - - - - - - fungerer til syvende og sist fordi varme går fra varmt til kaldt.
Sadis lille avhandling havner i hendene på en streng prøyssisk professor med et intenst blikk, Rudolf Clausius. Det er han som fatter hele po enget, og han formulerer en lov som senere skal bli berømt: Varme kan ikke gå fra et kaldt legeme til et varmt, forutsatt at ingenting annet i omgiv elsene endres.
Det avgjørende punktet er forskjellen mellom det som har med varme å gjøre, og det som skjer når ting faller: En kule kan falle, men den kan også gå opp igjen av seg selv — for eksempel hvis den spretter. Det kan ikke varme. Denne loven, som Clausius formulerte, er den eneste generelle fysiske loven som skjelner mel lom fortid og fremtid.
Det er det ingen av de andre som gjør: Ikke Newtons lover for den mekaniske verden, ikke Maxwells ligninger for elektrisitet og magnet isme, ikke Einsteins ligninger om relativ tyngdekraft, og heller ikke de kvantemekaniske ligningene til Heisenberg, Schrödinger og Dirac, eller ligningene for elementærpartikler som 1900-tallets fysikere satte opp ... Ikke én av disse ligningene skjelner mellom fortid og fremtid?
Dersom en rekke hendelser er tillatt ifølge disse ligningene, er den samme hendelsesrekken også tillatt dersom hendelsene foregår i motsatt rek kefølge. I de grunnleggende ligningene for ver den dukker tidspilen opp utelukkende når varme er med. Det eksisterer med andre ord en tett forbindelse mellom tid og varme: Hver gang det viser seg å være en forskjell mellom fortid og fremtid, er varme involvert. I ethvert hendelses forløp som blir meningsløst dersom det spilles av bakvendt, er det noe som blir varmere.
Dersom jeg ser en film som viser en kule som triller, er jeg ikke i stand til å si om filmen kjøres riktig vei eller i revers. Men dersom kulen i fil men saktner farten og stanser, vet jeg at filmen spilles riktig vei, for hvis den ble spilt baklengs, ville den vise en fornuftsstridig hendelse, nem lig en kule som begynner å bevege seg på egen hånd. Det er friksjon som gjør at kulen saktner farten og stanser, og friksjon produserer varme.
Det er bare der det er varme involvert, at det finnes et skille mellom fortid og fremtid. Tank ene utspinner seg fra fortid til fremtid, ikke om vendt, og tankevirksomhet produserer faktisk varme i hodet vårt ... Clausius introduserer en størrelse som måler denne irreversible måten varmen beveger seg på, i bare én retning, og — som den kultiverte tyskeren han er — gir han den et navn fra gresk, entropi :
“Jeg foretrekker å gi viktige vitenskapelige størrelser navn hentet fra de gamle språkene, slik at de kalles det samme på alle levende språk. Derfor foreslår jeg å kalle størrelsen S for et legemes entropi, etter det greske ordet for forandring: η τ ρ πη “ Clausius’ entropi er en målbar størrelse som kan beregnes, den betegnes med bokstaven S, og den øker eller forblir den samme, men aldri mindre , i en isolert prosess. For å indikere at den aldri blir mindre, skriver vi:
Utrykket leses slik: “Delta S, altså endringen i entropi, er bestandig større eller lik 0”, og dette kalles “termodynamikkens andre hovedset ning” (den første går ut på at energimengden i et isolert system er konstant). Den konstaterer at varme egenhendig beveger seg utelukkende fra varme legemer til kalde, aldri omvendt.
Dere får unnskylde at jeg tar med denne ligningen — det er den eneste i boken. Den ut trykker tidens retning, tidspilen, og jeg kunne nesten ikke la være å ta den med, ettersom dette er en bok som handler om tid. Det er den eneste ligningen i grunnleggende fysikk som erkjenner forskjellen mellom fortid og fremtid. Den eneste som sier oss noe om at tiden går. I denne usedvanlige ligningen skjuler det seg en hel verden.
Mannen som skal bringe denne verdenen for dagen, er en ulykksalig og sympatisk østerriker, barnebarn av en klokkemaker, en tragisk og romantisk figur: Ludwig Boltzmann.
