일관된 삶 이야기를하기 위해 다음 단어를 재정렬하십시오. 남자는 죽고 나중에 결혼하고 마침내 태어납니다. 내장 된 시간적 감각 덕분에 매우 간단합니다. 무덤은 항상 자궁을 따르고 있습니다. 다른 방법은 아닙니다.
그러나 기본 수준에서 시간의 기원은 미스터리로 남아 있습니다. “이것은 과학의 최전선에서 가장 깊은 질문 중 하나이지만‘시간은 언제입니까? N.J. 프린스턴에있는 Advanced Studies (IAS)의 물리학자인 Nima Arkani Hamed는 말합니다.“우리는 시간이없는 세상이나 물리학이 시간, 의미가없는 것을 거의 명확하게 표현할 수 없을 것입니다.”
.시간이 없을 때 혼란스러워지면, 현실의 가장 기본적인 수준에서 시간은 환상이라는 증거가 있습니다. Stranger는 여전히 Laser Lights를 사용한 실험실 테스트 및 현악 이론에 대한 이해에서 발전 - 입자가 작은 에너지 실로 구성되어 있다고 제안 된 프레임 워크는 시간이 실제로 존재하지 않는다는 생각을 지적합니다.
.1 세기 전, 시간과 공간에 대한 우리의 그림은 훨씬 덜 복잡했습니다. 물리학 자들은 우리의 세 가지 공간 치수로 설정된 고정 된 배경에서 물체를 행복하게 추적하고 단일 시계에 얼마나 빨리 움직이는지를 표시했습니다. 고드의 속담 스톱워치는 코스모스에 있든 같은 속도로 틱을 믿었습니다. 그러나 20 세기 초에 물리학의 두 가지 혁명 이이 견해를 방해했습니다.
첫 번째 혁명에서 아인슈타인의 상대성 이론은 시간과 공간을 융통성있는 4 차원 직물로 옮겼습니다. 아인슈타인이“시공간”이라고 불리는이 직물은 거대한 물체 주위에 자체적으로 성형되어 곡률을 만들 수 있습니다. 작은 물체는 그 곡선을 더 큰 덩어리쪽으로 내려 놓을 수 있으며, 중력이라고 불리는 힘으로 우주를 투자 할 수 있습니다. 이 새로운 우주 이론에서, 시간은 더 이상 불변의 방관자가 아니라 공간 자체와 함께 연결된 상호 연결된 차원이었다. 다른 사람들을 측정 할 수있는 모호하지 않은 차원이 아닌 시간은 이제 상대적이었습니다. 아인슈타인의 상대성 이론은 우주를 통한 움직임과 중력으로 끌어 당긴 거대한 물체와의 근접성에 따라 시계가 다른 속도로 진드기를한다는 것을 보여 주었다.
.시간에 대한 우리의 견해를 방해하는 두 번째 개발은 아 원자 영역의 물리학 인 양자 역학이었습니다. 양자 역학은 가장 작은 규모에서 현실은 실제로 이상하다고 밝혔다. 예를 들어, 두 입자는 항상 탠덤에서 작용하는 방식으로“얽히게 될”수 있습니다. 하나에 대한 실험은 아무리 먼 거리에 관계없이 파트너에게 즉시 영향을 미칩니다. 다시 말해, 먼 입자는 즉시 의사 소통하며, 빛의 속도와 시간 자체의 개념보다 더 빨리 이동할 수있는 것이 없다는 규칙을 무시합니다.
.그러나 물리학 자 들이이 두 프레임 워크를 결합하기 위해 고군분투하면서 1960 년대에 진정한“시간의 문제”는 1960 년대에 일어났다. 모든 크기의 대상을 지배하는 일련의 규칙 인 가장 중요한“이론”을 찾는 것이 켜져있었습니다. 가장 유명하지만 논란의 여지가있는 가설 중 하나는 뉴저지 물리학 자 :프린스턴 대학교의 존 휠러와 IAS의 브라이스 듀이트에서 나왔습니다. Wheeler와 Dewitt는 양자 역학을 통해 전체 우주를 묘사하려고 노력했습니다. 많은 사람들이 그들의 전술이 효과가 있을지에 대해 의문을 제기했다. 왜냐하면 양자 법이 우주 거리를 흔들 었다는 증거가 없기 때문이라고 말했다. (Inrim) 이탈리아 토리노에서. 그러나 적어도 두 이론의 수학을 연합시키고 어떤 일이 일어날 지 보는 것이 합리적이었습니다.
