Scientia

Se va sfârşi timpul? Este o idee deranjantă, mai înspăimântătoare chiar decât sfârşitul Universului, deoarece în cazul majorităţii scenariilor obişnuite despre apocalipse cosmice, există totuşi posibilitatea liniştitoare că un nou univers se va forma din rămăşitele celui vechi.

Dar dacă timpul în sine se poate sfârşi, atunci nu mai există cale de scăpare. Nu va mai exista timp pentru a se forma altceva. Şi gata. Punct.

În ultimii ani, cosmologii au încercat să răspundă la această întrebare. Poate că nu este o idee atât de înfiorătoare pentru ei, deoarece sunt deja familiarizaţi cu multele finaluri posibile ale timpului ce reies din teoria relativităţii generalizate a lui Einstein. Această teorie a gravitaţiei susţine că atunci când o stea se contractă, transformându-se într-o gaură neagră, materia sa se adună într-un punct cu densitate infinită numit punct de singularitate, în care toate cantităţile devin infinite şi timpul se opreşte.

Aţi putea vedea ce înseamnă această sărind în cea mai apropiată gaură neagră, o experienţă de care e posibil să ne bucurăm cu toţii dacă Universul se va sfârşi printr-un mare colaps (Big crunch), totul prăbuşindu-se într-o singularitate cosmică.

Totuşi, teoria relativităţii nu este probabil o teorie exactă, iar fizicienii suspectează că aceste singularităţi descrise de teorie ca punctiforme vor fi distorsionate puţin de către efectele mecanicii cuantice. Dacă ar fi aşa, atunci când spaţiu-timpul ar trece prin malaxorul unei găuri negre sau va traversa un moment de Big Crunch este posibil să existe suficient spaţiu de manevră astfel ca spaţiu-timpul să supravieţuiască şi să iasă la suprafaţă de partea cealaltă a găurii negre.

Evitând astfel un sfârşit violent, timpul ar putea pur şi simplu să se oprească. Una dintre caracteristicile unice ale timpului este că are o singură direcţie, dinspre trecut înspre viitor. Aceasta reiese din faptul că ştim că Universul a fost cândva super-dens. Când totul era bine ordonat  într-un punct, se afla într-o stare de ordine, dar pe măsură ce spaţiul s-a extins totul a căpătat capacitatea de a se dezordona.

După nenumărate trilioane de ani, când toate stelele se vor fi stins şi până şi găurile negre se vor fi evaporat, toată materia din Universul nostru ar putea să fie distribuită în mod egal. Totul va fi atât de dezordonat pe cât este posibil. Atunci nu va mai exista o direcţie a timpului, şi nici nu se vor mai întâmpla multe.

Totuşi, la scară subatomică, particulele vor continua să se ciocnească între ele şi ocazional aceste coliziuni aleatorii vor conduce la ceva mai interesant. Întâmplări fericite, rare din punct de vedere statistic, ar putea duce la formarea unui obiect ordonat – un pahar de bere, să zicem, sau un lemurian confuz – care vor fi pentru o scurtă perioadă afectate de timp. Aşadar, în această imagine timpul stă rău, dar nu a ajuns totuşi la un sfârşit.

Adevăratul sfârşit al timpului ar putea fi dictat de multivers. Multe modele ale cosmosului implică o formă de expansiune numite inflaţie eternă, în cadrul căreia noi universuri se creează constant, fiecare cu proprietăţi diferite. Cosmologii doresc să înţeleagă gama de posibilităţi – câte dintre aceste universuri au stele, câte au materie, ce proporţie este ospitalieră vieţii –, dar s-au lovit de o problemă. Într-un univers ce se multiplică la infinit există un număr infinit de versiune a orice, făcând calcularea probabilităţilor imposibilă.