- Det er Ludwig Boltzmann som først begynner å - forstå hva som ligger skjult bak ligningen ∆S≥0, og dermed kaster han oss ut i et av de mest svimlende forsøkene på å forstå verdens grammatikkens innerste hemmeligheter. Ludwig arbeider i Graz, Heidelberg, Berlin, Wien, og så i Graz igjen. Han pleier å si at den ustabile psyken hans skyldes at han ble født på fetetirsdag, dagen før karnevalet starter. Dette er bare delvis en spøk, for han har virkelig et usta bilt sinnelag: Han er lettrørt og svinger stadig mellom opprømthet og depresjon. Han er kort vokst og kraftig bygd, med mørkt krøllet hår og talibanskjegg, og kjæresten hans kalte ham “den kjære, gode tjukkasen min”. Det er han, Ludwig, som er den ulykksalige helten i fortellingen om tidens retning.
Sadi Carnot trodde at varme var et stoff, en den blir væske. Han tok feil. Varme skyldes molekylenes mikroskopiske bevegelser. Varm te er te hvor molekylene beveger seg mye. Kald te er te hvor molekylene bare beveger seg litt. I en isbit, som er enda kaldere, beveger molekylene seg enda mindre.
- På slutten av 1800-tallet var det fremdeles mange som ikke trodde at molekyler og atomer virkelig fantes, men Ludwig var overbevist om at de fantes, og hadde gjort det til en av sine kampsaker. Den heftige polemikken hans mot dem som ikke trodde at atomene var virkelige, - går det fremdeles gjetord om. «Innerst inne var alle vi unge på hans parti», forteller en av kvantemekanikkens unge opprørere. I en av disse hissige konfrontasjonene under en konfer anse i Wien var det en kjent fysiker som motsa ham og hevdet at den vitenskapelige materialis men var død fordi materiens lover ikke erkjen ner tidens retning: Det hender altså at til og med fysikere kommer med tåpeligheter.
Kopernikus konstaterte med egne øyne at jorden går rundt, da han så solen gå ned. Boltz - mann konstaterte med egne øyne at atomer og molekyler beveger seg i rasende fart, da han så på et glass med stillestående vann. Vi ser vannet i et glass slik astronautene så jorden fra månen: som en fredelig, lysende, blå kule. Det vrimlende, hektiske livet på jorden, med planter og dyr, kjærlighet og fortvilelse – ingenting av dette var det mulig å se fra månen.
Bare en skjoldet blå kule. I refleksene i et vann glass foregår det en tilsvarende febrilsk aktivitet, skapt av myriader av molekyler – mange flere enn det finnes levende vesener på jorden. Denne forvirringen blander sammen som enkelte av molekylene står stille, blir de revet med av de andre molekylenes frenetiske virksomhet, og så begynner også de å bevege seg: Forvirringen sprer seg, molekylene støter borti hverandre og dytter hverandre. Det er årsaken til at kalde ting blir varmere i kontakt med varme ting: Molekylene deres blir truffet av varme molekyler og rives med i bevegelsen. De blir, med andre ord, varmere.
Den termiske bevegelsen kan sammenlignes med en kortstokk som blandes hele tiden: Dersom kortene ligger ordnet, fører blandingen til at de kommer i uorden. På samme måte går varmen fra varmt til kaldt og ikke omvendt: fordi det skjer en blanding, fordi alle ting har en naturlig tendens til å bringes i uorden.
Det var dette Ludwig Boltzmann skjønte. Forskjellen mellom fortid og fremtid er ikke å finne i de grunnleggende lovene for bevegelse, den finnes ikke i naturens underliggende gram matikk. Det er den naturgitte tilbøyeligheten til uorden som etter hvert fører til tilstander som blir mindre og mindre særegne, mindre og min dre spesielle.
Det er en praktfull erkjennelse. Og den er korrekt. Men forklarer den hvorfor det er en forskjell mellom fortid og fremtid? Nei. Den re formulerer bare spørsmålet. Nå blir spørsmålet: Hvorfor var tingene ordnet i den ene av de to tidsretningene, den vi kaller fortid? Hvorfor var universets store kortstokk ordnet i fortiden?