두 물리학자가 아인슈타인의 상대성 방정식을 양자 물리학과 결합 시키려고했을 때, 그들은 놀라움을 일으켰습니다. 두 법률 모두 독립적으로 이벤트가 진화 한 변수로서 시간을 소개했습니다. 그러나 이론이 하나로 결합되었을 때, 시간 변수는 문자 그대로 수학적 방정식에서 취소되었습니다. 듀오는 우주가 어떻게 행동했는지에 대한 새로운 방정식을 도출했지만, 변화 나 시간의 흐름을 표시하는 데 사용될 수있는 수학적 설명에는 더 이상 양이 없었습니다. Genovese는“Wheeler-Dewitt 방정식은 우주가 고정되어 있으며 아무것도 진화하지 않는다고 말합니다. “그러나 물론 우리 모두는 시간과 변화를 경험합니다.”
우주가 결코 변하지 않는다는 결론은 분명히 잘못되었습니다. 그러나 물리학 자들은 Wheeler와 Dewitt가 취한 수학적 단계에서 아무런 문제가 없었습니다. 처음에는 쌍이 전체 우주가 양자 용어로 설명 될 수 있다고 생각하는 것이 잘못되었을 것 같았습니다. 그러나 1980 년대에 캐나다 에드먼턴에있는 앨버타 대학교 (University of Alberta)에있는 물리학 자 Don Page와 Mass. Williamstown에있는 Williams College에있는 William Wooters가 제안한 또 다른 흥미로운 가능성이있었습니다.
Page와 Wooters는 우주 전체가 거대한 양자 대상으로 취급 될 수 있다는 논란의 여지가있는 개념을 적용하기로 결정했습니다. 전자, 양성자 및 아 원자 세계의 다른 작은 입자와 동일한 물리적 법칙에 적용됩니다. 그들은 우주의 내용물을 두 조각으로 스 플라이밍하는 것을 상상했습니다. 양자 법이 우세했기 때문에 조각은 얽히게 될 것입니다. 과학자들은 실험실에서 측정 된 두 개의 얽힌 입자가 동일하지만 반대 값을 가질 수 있음을 발견했습니다. 예를 들어, 하나가 시계 방향으로 회전하는 경우, 다른 하나는 시계 반대 방향으로 회전하여 함께 합산하면 속성이 서로를 취소합니다. Page와 Wooters는 비슷한 방식으로, 분열 된 우주의 각 섹션이 독립적으로 진화 할 수 있다고 주장했지만, 얽히게 되었기 때문에 하나의 변화는 다른 하나의 변화에 의해 균형을 잡을 것이라고 주장했다. 섹션 중 하나 내부의 누군가에게 시간이 지나는 것처럼 보입니다. 그러나 외부 관찰자에게는 전체 우주가 정적으로 보일 것입니다.
Page와 Wooters는 양자 얽힘을 기반으로 이론적 인 스케치를 제공했지만 우주가 외부에서 오는 사람에게 고정 된 것처럼 보일 수있는 방법에 대한 이론적 인 스케치를 제공했지만, 자신의 아이디어를 확인하거나 배제 할 방법이없는 것처럼 보였습니다. 그러나 2013 년에 Genovese와 그의 동료들은 적어도 실험실에서는 레이저에서 생성 된 두 개의 빛 또는 광자로서 미니어처로 우주 모델을 만들 수 있는지 여부를 테스트하기위한 실험을 수행했습니다. 실험의 목적은 외부에서 볼 때 양자 시스템이 변하지 않는 상황을 만들 수 있음을 증명하는 것이었지만, 내부에서 관찰 될 때 진화하는 것으로 나타났습니다.
실험을하기 위해 Genovese는 광자의 분극을 모니터링하기 시작했습니다. 편광 입자가 일정한 속도로 회전하도록 만들 수 있다면, 어느 순간에 그 위치를 사용하여 시계의 중고와 마찬가지로 시간의 간격을 표시 할 수 있습니다. 팀은 두 개의 광자를 함께 얽히고 그들의 분극이 반대되는 특성을 취하는 방식으로 얽 혔다. 예를 들어, 하나의 편광이 위아래로 이동하도록 측정되면 다른 하나는 옆으로 진동합니다.
이 팀은 광자의 "중고"를 움직이기 위해 두 입자를 석영 판을 통해 전달하여 분극을 회전시켰다. 회전의 양은 판 내에서 보낸 실제 시간과 관련이 있었으며 물리학 자들은 시간의 흐름을 측정하는 수단을 제공합니다. 그들은 실험을 반복적으로 수행했으며 각 달리기마다 다른 순간에 멈추고 광자 중 하나의 분극을 측정했습니다. Genovese는“첫 번째 시계 광자를 측정함으로써 우리는 그것에 얽히게되었습니다. "이것은 우리가 그 우주의 일부가되었으며 시계 광자에 대해 두 번째 광자의 진화를 등록 할 수 있음을 의미합니다." 이 능력이 부여 된 팀은 파트너에 대해 측정 할 때 하나의 광자가 변하는 것처럼 보였고, 우주와 페이지가 우주의 한 부분이 우주의 다른 부분에 대해 측정되면 진화 할 수 있다고 생각하는 것과 같은 방식으로.
