Tid: Det første kvantebegreb
David Deutsch
Like as the waves make towards the pebbled shore,
So do our minutes hasten to their end;
Each changing place with that which goes before,
In sequent toil all forwards do contend.
William Shakespeare (Sonnet 60)
Selv om den er en af de mest velkendte egenskaber ved
den fysiske verden, betragtes tiden som dybt mystisk.
Mysteriet er del af selve det tidsbegreb, vi vokser
op med. Augustin, for eksempel, sagde:
Hvad er tid så? Hvis ingen spørger mig,
ved jeg det; hvis jeg ønsker at forklare det
til en der spørger, ved jeg det ikke. (Bekendelser)
Få folk synes, at afstand er mystisk, men alle
ved, at tid er. Og alle tidens mysterier stammer fra
dens grundlæggende, fornuftige egenskab, nemlig,
at det nuværende øjeblik, som vi kalder
'nu', ikke er fast men bevæger sig kontinuerligt
i fremtidens retning. Denne bevægelse kaldes
tidens gang.
Vi vil se, at der ikke er noget som tidens gang. Alligevel
er ideen om den almindelig sund fornuft. Vi tager den
så meget for givet, at den forudsættes
i selve vort sprogs struktur. I A Comprehensive Grammar
of the English Language, forklarer Randolph Quirk og
hans medforfattere det fornuftige tidsbegreb ved hjælp
af diagrammet i Figur 1.
...'man kan forestille sig tiden som en linie (teoretisk af uendelig længde) på hvilken et bevægeligt punkt er det nuværende øjeblik;. Alt foran det nuværende øjeblik er i fremtiden og alt bag det er i fortiden.'
| |
FIGUR 1. Det fornuftige tidsbegreb som antages i det engelske sprog (baseret på Quirk et al., A Comphehensive Grammar of the English Language, p. 175).
Hvert punkt på linien
repræsenterer et særligt, fast øjeblik.
Trekanten '' viser, hvor det 'kontinuerligt bevægelige
punkt, det nuværende øjeblik', befinder
sig på linien. Det antages at bevæge sig
fra venstre mod højre. Nogle folk, som Shakespeare
i den sonet, der er citeret ovenfor, forestiller sig
særlige begivenheder som værende 'faste'
og at selve linien bevæger sig forbi dem (fra
højre mod venstre i Figur 1.), så øjeblikkene
fra fremtiden fejer forbi det nuværende øjeblik
for at blive til fortidige øjeblikke.
Hvad mener vi med at 'man kan forestille sig tiden
som en linie?' Vi mener, at på samme måde
som man kan forestille sig en linie som en rækkefølge
af punkter på forskellige positioner, så
kan man forestille sig enhver genstand, der bevæger
sig eller ændrer sig, som en rækkefølge
af stillestående 'fotografier' af genstanden,
et i hvert øjeblik. At sige, at hvert punkt på
linien repræsenterer et særligt øjeblik,
er at sige, at vi kan forestille os alle fotografierne
stablet sammen langs linien som i Figur 2.
FIGUR 2. En genstand i bevægelse som en rækkefølge af 'fotografier', der bliver til nutiden et efter et.
Nogle
af dem viser den roterende pil, som den var i fortiden,
nogle viser den, som den vil være i fremtiden
og et af dem - det, som den bevægelige i øjeblikket
peger på - viser pilen, som den er nu, skønt
den særlige version af pilen et øjeblik
senere vil være i fortiden, fordi vil have bevæget
sig videre. En genstands øjebliksversioner er
kollektivt genstanden, der bevæger sig, næsten
på samme måde som en rækkefølge
af enkeltbilleder, der projiceres op på en skærm,
kollektivt er en film. Individuelt ændrer ingen
af dem sig nogensinde. Ændringen består
i, at de bliver udpeget ('belyst') i rækkefølge
af , der bevæger sig ('filmfremviseren') således,
at de, en efter en efter tur, er i nutiden.
Sprogforskere prøver i vore dage ikke at foretage
værdi-vurderinger af, hvordan sproget
bruges; de prøver kun at notere, analysere og
forstå det. Derfor kan Quirk et al. på ingen måde bebrejdes kvaliteten af den teori om tiden, de beskriver.
De hævder ikke, at det er en god teori. De hævder
kun, og jeg mener det er korrekt, at det er vor teori.
Uheldigvis er det ikke en god teori. Groft sagt er
årsagen til, at den fornuftige teori om tiden er fundamentalt mystisk, at ufornuften er indbygget.
Det er ikke kun fordi kendsgerningerne om den er unøjagtige.
Vi vil se, at den, selv på sine egne vilkår,
ikke giver mening.
Det er måske overraskende. Vi er blevet vant
til at ændre vor fornuft, så den stemmer
overens med videnskabelige opdagelser. Fornuften viser
sig ofte at være forkert, endda meget forkert.
Men det er usædvanligt, at fornuften er nonsens
i den dagligdags oplevelses forstand. Alligevel er
det, hvad der er sket her.
Betragt Figur 2. igen. Den illustrerer to entiteters
bevægelse. En af dem er en roterende pil, vist
som en rækkefølge af fotografier. Den
anden er det bevægelige 'nuværende øjeblik',
som fejer gennem billedet fra venstre mod højre.
Men bevægelsen af det nuværende øjeblik
er ikke vist i billedet som en rækkefølge
af fotografier. Istedet udvælges et særligt
øjeblik af , fremhævet med mørkere
linier og unikt mærket '(nu)'. Selv om 'nu' af
billedteksten siges at bevæge sig tværs
over billedet, er der kun vist ét
fotografi af det, i ét bestemt øjeblik.
Hvorfor? Trods alt er hele pointen med dette billede
at vise, hvad der sker over en længere periode,
ikke kun i ét øjeblik. Hvis vi ønskede, at billedet kun skulle vise et øjeblik,
havde vi heller ikke behøvet at vise mere end
ét fotografi af den roterende pil. Billedet
skal forestille at vise den fornuftige teori, at enhver
genstand, der bevæger sig eller ændrer
sig, er en rækkefølge af fotografier,
et for hvert øjeblik. Så hvis bevæger
sig, hvorfor viser vi så ikke en række
fotografier af den også? Det enkelte fotografi,
der er vist, kan kun være et af mange, som ville
findes, hvis dette var en sand beskrivelse af, hvordan
tiden virker. Faktisk er billedet positivt misvisende,
som det er: det viser, at ikke bevæger sig
men kommer til stede et bestemt øjeblik og derefter
straks ophører med at eksistere. Hvis det var
sådan, ville det gøre 'nu' til et fast
øjeblik. Det gør ingen forskel, at jeg
har tilføjet et mærke 'Bevægelse
af det nuværende øjeblik' og en punkteret
pil for at vise, at bevæger sig til højre.