Hvorfor var entropien lav i fortiden? Dersom vi observerer et fenomen som be gynner i en tilstand med lav entropi, er det innlysende hvorfor entropien øker: Den øker fordi alt rotes til når det blandes sammen. Men hvorfor er det slik at fenomenene vi observerer omkring oss, i kosmos, begynner i en tilstand med lav entropi?
Nå kommer vi til selve poenget. Dersom alle de første 26 kortene i en kortstokk er røde, og alle de neste 26 er svarte, sier vi at kortenes innbyrdes konfigurasjon er “spesiell”. Den er alt. Der - “ordnet”. Denne ordenen reduseres når man blander kortene. Den opprinnelige ordnete konfigurasjon har “lav entropi”. Denne konfigu rasjonen er særegen dersom jeg konsentrerer meg om kortenes farge – rød eller svart. Men den er særegen fordi jeg ser på fargen. En annen konfigurasjon vil være særegen fordi de første 26 kortene bare er hjerter og spar. Eller oddetall, el ler de som er mest slitt, eller nøyaktig de samme 26 kortene som for tre dager siden ... eller en hvilken som helst annen særegenhet. Når vi ten ker nøye etter, er en hvilken som helst konfigurasjon særegen : En hvilken som helst konfigurasjon er unik, dersom jeg sjekker alle detaljene, ettersom en hvilken som helst konfigurasjon bestandig har noe som kjennetegner den på en unik måte.
Ethvert barn er unikt og spesielt for mammaen sin. Forestillingen om at visse konfigurasjoner er mer særegne enn andre (for eksempel 26 røde - kort etterfulgt av 26 svarte), er følgelig bare meningsfylt hvis jeg utelukkende ser på noen få aspekter ved kortene (for eksempel fargen).
- Dersom jeg skiller mellom samtlige kort i stok ken, er alle konfigurasjoner likeverdige: Ingen av dem er mer eller mindre spesielle enn andre. Forestillingen om “særegenhet” oppstår først i - det øyeblikk jeg betrakter universet på en uklar, diffus og omtrentlig måte.
Boltzmann viste at entropi finnes fordi vi beskriver verden på en diffus måte. Han beviste at entropien er nettopp den størrelsen som teller hvor mange forskjellige konfigurasjoner gig av hvorvidt jeg har en diffus forestilling om vår diffuse forestilling ikke skjelner mellom. det eller ikke. Naturligvis er ikke det som skjer Varme, entropi og den lave entropien i fortiden med teskjeen og molekylene i den, avhengig av er begreper som tilhører en tilnærmet, statistisk hvordan jeg oppfatter det. Det bare skjer. Po beskrivelse av naturen. enget er at beskrivelsen ved hjelp av begreper Men da er altså forskjellen mellom fortid som varme, temperatur, varme som beveger seg og fremtid til syvende og sist knyttet til denne fra teen til teskjeen, gir et diffust bilde av hva diffuse forestillingen ... Dersom jeg kunne ta som skjer, og det er bare i dette diffuse bildet at hensyn til alle detaljene, til den eksakte, mik - den markante forskjellen mellom fortid og frem roskopiske tilstanden i verden, ville da de tid gjør seg gjeldende.] karakteristiske aspektene ved tidens gang fors - Den urovekkende konklusjonen man kan vinne? trekke av Boltzmanns arbeid, er følgende: For Ja. Dersom jeg gransker tingenes mikrosko - skjellen mellom fortid og fremtid viser til den piske tilstand, blir forskjellen mellom fortid og diffuse forestillingen vi har om verden. Det er fremtid borte. Verdens fremtid, for eksempel, en konklusjon som får det til å gå kaldt nedover er bestemt ut ifra den nåværende tilstanden, og ryggen på noen og enhver: Er det virkelig mulig hverken mer eller mindre enn hva fortiden er. at denne helt tydelige, grunnleggende, eksisten Vi sier ofte at årsak går forut for virkning, men i sielle følelsen min — av at tiden går — beror på tingenes grunnleggende grammatikk finnes det det faktum at jeg ikke oppfatter verden ned til ikke noe skille mellom “årsak” og “virkning”. minste detalj? En slags misforståelse som skylDet finnes visse regelmessigheter, beskrevet des mine begrensede synsevner? Er det virkelig i det vi kaller fysiske lover, som knytter hen - slik at dersom jeg kunne se tydeligere og tok delser til forskjellige tidspunkt, symmetriske hensyn til milliarder av molekylers eksakte regelmessigheter mellom fremtid og fortid ... I bevegelsesmønstre, ville fremtiden være “lik” en mikroskopisk beskrivelse er det ingenting fortiden? Ville jeg kunne vite like mye — eller som tilsier at fortiden skulle være forskjellig fra lite — om fremtiden som om fortiden? Jeg skal fremtiden. [Poenget her er ikke at det som skjer gjerne gå med på at våre oppfatninger av ver med en kald teskje i en kopp varm te, er avhen - den ofte er feilaktige. Men kan verden være - - - - så til I nåtiden myldrer det av spor som fortiden har etterlatt seg.