.그러나 제노바는 여전히 가설의 두 번째 부분을 확인해야했다. , 그것은 정적으로 보일 것입니다. 실험 의이 부분에서 팀은 우주 밖에 서있는“슈퍼 관찰자”의 관점을 취했습니다. 이 외부 감시자는 어느 광자의 개별 상태를 볼 수 없었기 때문에, 그렇게함으로써 그는 그들과 얽히게되어 내부 관찰자가되기 때문입니다. 대신, 관찰자는 광자 쌍의 공동 상태 만 측정 할 수있었습니다. 팀은 테스트를 여러 번 운영하여 다른 지점에서 멈췄습니다. 그들은 두 광자를 전체적으로 결합하여 관절 분극을 측정했습니다. 그들은 매번, 두 개의 얽힌 광자가 동일하지만 반대적인 방식으로 편광되었다는 것을 확인했다. 얼마나 많은 시간이 지났더라도 두 광자는 항상 정확히 같은 "포옹"으로 태어났습니다. 미니 유니버스는 외부에서 정적이며 완전히 변하지 않은 것처럼 보였다. Wheeler와 Dewitt가 발견 한 소위“시간의 문제”가 나타 났으며 시간이 양자 얽힘의 인공물이라면 해결 될 수 있습니다.
지난 수십 년 동안, 시간의 환상적인 특성에 대한 지원은 1960 년대에 원자 내에서 기본 입자를 함께 결합하는 강력한 핵력을 설명하기 위해 현악 이론에서 나왔습니다. 그들이 강한 힘을 연구 할 때, 물리학 자들은 우주에서 가장 작은 물체라고 생각한 아 원자 입자가 실제로 작은 진동 현으로 구성되어 있다는 생각을 생각해 냈습니다.
.본질적으로 기본 대상을 인식하는이 새로운 방법은 광범위한 결과를 초래했습니다. 문자열 이론은 양자 역학으로 일반 상대성 이론을 통합하기를 원하는 Wheeler와 Dewitt와 같은 사람들에게 매우 도움이된다는 것이 밝혀졌습니다. 이러한 통일 프레임 워크는 빅뱅 직후 우주의 모습을 설명하기 위해 필요합니다. 통일 된 이론은 또한 블랙홀 코어에서 어떤 일이 일어나는지, 즉 중력의 힘으로 무너진 별의 시체, 작은 중심점으로 물질을 압축합니다.
.문자열 이론이 발견되기 전에 물리학 자들은 일반 상대성의 방정식을 양자 역학의 방정식과 결합하려고 할 때마다 곤경에 처했습니다. 결합 된 수학은 우리 주변의 우주의 무한한 작은 지점에 무한한 양의 에너지를 포함해야한다고 말한 것처럼 보였습니다. 본질적으로 우리는 우리가 회전하는 곳마다 블랙홀에 둘러싸여 있다고 예측합니다. 그러나 문자열 이론은이 문제를 회피했다. 즉, 방정식은이 기본 한계보다 작은 공간 영역에 대해 걱정할 필요가 없었기 때문에 무한 에너지와 다른 불가능한 결과에 대한 예측으로 지저분한 수학을 제거합니다. 문자열 이론을 통해 매우 크고 작은 물리학은 마치 공존 할 수있는 것처럼 보였습니다. 적어도 한 번은 현악 이론이 완화되었습니다.
그러나 끈 크기는 공간의 현실과 차례로 시간 자체에 대한 새로운 질문을 제기했습니다. 문자열 이론에 따르면 실험은 아무리 정교해도 단일 문자열의 크기보다 작은 거리에서 어떤 일이 발생하는지 보여줄 수 없다고 말합니다. IAS 현악 이론가 인 Nathan Seiberg는“짧은 거리에서 일어나는 일”이라고 설명합니다.“공간이 존재하지 않지만 측정 할 수는 없거나 전혀 측정 할 것이 없을 것입니다.”라고 설명합니다. 즉, 공간은 단순히 특정 한도 아래에 존재하지 않을 수 있음을 의미했습니다. 아인슈타인은 이미 자신의 상대성 이론으로 시간이 공간과 같은 또 다른 차원이라는 것을 보여 주었기 때문에“공간이 모호 해지면 시간도 그렇게해야한다”고 Seiberg는 말합니다. "사람들은 종종‘빅뱅 전에 무슨 일이 있었습니까?’라고 묻습니다. 그러나 우리 가보고있는 것은 우주가 시작될 때 시간의 개념이 이해가되지 않는다는 것입니다."