Det selve billedet viser og det Quirk et al.s
diagram (Figur 1) også viser er, at aldrig når
andre øjeblikke end det fremhævede.
Det bedste man kan sige om Figur 2 er, at det er
et hybridt billede, som fordrejet illustrerer bevægelse
på to forskellige måder. Med hensyn til
pilen, der bevæger sig, illustrerer det den fornuftige
teori om tiden. Men det erklærer kun, at det
nuværende øjeblik bevæger sig, mens
det illustrerer det som uden bevægelse. Hvordan
burde vi ændre billedet, så det illustrerer
den fornuftige teori om tiden med hensyn til bevægelsen
af det nuværende øjeblik såvel som pilens bevægelse?
Ved at medtage flere fotografier af '', et for hvert
øjeblik, som hver viste hvor 'nu' var i det
øjeblik. Og hvor er det? Det er indlysende,
at i hvert øjeblik er 'nu' det øjeblik.
Ved midnat, for eksempel, skal '' pege på fotografiet
af pilen taget ved midnat; kl. 0100 skal den pege på
0100 fotografiet og så videre. Derfor bør
billedet se ud som Figur 3.
FIGUR 3. I hvert øjeblik er 'nu' det øjeblik.
Dette ændrede billede viser bevægelse tilfredsstillende,
men vi står nu med et alvorligt begrænset
tidsbegreb. Den fornuftige ide om, at en genstand i
bevægelse er en rækkefølge af øjebliksversioner
af sig selv, forbliver, men den anden fornuftige ide
- om at tiden går - er forsvundet. I dette billede
er der intet 'kontinuerligt bevægeligt punkt, det nuværende øjeblik', som fejer
gennem de faste øjeblikke et efter et. Der er
ingen proces ved hvilken, et fast øjeblik begynder
i fremtiden, bliver til nutiden og så henvises
til fortiden. De mange forekomster af symbolerne
og '(nu)' udmærker ikke længere ét øjeblik
frem for andre og er derfor overflødige. Billedet
ville illustrere den roterende pils bevægelse
lige så godt, hvis de blev fjernet.
Så der er ikke noget enkelt 'nuværende
øjeblik', undtagen subjektivt. Ud fra en observatørs
synspunkt, i et bestemt øjeblik, skiller det
øjeblik sig faktisk ud og kan unikt kaldes 'nu'
af den observatør, præcis på samme
måde som en hvilken som helst position i rummet
skiller sig ud som 'her' ud fra en observatørs
synspunkt på den position. Men objektivt er intet
øjeblik privilegeret som værende mere
'nu' end de andre, på samme måde som ingen
position er privilegeret som værende mere 'her'
end andre positioner. Det subjektive 'her' kan bevæge
sig gennem rummet, når observatøren bevæger
sig. Bevæger det subjektive 'nu' sig på
samme måde gennem tiden? Er Figur 1 og 2 alligevel
korrekte, illustrerer de tiden fra en observatørs
synspunkt i et bestemt øjeblik? Bestemt ikke.
Selv subjektivt bevæger 'nu' sig ikke gennem
tiden. Det siges ofte, at nutiden forekommer at bevæge
sig fremad i tiden, fordi nutiden kun defineres relativt
til vor bevidsthed og vor bevidsthed fejer fremad gennem
øjeblikkene. Men vor bevidsthed gør ikke
og kan ikke gøre det. Når vi siger, at
vor bevidsthed 'forekommer' at passere fra et øjeblik
til det næste, udtrykker vi blot den fornuftige
teori om tidens gang. Men det er ikke mere fornuftigt
at forestille sig et enkelt 'øjeblik, som vi
er bevidste om', der bevæger sig fra et øjeblik
til et andet, end det er, at forestille sig et enkelt
nuværende øjeblik, eller noget andet,
der gør det. Intet kan bevæge sig fra
et øjeblik til et andet. Overhovedet at eksistere
i et særligt øjeblik betyder at eksistere
dér for evigt. Vor bevidsthed eksisterer i alle
vore (vågne) øjeblikke.
Det skal indrømmes, at forskellige fotografier af observatøren opfatter forskellige øjeblikke som 'nu'. Men det betyder ikke, at observatørens bevidsthed - eller nogen anden entitet der bevæger sig eller ændrer sig - bevæger sig gennem tiden, som det nuværende øjeblik antages at gøre. De forskellige fotografier af observatøren er ikke i nutiden efter tur. De er ikke bevidste om deres nutid efter tur. De er alle bevidste og subjektivt er de alle i nutiden. Objektivt er der ingen nutid.
Vi oplever ikke at tiden går eller passerer.
Det vi oplever er forskellene mellem vore nuværende
sansninger og vore nuværende minder om tidligere
sansninger. Vi tolker disse forskelle, korrekt, som
vidnesbyrd om, at universet ændrer sig med tiden.
Vi tolker dem også, forkert, som vidnesbyrd om,
at vor bevidsthed, eller nutiden, eller noget, bevæger
sig gennem tiden.
Hvis nutidens bevægelse på uansvarlig måde
pludselig holdt op med at bevæge sig en dags
tid eller to og så igen begyndte at bevæge
sig med ti gange større hastighed end tidligere,
hvad ville vi så være bevidste om? Intet
særligt - eller snarere giver det spørgsmål
ingen mening. Der er intet, som kunne bevæge sig,
stoppe eller gå. Der er heller intet, som med
mening kunne kaldes tidens 'hastighed'. Alt, hvad der
eksisterer i tiden, antages at tage form af uforanderlige
fotografier, som er stablet langs tidslinien. Det
inkluderer alle observatørers bevidste oplevelser,
inkluderende deres fejlagtige intuition om, at tiden 'går'.
De kan forestille sig en 'nutid, der bevæger sig'
langs linien, stoppende og startende, eller endda gående
baglæns eller helt ophørende med at eksistere.
Men at forestille sig det, får det ikke til at
ske. Intet kan bevæge sig langs linien. Tiden
kan ikke gå.
Ideen om tidens gang forudsætter faktisk eksistensen
af en anden slags tid, uden for den fornuftige rækkefølge-af-øjeblikke
tid. Hvis 'nu' virkelig bevægede sig fra et af
øjeblikkene til et andet, måtte det være
med hensyn til denne ydre tid. Men at tage det alvorligt
fører til uendelig regres, for så skulle
vi forestille os selve den ydre tid som en rækkefølge
af øjeblikke, med sin eget 'nuværende
øjeblik', der bevægede sig i forhold til
en endnu mere ydre tid - og så videre. På
hvert trin ville tidens gang ikke give mening, medmindre
vi tilskrev den strømmen af en ydre tid, ad
infinitum. På hvert trin ville vi have et begreb,
som ikke gav mening; og hele det uendelige hierarki
ville heller ikke give mening.