Vi er historier for oss selv. Fortellinger. Det er erindringen som lodder sammen disse prosessene som ligger spredt omkring i tiden, og som vi er bygd opp av. På denne måten finnes vi i tiden. Det er grunnen til at jeg er den samme som ham jeg var i går. Å forstå oss selv innebærer at vi reflekterer over tiden. Men å forstå tiden innebærer at vi reflekterer over oss selv.
- Carlo Rovelli de grader forskjellig fra slik vi oppfatter den? Av og til dukker det også opp en og annen eldre Alt dette undergraver jo fullstendig vår professor. sedvanlige måte å oppfatte tiden på. Det skaper Tiden har mistet ytterligere ett vesentlig as mistro, akkurat som da noen påsto at jorden pekt: den iboende, innlysende forskjellen mel beveger seg. Men på samme måte som dette lom fortid og fremtid. Boltzmann forsto at det med at jorden dreier rundt solen, er bevisene ikke finnes noe innlysende ved at tiden går. At også i dette tilfellet overveldende: Samtlige av det bare er det diffuse gjenskinnet av en gåte de fenomenene som indikerer at tiden går, koker full usannsynlighet i universet på et tidspunkt i ned til en “spesiell” tilstand i verdens fortid, fortiden.
som er “spesiell” på grunn av vår diffuse måte å Det er dette og ingenting annet som er kilden se ting på. til den evige strømmen Senere i boken skal jeg gjøre et dristig forsøk Etter å ha blitt utnevnt til professor ved på å titte nærmere på hva som skjuler seg bak universitetet bare tjuefem år gammel, og mot denne diffuse forestillingen, på hvilken sam - tatt ved det keiserlige hoff da han befant seg menheng den har med den merkelige usannsyn - på toppen av sin karriere, etter å ha måttet tåle ligheten forbundet med at universets entropi kraftig kritikk fra store deler av den akademiske i utgangspunktet var lav. Her skal jeg avslutte verden, som ikke forsto hva han holdt på med – med det forbløffende faktum at entropi – og i det ene øyeblikket full av entusiasme og i det dette skjønte Boltzmann – ikke er noe annet enn neste dypt deprimert – velger den “kjære, gode det antall mikroskopiske tilstander som vår dif - tjukkasen” Ludwig Boltzmann å forlate denne fuse oppfatning av verden ikke får med seg. verden og går hen og henger seg.
Ligningen som uttrykker nettopp dette, er I Duino, like ved Trieste, mens hustruen og inngravert på Boltzmanns gravstein i Wien, helt datteren svømmer i Adriaterhavet. øverst, over en marmorbyste som fremstiller Nettopp i Duino, hvor Rilke noen år senere ham som en streng og bitter mann, noe jeg nek - skal skrive sin elegi.
ter å tro at han noensinne var. Til stadighet kom mer unge fysikkstudenter for å besøke graven hans, og de blir stående der fordypet i tanker. - - i Rilkes elegi. -