Sfârşitul timpului. Concepţie artist
credit: svoja-i-nicija.deviantart.com

Pentru a depăşi această dificultate, unii cosmologi pretind că mare parte a multiversului nu există. Impunând o limită fixă arbitrară în spaţiu-timp, aceştia pot calcula probabilităţile pentru bucăţica noastră de multivers. Spre exemplu, se folosesc de aceasta pentru a prezice o valoare pentru constanta cosmologică – forţa repulsivă ce cauzează expansiunea Universului – ce se apropie de cea măsurată de astronomi.

Deşi sunt veşti bune pentru cosmologi şi calculele lor, sunt veşti mai puţin bune pentru timp. Raphael Bousso, un teoretician de la Universitatea din California, Berkeley, a evidenţiat faptul că aceste probabilităţi sunt plauzibile doar dacă multiversul real este caracterizat de un timp finit. Dacă limita multiversului reflectă realitatea, Bousso a calculat că timpul mai are probabil doar câteva miliarde de ani. “Sună nebunesc, dar în fizică trebuie să ai grijă când vine vorba de eliminarea teoriilor doar pentru că par nebuneşti,” a declarat Bousso.

Timpul are dreptul de a cere o a doua opinie, în speranţa unui pronostic mai bun. Alan Guth de la MIT şi Vitaly Vanchurin de la Universitatea Stanford din California susţin că pot calcula probabilităţile din cadrul multiversului fără a decapita timpul. Dar nu elimină posibilitatea că acesta ar putea fi finit.

Dacă un asemenea sfârşit este posibil, cum va arăta? Igor Smolyaninov de la Universitatea din Maryland din College Park a efectuat un experiment pentru a afla. Ca înlocuitor al Universului a folosit un material făcut din fâşii de plastic puse pe o peliculă de aur, care curbează lumina într-un mod specific. În acest metamaterial, o axă se comportă precum timpul, atrăgând razele de lumină înainte – o mişcare matematic identică cu mişcarea luminii în spaţiu-timp. Smolyaninov a ataşat o parte din acest metamaterial unui material prin care lumina se poate mişca liber în orice direcţie, asta însemnând că nu există o axă a timpului. A descoperit că la graniţa dintre cele două medii, unde timpul se sfârşeşte, se adună lumina, formând un câmp electric puternic. Teoria prezice că fără pierderi de energie, câmpul electric ar creşte la infinit.

“Vidul nostru fizic probabil că se comportă precum un metamaterial, aşadar experimentele noastre au probabil logică, declară Smolyaninov. Dacă analogia este corectă, atunci în spaţiul real toate câmpurile energetice ar fi mărite la valori uriaşe, crescând temperatura şi transformând ultima milisecundă a existenţei într-un infern al creaţiei de particule. Dacă credeţi că totul e condamnat să ajungă în iad, poate aveţi dreptate.

O viziune mai senină a sfârşitului este sugerată de Julian Barbour, un filozof ce a colaborat cu cosmologii în construirea unei imagini stranie a realităţii pe care el o numeşte Platonia. În Platonia există toate configuraţiile posibile ale materie. Nu există fenomenul trecerii timpului, doar o multitudine de momente fără legătură între ele, instanţe ale prezentului etern. Experimentăm iluzia timpului pentru că multe dintre aceste momente sunt aranjate ca şi cum ar fi evoluat în timp. Barbour consideră că posibilităţile în Platonia ar trebui să fie infinite şi astfel iluzia liniştitoare a existenţei timpului ar trebui să fie de asemenea infinită. Dacă timpul nu există, nu se va sfârşi.

"Predicţiile sunt greu de făcut", a spus fizicianul Niels Bohr, "mai ales în legătură cu viitorul". Aşa că poate că nu este atât de surprinzător faptul că nu există o teorie definitivă despre sfârşitul timpului.

Textul de mai sus reprezintă traducerea articolului About time: Will time end?, publicat de New Scientist. Scientia.ro este singura entitate responsabilă pentru eventuale erori de traducere, Reed Business Information Ltd şi New Scientist neasumându-şi nicio responsabilitate în această privinţă.

Traducerea: Anca Negulescu