Oprindelsen til denne form for fejltagelse er, at vi er
vant til, at tiden er ydre rammer for enhver fysisk
entitet, vi tænker på. Vi er vant til at
forestille os enhver fysisk genstand som værende potentielt foranderlig
og derfor som eksisterende som en rækkefølge
af versioner af sig selv i forskellige øjeblikke.
Men selve rækkefølgen af øjeblikke,
som i billeder som Figurerne 1-3, er en særlig
entitet. Den eksisterer ikke inden for tidens rammer
- den er tidens rammer. Da der ikke er nogen tid uden
for den, er det usammenhængende at forestille
sig, at den ændrer sig eller eksisterer i mere
end én version af rækkefølge. Dette gør
sådanne billeder svære at fatte. Selve
billedet eksisterer, som enhver anden fysisk genstand,
i en tidsperiode og består af mange versioner
af sig selv. Men det billedet afbilder - nemlig rækkefølgen
af versioner af noget - eksisterer kun i én version.
Intet akkurat billede af tidens rammer kan være
et bevægeligt eller foranderligt billede. Det
skal være statisk. Men der er en indbygget psykologisk
vanskelighed med at begribe dette. Selv om billedet
er statisk, kan vi ikke forstå det statisk. Det
viser en rækkefølge af øjeblikke
samtidig på siden og for at forbinde det med
vor erfaring, må vor opmærksomheds fokus
bevæge sig langs rækkefølgen. For
eksempel kunne vi se på ét fotografi
og antage, at det repræsenterer 'nu' og et øjeblik
senere se på et fotografi til højre for
det og tænke på det som repræsenterende
det nye 'nu'. Så har vi en tendens til at forveksle
den virkelige bevægelse af vor opmærksomheds
fokus hen over det blotte billede med den umulige bevægelse
af noget gennem virkelige øjeblikke. Det sker
nemt.
Men der er mere ved dette problem end vanskeligheden
med at illustrere den fornuftige teori om tiden. Selve
teorien indeholder en væsentlig konflikt: den
kan ikke beslutte sig for om nutiden, objektivt, er
et enkelt øjeblik eller mange - og derfor, for
eksempel, om Figur 1 afbilder ét øjeblik
eller mange. Fornuften ønsker, at nutiden er
et enkelt øjeblik, så tiden tillades at
gå - så det tillades, at nutiden fejer gennem
øjeblikkene fra fortid til fremtid. Men fornuften
ønsker også, at tiden er en rækkefølge
af øjeblikke, hvor al bevægelse og ændring
består af forskelle mellem versioner af en entitet
i forskellige øjeblikke. Og det betyder, at øjeblikkene
selv er uforanderlige. Så et bestemt øjeblik
kan ikke blive til nutiden, eller ophøre med
at være nutiden, for dette ville være ændringer.
Derfor kan nutiden ikke, objektivt, være et enkelt
øjeblik.
Grunden til at vi klamrer os til disse to inkompatible
begreber - nutiden, der bevæger sig og rækkefølgen
af uforanderlige øjeblikke - er, at vi behøver
dem begge eller snarere, at vi tror vi gør.
Vi anvender til stadighed dem begge i dagligdagens liv,
dog ikke helt i samme åndedrag. Når vi
beskriver hændelser, siger hvornår ting
sker, tænker vi ved hjælp af en række
uforanderlige øjeblikke; når vi forklarer
hændelser som årsag og virkning af hinanden,
tænker vi ved hjælp af nutidens bevægelse.
Når vi, for eksempel, siger, at Faraday opdagede
elektromagnetisk induktion 'i 1831', tilskriver vi den
hændelse et bestemt område af øjeblikke.
Det vil sige, at vi specificerer på hvilket sæt
fotografier, i det lange bundt fotografier af verdenshistorien,
den opdagelse kan findes. Der er ingen tidens gang
involveret, når vi siger, hvornår noget
skete, på samme måde, som ingen 'afstandens
gang' er involveret, hvis vi siger hvor, det skete. Men
så snart vi siger, hvorfor noget skete, anvender
vi tidens gang. Hvis vi siger, at vi delvist skylder
Faraday vore elektriske motorer og dynamoer og at efterdønningerne
af hans opdagelse mærkes til i dag, tænker
vi på et billede af, at dønningerne begyndte
i 1831 og at de kontinuerligt fejer gennem rækkefølgen
af alle øjeblikke i resten af det nittende århundrede
og så når det tyvende århundrede
og forårsager ting, som at kraftværker kommer
til stede dér. Hvis vi ikke er forsigtige, forestiller
vi os, at det tyvende århundrede i begyndelsen
'endnu ikke er påvirket' af denne monumentale
begivenhed fra 1831 og så bliver 'ændret'
af dønningerne, når de fejer forbi på
vej til det enogtyvende århundrede og så
videre. Men vi er sædvanligvis forsigtige og
vi undgår den usammenhængende tanke ved
aldrig at bruge de to dele af den fornuftige tidsteori
samtidigt. Kun når vi tænker på selve
tiden, gør vi det og så måber vi
over mysteriet ved det hele! Måske er 'paradoks'
et bedre ord end mysterium, for vi har her en åbenbar
konflikt mellem to tilsyneladende selvindlysende ideer.
De kan ikke begge være sande. Vi vil se, at ingen
af dem er sande.
Vore fysikteorier er, ulig fornuften, sammenhængende
og dette opnåede de først ved at droppe
ideen om tidens gang. Det skal indrømmes at
fysikere taler om tidens gang, ligesom alle andre gør
det. For eksempel skrev Newton i sin bog Principia,
hvori han fremsætter principperne for newtonsk
mekanik og gravitation:
Absolut, sand og matematisk tid, strømmer af sig selv og ved
sin egen natur, konstant uden relation
til noget ydre.
Men Newton gør klogeligt intet forsøg
på at oversætte sin forsikring om at tiden
strømmer til matematisk form eller at udlede
nogen konklusion fra den. Ingen af Newtons fysiske
teorier henviser til tidens gang. Ingen efterfølgende
fysisk teori har heller henvist til, eller været
kompatibel med, tidens gang.
Hvorfor mente Newton så, at det var nødvendigt
at sige, at tiden 'strømmer konstant'? Der er
intet forkert ved 'konstant': man kan tolke det som
betydende, at tidsmålinger er de samme for observatører
på forskellige positioner og i forskellige bevægelsestilstande.
Det er en fundamental forsikring (som vi, siden Einstein,
ved er unøjagtig). Men den kunne nemt være
fremsat, som jeg lige fremsatte den, uden at sige, at
tiden strømmer. Jeg tror, at Newton med vilje
brugte det velkendte sprog om tiden uden at mene dets
bogstavelige betydning, på samme måde som
han kunne have talt uformelt om, at Solen 'står
op'. Han havde behov for, at overbringe til læseren,
som begyndte på hans revolutionære arbejde,
at der intet nyt eller sofistikeret var ved det newtonske
tidsbegreb. Principia tilskriver mange ord, som 'kraft'
og 'masse', præcise tekniske betydninger, som
er noget anderledes end deres fornuftige betydning.