.이 모호성은 현악 이론가들에게 기본 수준에서 존재하지 않을 수도 있다고 Seiberg는 지적했다. 대신, 우리의 시간 경험은 온도와 매우 유사한 기본 빌딩 블록으로 구성 될 수 있으며, 이는 원자 수집의 움직임으로 인해 발생합니다. 개별 원자에는 온도가 없습니다. 뜨겁거나 차가운 개념은 다수의 원자의 평균 속도를 측정 할 때만 의미가 있습니다. 빠르게 움직이는 입자는 느린 원자보다 온도가 높습니다. 비슷한 방식으로, 우리의 시간 경험을 함께 생성하는 기본 곡물이있을 수 있습니다. 그러나 그 곡물이 무엇인지,“이것은 64,000 달러의 질문입니다.”라고 Seiberg는 말합니다.
낯선 사람은 여전히 끈 이론의 발전에 따르면 시간의 씨앗은 현실의 가장자리에 뿌려 졌다고 제안합니다. 이 아이디어는 1990 년대 후반에 문자열 이론가 Juan Maldacena에 의해 고안된 가상의 우주의 이상한 모델에 뿌리를두고있다. 그는 현을 사용하여 그곳에 갈 수 있다고 결정했습니다.
Maldacena의 상상의 우주는 수프 캔처럼 형성되었지만 벽은 무한히 멀리 떨어져있었습니다. 그의 캔 안에, 그는 끈과 블랙홀을 배치했으며, 그의 행동은 중력에 의해 지배되었습니다. 캔의 표면에 그는 양자 역학의 법칙을 통해 상호 작용하는 정상 아 원자 입자를 배치했습니다. Maldacena의 수프 캔 우주는 우리처럼 들리지 않았지만, 가장 깊은 자연 법칙이 어떻게 연결될 수 있는지 시각화하는 데 도움이되었습니다.
이 모델에서, 일반 상대성은 캔 내의 광대 한 3 차원 공간에서 흔들리는 반면, 양자 역학은 입자가 2 차원 표면을 감싸는 것을 지배했다. Maldacena의 직감은 두 법칙 세트가 어떻게 든 동등했으며, 캔 안에서 펼쳐지는 중력 사건은 캔 벽에 투사 된 그림자처럼 표면의 양자 과정에 해당한다는 것이 었습니다. Maldacena는이 수학적 모델을 사용하여 표면의 모든 양자 프로세스에 대해 캔 안에 동등한 이벤트가 전개된다는 것을 발견했습니다. Maldacena와 다른 사람들이 개발 한 이론적 모델은 수프 표면에 얽힌 양자 입자가 내부 영역 내에서 터널 또는 "웜홀"을 만들어 패턴을 다시 작성할 수 있음을 나타냅니다. 이것은 얽힘 자체가 공간과 시간의 출현 속성을 생성하는 기본 우주 과정임을 시사합니다.
Quantum Entanglement에 의해 공간과 시간이 모두 생성된다는 아이디어는 밴쿠버의 브리티시 컬럼비아 대학교 (University of British Columbia)의 문자열 이론가 Mark van Raamsdonk에 의해 독립적으로 강화되었으며, Maldacena의 수프는 모델을 모델링했습니다. 그는 수학적 모델을 사용하여 캔 표면에 점차 입자 얽힘을 점차 침식함으로써 캔의 시공간 직물도 붕괴되기 시작한다는 것을 발견했다. 이것은 양자 얽힘이 어떻게 든 공간과 시간의 실을 함께 묶는 데 중요한 역할을한다는 것을 의미합니다. 그것 없이는 시공간의 직물 자체가 존재할 수 없었습니다.
Maldacena의 모델은 우주 재료와 관련하여 얽힘이 공간과 시간보다 더 근본적이라는 주장에 대해 그 어느 때보 다 더 많은 지원을 제공합니다. 시간은 가장 기본적인 현실 층에 존재하지 않는 것으로 밝혀졌습니다. 그것은 기본 씨앗에서 뿌려집니다. 그러나 신흥 물리학은 시간이 환상이라고 암시하지만, 그것을 불러 일으키는 힘은 크게 남아 있습니다. 세이버는“내 직관은 양자 물리학의 재 작업 이상의 것이 필요하다는 것입니다. "시간만이 그 혁명이 무엇인지 알 것입니다."
Zeeya Merali는 런던에 본사를 둔 프리랜서 과학 작가이며, 미국에 본사를 둔 Foundational Questions Institute의 편집자입니다.