Men de tal, der henvises til som 'tider', er helt enkelt
fornuftens tider, som vi finder den på ure og
kalendere og tidsbegrebet i Principia er det fornuftige.
Men den strømmer ikke. I newtonsk fysik dukker
tid og bevægelse op næsten som i Figur
3. En lille forskel er, at jeg har tegnet en rækkefølge
af øjeblikke adskilt fra hinanden, men i al
præ-kvantefysik er det en tilnærmelse, fordi
tiden er et kontinuum. Vi skal forestille os uendeligt
mange, uendeligt tynde fotografier, som kontinuerligt
fylder ud mellem dem, jeg har tegnet. Hvis hvert foto
repræsenterer alt i hele det rum, som eksisterer
fysisk i et bestemt øjeblik, så kan vi
forestille os fotografierne som værende limet
sammen på fladerne, så de danner en enkelt,
uforanderlig blok, som indeholder alt, hvad der sker
i rum og tid (Figur 4) - det vil sige, hele den fysiske
virkelighed. En uundgåelig mangel ved denne slags
diagram er, at fotografierne af rummet i hvert øjeblik
vises som værende todimensionalt, hvor de i
virkeligheden er tredimensionale. Hvert af dem er
rummet i et bestemt øjeblik. Således behandler
vi tiden som en fjerde dimension, analogt med rummets
tre dimensioner i klassisk geometri. Rum og tid, betragtet
sammen på denne måde, som en firedimensional
entitet, kaldes rumtiden.
FIGUR 4. Rumtiden, betragtet som en rækkefølge af øjeblikke.
I newtonsk fysik var denne firedimensionale geometriske
tolkning af tiden valgfri, men under Einsteins relativitetsteori
blev den en uundværlig del af teorien. Det er
fordi observatører, der bevæger sig med
forskellige hastigheder, ifølge relativiteten
ikke er enige om, hvilke hændelser der er samtidige.
Det vil sige, at de ikke er enige om, hvilke hændelser
der burde dukke op på det samme foto. Så
hver af dem opfatter rumtiden, som skåret i
skiver til 'øjeblikke', på forskellig
måde. Hvis de hver stablede deres fotos på
samme måde som i Figur 4, ville de rumtider, de
konstruerede, være identiske. Derfor er de 'øjeblikke'
der vises i Figur 4, ifølge relativiteten, ikke
objektive egenskaber ved rumtiden: de er kun en observatørs
måde at opfatte samtidighed på. En anden
observatør ville tegne 'nu' skiverne i en anden
vinkel. Så den objektive virkelighed bag Figur
4, nemlig rumtiden og dens fysiske indhold, kunne vises
som i Figur 5.
FIGUR 5. Rumtidsbillede af en bevægelig genstand.
Man refererer sommetider til rumtiden som 'blok universet',
fordi hele den fysiske virkelighed inde i det - fortiden,
nutiden og fremtiden - er fastlagt en gang for alle,
frossen i en enkelt firedimensional blok. Relativt
til rumtiden bevæger intet sig nogensinde. Det,
vi kalder 'øjeblikke', er visse skiver gennem
rumtiden og når sådanne skivers indhold
er forskellige fra hverandre, kalder vi det ændring
eller bevægelse gennem rummet.
Som jeg har sagt, forestiller vi os tidens gang i forbindelse
med årsager og virkninger. Vi forestiller os,
at årsager kommer før deres virkninger;
vi forestiller os den bevægelige nutid ankommende
ved årsager, før den ankommer til deres
virkninger og vi forestiller os, at virkningerne flyder
fremad med det nuværende øjeblik. Filosofisk
er de vigtigste årsag-og-virkning processer vore
bevidste beslutninger og de konsekvente virkninger.
Det fornuftige synspunkt er, at vi har fri vilje: at
vi sommetider har mulighed for at påvirke fremtidige
begivenheder (som vore egne legemers bevægelse)
på en af flere mulige måder og at vælge
hvilken der skal finde sted; hvorimod vi, modsat, overhovedet
aldrig har mulighed for at påvirke fortiden.
(Jeg vil diskutere fri vilje i Kapitel 13). Fortiden
er fast; fremtiden er åben. For mange filosoffer
er tidens gang den proces, hvori den åbne
fremtid, øjeblik for øjeblik, bliver
til den faste fortid. Andre siger, at de alternative
hændelser, i hvert af fremtidens øjeblikke,
er muligheder og at tidens gang er den proces ved hvilken,
øjeblik for øjeblik, en af disse muligheder
bliver aktuel (sådan at fremtiden, ifølge
disse folk, slet ikke eksisterer før tidens
gang rammer den og gør den til fortiden). Men
hvis fremtiden virkelig er åben (og det er den!),
så kan det ikke have noget at gøre med
tidens gang, for der er ingen tidens gang. I rumtidens
fysik (som effektivt er al før-kvantefysik,
begyndende med Newton) er fremtiden ikke åben.
Den er dér, med bestemt fast indhold, på
samme måde som fortiden og nutiden. Hvis et særligt
øjeblik i rumtiden var 'åbent' (i enhver
forstand), ville det nødvendigvis forblive åbent,
når det blev nutiden og fortiden, for øjeblikke
kan ikke ændres.
Subjektivt kan en given observatørs fremtid
siges at være 'åben fra den observatørs
synspunkt', fordi man ikke kan måle eller observere
ens egen fremtid. Men åbenhed i den subjektive
forstand tillader ikke valg. Hvis man har en kupon
til sidste uges lotteri, men endnu ikke har fundet
ud af om man har vundet, er resultatet stadig åbent
fra ens synspunkt, selv om det objektivt er fast.
Men, subjektivt eller objektivt kan man ikke ændre
det. Ingen årsager, som ikke allerede har påvirket
det, kan gøre det mere. Den fri viljes fornuftige
teori siger, at sidste uge, mens man stadig havde et
valg om at købe kuponen eller ej, var fremtiden
stadig objektivt åben og man kunne faktisk have
valgt enhver af to eller flere muligheder. Men det
stemmer ikke med rumtiden. Så ifølge rumtidens
fysik er fremtidens åbenhed en illusion og derfor
kan årsager og fri vilje heller ikke være
andet end illusioner. Vi behøver, og klamrer
os til, troen på, at fremtiden kan påvirkes
af nutidige begivenheder og især af vore valg;
men måske er det blot vor måde at overkomme
den kendsgerning, at vi ikke kender fremtiden, på.
I virkeligheden foretager vi ingen valg. Selv mens
vi overvejer et valg, er dets resultat allerede der,
på den passende skive rumtid, uforanderligt som
alt andet i rumtiden og skjult for vore overvejelser.
Det forekommer, at disse overvejelser i sig selv er
uforanderlige og allerede eksisterer i deres tildelte
øjeblikke, før vi overhovedet kender til
dem.
At være en 'virkning' af en eller anden årsag
betyder at blive påvirket af den årsag
- at blive ændret af den. Når rumtidens
fysik derfor nægter realiteten af tidens gang,
kan den logisk heller ikke passe med de fornuftige
ideer om årsag og virkning. For i blok universet
er intet foranderligt: én del af rumtiden kan lige
så lidt ændre en anden, som én del af en
tredimensional fast genstand kan ændre en
anden.
Faktisk havde alle fundamentale teorier i æraen med rumtidsfysik den egenskab, at givet alt som skete før et givet øjeblik, bestemte fysikkens love, hvad der hændte i alle efterfølgende øjeblikke. Den egenskab, at fotografier bliver bestemt af andre fotografier, kaldes determinisme. I newtonsk fysik, for eksempel, er det sådan, at hvis man i et givet øjeblik kender position og hastighed for alle masserne i et isoleret system, som solsystemet, så kan man i princippet beregne (forudsige), hvor disse masser vil være på alle tidspunkter derefter. Man kan i princippet også beregne (tilbageskue), hvor disse masser var på alle tidligere tidspunkter.
De fysiklove, som bestemmer et foto ud fra et andet,
er den 'lim', som holder fotografierne sammen som en
rumtid. Lad os forestille os selv, på magisk
og umulig måde, som værende udenfor rumtiden
(og derfor i vor egen ydre tid, uafhængige af
tiden inde i rumtiden). Lad os skære rumtiden
til fotografier af rum i hvert øjeblik, som opfattet
af en særlig observatør inde i rumtiden,
så blande fotografierne og lime dem sammen igen
i en ny orden. Kunne vi, udefra,
afgøre, at dette ikke er den virkelige rumtid?
Næsten helt sikkert. For det første ville
de fysiske processer i rumtiden ikke være kontinuerte.
Genstande ville øjeblikkeligt ophøre med
at eksistere på et sted og dukke op igen på
et andet. For det andet, og vigtigere, ville fysikkens
love ikke længere gælde. I det mindste
ville de virkelige fysiske love ikke længere
gælde. Der ville findes et andet sæt love,
som tog hensyn til blandingen, eksplicit eller implicit,
og beskrev den blandede rumtid korrekt.
Så for os ville forskellen, mellem den blandede
rumtid og den virkelige, være grov. Men hvad med
indbyggerne? Kunne de se forskel? Her kommer vi farligt
tæt på nonsens - det velkendte nonsens
i den fornuftige tidsteori. Men hav tålmodighed
med mig og vi vil snige os uden om nonsens. Selvfølgelig
kunne de ikke se forskel. Hvis de kunne, ville de. De
ville f.eks. kommentere eksistensen af afbrydelser
i deres verden og udgive videnskabelige afhandlinger
om dem - dvs. hvis de overhovedet kunne overleve i
den blandede rumtid. Men fra vort udsigtspunkt kan
vi se, at de overlever og derfor udfører deres
videnskabelige papirer. Vi kan læse disse papirer
og se, at de stadig kun indeholder observationer af
den oprindelige rumtid. Alle optegnelser inde i rumtiden
om fysiske hændelser, inkluderende dem, der er
i hukommelsen og opfattelserne hos bevidste observatører,
er identiske med dem, der er i den oprindelige rumtid.
Vi har kun blandet fotografierne, ikke ændret
dem internt, så beboerne opfatter dem stadig
i den oprindelige rækkefølge.
Så i den virkelige fysiks forstand - fysik som
opfattet af rumtidens indbyggere - er al denne opskæring
af rumtiden og limen sammen igen, meningsløs.
Ikke kun den blandede rumtid men endda også den
ikke-sammenlimede rumtid, er fysisk identisk med den
oprindelige rumtid. Vi afbilder alle fotografierne
limet sammen i den rigtige orden,
fordi det repræsenterer de forhold mellem dem,
som er bestemt af fysikkens love. Et billede af dem
limet sammen i en anden orden ville
repræsentere de samme fysiske hændelser
- den samme historie - men ville til en vis grad misrepræsentere
relationerne mellem disse hændelser. Så
fotografierne har en indbygget orden,
defineret ved deres indhold og af fysikkens virkelige
love. Et hvilket som helst af fotografierne, sammen
med fysikkens love, bestemmer ikke kun, hvad alle de
andre er, det bestemmer deres orden
og det bestemmer sin egen plads i rækkefølgen.
Med andre ord har hvert foto et 'tidsmærke' indkodet
i sit fysiske indhold.
Sådan skal det være hvis tidsbegrebet skal
frigøres fra fejlen med at trække på
en overordnet tidsramme, som er ekstern i forhold til
fysisk virkelighed. Tidsmærkningen af et fotografi
er visningen af en slags naturligt ur, som eksisterer
inde i det univers. I nogle fotografier - dem der indeholder
den menneskelige civilisation, for eksempel - er der
virkelige ure. I andre er der fysiske variabler - som
Solens kemiske sammensætning, eller sammensætningen
af alt stof i rummet - som kan betragtes som ure, fordi
de kan antage bestemte, distinkte værdier på
forskellige fotografier, i det mindste i et bestemt
område af rumtiden. Vi kan standardisere og kalibrere
dem, så de stemmer med hinanden, hvor de overlapper.
Vi kan gendanne rumtiden ved at bruge den indbyggede
orden, som bestemmes af fysikkens love. Vi kan begynde
med ethvert af fotografierne. Så beregner vi,
hvordan de umiddelbart foregående og efterfølgende
fotografier burde se ud og vi lokaliserer disse fotografier
fra den resterende samling og limer dem sammen på
hver side af det oprindelige foto. Ved at gentage denne
proces får vi opbygget hele rumtiden. I virkeligheden
er disse beregninger for komplekse at udføre,
men de er gyldige i et tankeeksperiment, hvori vi
forestiller os at være frigjort fra den virkelige
fysiske verden. (Strengt taget ville der i før-kvantefysik
også være en kontinuert uendelighed af
fotografier, så den just beskrevne proces skulle
erstattes af en begrænsende proces, hvor
rumtiden samles i et uendeligt antal trin; men princippet
er det samme).
Forudsigeligheden af en hændelse ud fra en anden
betyder ikke, at disse hændelser er årsag
og virkning. For eksempel siger teorien om elektrodynamik,
at alle elektroner bærer den samme ladning. Derfor
kan vi, og gør det ofte ved at bruge den teori,
forudsige resultatet af en måling på en
elektron ud fra resultatet af en måling på
en anden. Men ingen af resultaterne var forårsaget
af det andet. Faktisk er værdien af en elektrons
ladning, så vidt vi ved, ikke forårsaget
af nogen fysisk proces. Måske er den 'forårsaget'
af selve fysikkens love (selv om fysikkens love, som
vi i øjeblikket kender dem, ikke forudsiger
elektronens ladning; de siger kun, at alle elektroner
har samme ladning). Men i alle tilfælde er der
her et eksempel på hændelser (resultater
af målinger på elektroner), som er forudsigelige
fra hinanden, men som ikke giver noget årsagsmæssigt
bidrag til hinanden.
Her er et andet eksempel. Hvis vi observerer, hvor et
stykke af et helt samlet puslespil er og vi kender
formerne på alle stykkerne og de er forbundet
på den rigtige måde, kan vi forudsige, hvor
alle de andre stykker er. Men det betyder ikke, at de
andre stykker blev forårsaget til at være,
hvor de er af, at det stykke, vi observerede, er hvor
det er. Hvorvidt en sådan årsagssammenhæng
er involveret afhænger af, hvordan puslespillet
som helhed kom tilstede. Hvis det stykke, vi observerede,
blev lagt ned først, så var det virkelig
blandt årsagerne til, at de andre stykker er, hvor
de er. Hvis et andet stykke blev lagt ned først,
så var positionen af det stykke, vi observerede,
en virkning af det, ikke en årsag. Men hvis puslespillet
blev skabt ved et enkelt slag af et puslespilformet
skær og aldrig har været adskilt, så
er ingen af brikkernes positioner årsager
eller virkninger for hinanden. De blev ikke samlet
i nogen orden, men blev skabt samtidigt,
på positioner således, at spillets regler
allerede var fulgt, hvilket gjorde disse positioner
gensidigt forudsigelige. Alligevel forårsagede
ingen af dem de andre.
De fysiske loves determinisme om hændelser i
rumtiden er som forudsigeligheden af et korrekt lagt
puslespil. Fysikkens love bestemmer, hvad der sker
i et øjeblik ud fra, hvad der sker i et andet,
fuldstændig ligesom puslespillets regler bestemmer
positionen af nogle stykker ud fra andres. Men, på
samme måde som med puslespillet, hvorvidt hændelserne
i forskellige øjeblikke forårsager hinanden
eller ej afhænger af, hvordan øjeblikkene
kom der. Ved at se på et puslespil kan vi ikke
sige, om det kom der ved at blive lagt stykke for stykke.
Men med rumtiden ved vi, at det ikke giver mening, at
et øjeblik bliver 'lagt ned' efter et andet,
for det ville være tidens gang. Derfor ved vi,
at selv om nogle hændelser kan forudsiges fra
andre, forårsagede ingen hændelse i rumtiden
nogen anden. Lad mig igen understrege, at alt dette
er ifølge før-kvantefysik, hvori
alt hvad der sker, sker i rumtiden. Det vi ser er,
at rumtiden er inkompatibel med eksistensen af årsag
og virkning. Det er ikke sådan, at folk tager
fejl, når de siger, at visse fysiske begivenheder
er årsager og virkninger af hinanden, det er
bare det, at intuitionen er inkompatibel med lovene
for rumtidens fysik. Men det er i orden, fordi rumtidens
fysik er forkert.
To betingelser skal gælde
for, at en entitet kan være årsag til sin
egen replikation: for det første, at entiteten
faktisk replikeres; og for det andet, at de fleste
varianter af den, i samme situation, ikke bliver replikeret.
Denne ide indeholder ideen om, at en årsag er
noget, som gør en forskel på sine virkninger
og den virker også for årsagssammenhænge
generelt. For at X skal være årsag til
Y må to forhold gælde: for det første,
at X og Y begge hænder; og for det andet, at
Y ikke ville være hændt, hvis X havde været
anderledes. Sollys var, for eksempel, en årsag
til liv på Jorden, fordi både sollys og
liv faktisk hændte på Jorden og fordi liv
ikke ville have udviklet sig i fravær af sollys.
Således er fornuftslutninger om årsager
og virkninger uundgåeligt også slutninger om varianter
af årsagerne og virkningerne. Man siger altid
hvad der ville være sket, hvis, alt andet lige,
sådan og sådan en hændelse havde
været anderledes. En historiker kunne vurdere,
at 'hvis Faraday var død i 1830, så ville
teknologien være blevet forsinket i tyve år'.
Betydningen af denne vurdering forekommer fuldstændig
klar og da Faraday faktisk ikke døde i 1830,
men opdagede elektromagnetisk induktion i 1831, forekommer
det også helt plausibelt. Det svarer til at sige,
at den teknologiske fremgang, som fandt sted, delvist
skyldtes Faradays opdagelse og derfor også hans
overlevelse. Men hvad betyder det, inden for rammerne
af rumtidens fysik, at drage fornuftslutninger om fremtiden
for ikke-eksisterende hændelser? Hvis der ikke
er en hændelse i rumtiden som Faradays død
i 1830, så er der heller ikke noget som dens
eftervirkninger. Det er sikkert, at vi kan forestille
os en rumtid, som indeholder en sådan hændelse;
men så kan vi, da vi kun forestiller os den,
også forestille os, at den indeholder en hvilken
som helst eftervirkning, vi kunne tænke os. Vi
kan f.eks. forestille os, at Faradays død efterfulgtes
af en acceleration af den teknologiske fremgang. Vi
kunne prøve at omgå denne tilfældighed
ved kun at forestille os rumtider, hvori fysikkens
love er de samme, skønt den begivenhed, vi tænker
på, er anderledes end i den virkelige rumtid.
Det er ikke klart, hvad der retfærdiggør
en begrænsning af vore forestillinger på
denne måde, men i alle tilfælde gælder
det, at hvis fysikkens love er de samme, så kan
den omhandlede begivenhed ikke have været anderledes,
fordi lovene bestemmer den, uden tilfældighed,
ud fra den tidligere historie. Så den
forudgående historie skulle også forestilles
som værende anderledes. Hvor anderledes? Virkningen
af vor forestillede variation af historien afhænger
kritisk af hvilken betydning, vi tillægger 'alt
andet lige'. Og det er fuldstændigt tilfældigt,
for der er uendelig mange måder, hvorpå
man kan forestille sig tingenes tilstand før
1830, som ville have ført til Faradays død
det år. Nogle af disse ville utvivlsomt have
ført til hurtigere teknologisk fremgang og nogle
til langsommere. Hvilke af dem refererer vi til i 'hvis...så...'
erklæringen? Hvilke tæller som 'alt andet
lige'? Vi kan prøve, men vi vil ikke lykkes
med at løse denne tilfældighed indenfor
rumtidens fysik. Man kan ikke undgå det faktum,
at i rumtiden sker nøjagtig én ting i
virkeligheden og alt andet er fantasi.
Vi er tvungne til at konkludere, at i rumtidens fysik
har betingede erklæringer, hvis præmis er falsk
('hvis Faraday var død i 1830...'), ingen mening.
Logikere kalder sådanne erklæringer ikke-faktuelt
betingede og deres status er et traditionelt paradoks.
Vi ved alle, hvad sådanne erklæringer betyder,
men så snart vi prøver at udtrykke deres
betydning klart, synes den at fordampe. Kilden til dette
paradoks ligger ikke i logikken eller sproget, den
ligger i fysikken - i den forkerte rumtidsfysik. Den
fysiske virkelighed er ikke en rumtid. Den er en meget
større og mere varieret entitet, multiverset.
I en første tilnærmelse er multiverset
som et meget stort antal samtidigt eksisterende og
let vekselvirkende rumtider. Hvis rumtiden er som en
stak fotografier, hvor hvert foto er hele rummet i
et øjeblik, så er multiverset som en enorm
samling af sådanne stakke. Selv dette (som vi
vil se) lidt unøjagtige billede af multiverset
kan allerede rumme årsager og virkninger. For
i multiverset er der næsten helt sikkert nogle
universer i hvilke, Faraday døde i 1830 og det
er en kendsgerning (ikke en observerbar kendsgerning,
men ikke desto mindre en objektiv kendsgerning), hvorvidt
teknologisk fremgang i disse universer blev eller ikke
blev forsinket relativt til vort eget. Der er intet
tilfældigt ved, hvilke varianter af vort univers
det ikke-faktuelle 'hvis Faraday var død i 1830...'
refererer til: det refererer til de varianter, som
virkelig hænder et eller andet sted i multiverset.
Det er det, der løser tilfældigheden. At
henvise til imaginære universer dur ikke, fordi
vi kan forestille os hvilke universer vi vil, i de
proportioner vi vil. Men i multiverset er universer
til stede i bestemte proportioner, så det er
meningsfuldt at sige, at visse typer hændelser
er 'meget sjældne' eller 'meget almindelige'
i multiverset og at nogle hændelser følger
andre 'i de fleste tilfælde'. Mest logisk er
der visse typer universer, som slet ikke er til stede -
der er f.eks. ingen universer, hvori en elektrons
ladning er forskellig fra den i vort univers eller
hvori kvantefysikkens love ikke gælder. De
fysiklove, der implicit refereres til i det ikke-faktuelle,
er de love, som faktisk adlydes i andre universer,
nemlig kvanteteoriens love. Derfor kan 'hvis...så...'
erklæringen utvivlsomt antages at betyde 'i de
fleste universer, hvori Faraday døde i 1830,
blev teknologisk fremgang forsinket relativt til vort
eget'. I almindelighed kan vi sige, at en hændelse
X forårsager en hændelse Y i vort univers,
hvis både X og Y forekommer i vort univers, men
i de fleste varianter af vort univers, hvori X ikke
hænder, hænder Y heller ikke.
FIGUR 6. Hvis multiverset var en samling vekselvirkende rumtider, ville tiden stadig være en rækkefølge af øjeblikke.
Hvis universet bogstaveligt var en samling rumtider,
så ville tidens kvantebegreb være det samme
som det klassiske. Som Figur 6 viser, ville tiden stadig
være en rækkefølge af øjeblikke.
Den eneste forskel ville være, at i et bestemt
øjeblik i multiverset ville der eksistere mange
universer istedet for et. I et særligt øjeblik ville den fysiske virkelighed faktisk være et 'superfotografi' bestående af fotografier af mange forskellige versioner af hele rummet. Hele virkeligheden, for hele tiden, ville være stablen af alle super-fotografierne, ligesom den klassisk var en stabel fotografier af rummet. På grund af kvanteinterferens ville hvert fotografi ikke længere blive bestemt udelukkende af tidligere fotografier af den samme rumtid (skønt det tilnærmet ville, fordi klassisk fysik ofte er en god tilnærmelse til kvantefysik). Men super-fotografierne, begyndende med et særligt øjeblik, ville være fuldstændigt og eksakt bestemt af de forudgående super-fotografier. Denne fuldstændige determinisme ville ikke give anledning til komplet forudsigelighed, selv i princippet, fordi forudsigelsen ville kræve en viden om, hvad der var sket i alle universerne og hver kopi af os kan kun opleve ét univers direkte. Alligevel ville billedet, hvad angår tidsbegrebet, være fuldstændig som en rumtid med en rækkefølge af øjeblikke, som ville være forbundet af deterministiske love, der ville dog ske mere i hvert øjeblik, men det meste ville være skjult for enhver enkelt kopi af en observatør.
Det er imidlertid ikke helt sådan multiverset
er. En arbejdsduelig kvanteteori for tiden - som også
ville være en kvanteteori om gravitation - har
været et inspirerende og uopnåeligt mål
for teoretisk fysik i et par årtier nu. Men vi
ved nok om den til at vide, at selv om kvantefysikkens
love er fuldstændig deterministiske på
multivers niveau, deler de ikke multiverset som i Figur
6: i adskilte rumtider eller i super-fotografier, som
hvert bestemmer de andre. Så vi ved, at det klassiske
tidsbegreb, som en rækkefølge af øjeblikke,
ikke kan være sandt, selv om det giver en god
tilnærmelse under mange omstændigheder
- dvs. i mange områder af multiverset. [Ækvivalente sæt historier og mangfoldige kvasiklassiske riger, o.a.]
Lad os, for at belyse tidens kvantebegreb, forestille
os, at vi har skåret multiverset op i en bunke
individuelle fotografier, ligesom vi gjorde med rumtiden.
Med hvad kan vi lime dem sammen igen? Som før
er fysikkens love og fotografiernes indbyggede fysiske
egenskaber den eneste acceptable lim. Hvis tiden i
multiverset var en rækkefølge af øjeblikke,
skulle det være muligt at identificere alle fotografier
af rummet i et givet øjeblik, så vi kunne
lave dem til et super-fotografi. Ikke overraskende
viser det sig, at der ikke er nogen måde at gøre
det på. I multiverset har fotografierne ikke
'tidsmærker'. Der findes ikke noget som: hvilket
fotografi fra et andet univers hænder 'i samme
øjeblik' som et særligt fotografi i vort
univers, for det ville igen medføre, at der
er en overordnet tidsramme, uden for multiverset, relativt
til hvilken, begivenheder inde i multiverset sker. Der
er ingen sådan ramme.
Derfor er der ingen fundamental adskillelse mellem
fotografier af andre tider og fotografier af andre
universer. Dette er den distinkte kerne i tidens kvantebegreb:
Andre tider er blot særlige tilfælde af
andre universer.
Denne forståelse dukkede først frem fra
tidlig forskning i kvantegravitation i 1960'erne, især
fra arbejde af Bryce DeWitt, men ifølge min
bedste viden blev den ikke formuleret alment før
1983 af Don Page og William Wooters. De fotografier,
som vi kalder 'andre tider i vort univers', skelnes
kun fra 'andre universer' fra vort perspektiv og kun
ved, at de er særlig nært forbundet til
vores af fysikkens love. De er derfor dem, hvis eksistens
vort eget fotografi bærer mest vidnesbyrd om.
Af den grund opdagede vi dem tusinder af år før,
vi opdagede resten af multiverset, som til sammenligning
kun påvirker os meget svagt gennem interferensvirkninger.
Vi udviklede særlige sproglige konstruktioner
(fortid og fremtid af verber) til at tale om dem med.
Vi udviklede også andre konstruktioner (som 'hvis...så...'
erklæringer og betingede og konjunktive former
for verber) til at tale om andre typer fotos uden
at vide, at de eksisterer. Vi har traditionelt placeret
disse to typer fotografier - andre tider og andre universer
- i fuldstændig forskellige begrebsmæssige
kategorier. Nu ser vi, at denne skelnen er unødvendig.
Lad os nu fortsætte vor imaginære rekonstruktion
af universet. Der er mange flere fotografier i vor
stak nu, men lad os igen begynde med et individuelt
foto af et univers i et øjeblik. Hvis vi nu
søger i stakken efter andre fotos, som er meget
lig det oprindelige, finder vi, at denne stak er meget
forskellig fra den adskilte rumtid. Vi finder mange
fotos, som er fuldstændig identiske med originalen.
Faktisk er ethvert foto, som overhovedet er til stede,
til stede i en uendelighed af kopier. Så det
giver ingen mening at spørge om, hvor mange fotos,
numerisk, der har den og den egenskab, men kun hvilken
proportion af den uendelige totalitet, der har den
egenskab. For kortheds skyld vil jeg, når jeg
taler om et vist 'antal' universer, altid mene en vis
proportion af det totale antal i multiverset.
Hvis der, bortset fra varianter af mig i andre universer,
også er mangfoldige identiske kopier af mig,
hvilken er jeg så? Jeg er, selvfølgelig,
dem alle [Oplysning i et kanonløb, o.a.]. Hver af dem har lige stillet spørgsmålet,
'hvem af dem er jeg?', og enhver sand måde at
besvare det spørgsmål på, må
give hver af dem det samme svar. At antage, at det er
fysisk meningsfuldt at spørge, hvilken af de
identiske kopier der er mig, er at antage, at der er
en slags referenceramme udenfor multiverset, relativt
til hvilken svaret kunne gives - 'Jeg er den tredje
fra venstre...'. Men hvilket 'venstre' kunne det være
og hvad betyder 'den tredje'? Sådan terminologi
giver kun mening, hvis vi forestiller os fotografierne
stablet på forskellige positioner i en slags
ydre rum. Men multiverset eksisterer ikke mere i et
ydre rum end det eksisterer i en ydre tid: det indeholder
alt det rum og den tid, der findes. Det eksisterer
bare og fysisk er det alt, der eksisterer.
Kvanteteorien bestemmer i almindelighed ikke, hvad der
vil ske i et særligt fotografi, som rumtidens
fysik gør. Den bestemmer i stedet hvilken proportion
af alle fotografier i multiverset, der vil have en given
egenskab. Af denne grund kan vi beboere i multiverset
sommetider kun lave sandsynligheds forudsigelser af
vore egne oplevelser, selv om det, der vil ske i multiverset,
er fuldstændig bestemt. Antag f.eks. at vi kaster
en mønt. En typisk forudsigelse af kvanteteorien
kunne være, at hvis en mønt, i et bestemt
antal fotografier, er sat i gang med at dreje på
en bestemt måde og urene viser et bestemt klokkeslæt,
så vil der også eksistere det halve antal
universer, hvori urene viser et senere klokkeslæt
og mønten er faldet med 'hovedet' opad og en
anden halvdel, hvori urene viser det senere klokkeslæt
og mønten er faldet med 'bagsiden' opad.
FIGUR 7. Et område af multiverset indeholdende en spinnende mønt. Hvert punkt i diagrammet repræsenterer et fotografi.
Figur 7 viser det lille område i multiverset, hvor disse hændelser sker. Selv i det lille
område er der en mængde fotografier at
illustrere, så vi kan kun afsætte et punkt
af diagrammet til hvert foto. Alle de fotografier,
vi ser på, indeholder ure af en standard type
og diagrammet er indrettet, så alle fotos med
en bestemt urvisning vises i en lodret kolonne og urvisningerne
vokser fra venstre mod højre. Når vi afsøger
enhver lodret linie i diagrammet, er ikke alle fotografierne,
vi passerer, forskellige. Vi passerer gennem identiske
grupper, som vist af farvelægningen. De fotografier,
hvor urene har den yngste visning, er i diagrammets
venstre side. Vi ser, at i alle disse fotos, som er
identiske, spinner mønten. I højre side
af diagrammet ser vi, at i halvdelen af fotografierne,
hvor urene viser det seneste klokkeslæt, er mønten
faldet med 'krone' opad og i den anden halvdel er den
faldet med 'plat' opad. I universer med mellemliggende
urvisninger findes der tre slags univers i proportioner,
som varierer med urvisningen.
Hvis man var til stede i den illustrerede del af multiverset,
ville alle kopier af én have set mønten
spinne til at begynde med. Senere ville halvdelen af
ens kopier se 'krone' komme op og den anden halvdel
ville se 'plat'. På et mellemliggende stade ville
man have set mønten i en tilstand, hvor
den stadig var i bevægelse, men ud fra hvilken
det var forudsigeligt hvilken side, den vil vise, når
den endelig falder til ro. Denne differentiering mellem
identiske kopier af en observatør, til ganske
lidt forskellige versioner, er ansvarlig for kvanteforudsigelsernes
subjektivt probabilistiske karakter. For hvis man,
i begyndelsen, spurgte, hvilket resultat af møntkastet
man kom til at se, ville svaret være, at det
er fuldstændigt uforudsigeligt, for halvdelen
af de kopier, der stiller spørgsmålet,
ville se 'krone' og den anden halvdel ville se 'plat'.
Der er intet som 'hvilken halvdel' ville se 'kroner',
ligesom der heller ikke er et svar på spørgsmålet
'hvilken én er jeg?' Til praktiske formål kunne
man betragte dette som en sandsynligheds forudsigelse
af, at mønten har en 50 procents chance for at
vise 'krone' og en 50 procents chance for at vise 'plat'.
Kvanteteoriens determinisme virker, nøjagtig
som den klassiske fysiks, både forlæns
og baglæns i tid. Fra tilstanden, med den kombinerede
samling fotografier af 'kroner' og 'platter' på
det sene tidspunkt i Figur 7, er den 'spinnende' tilstand
på et tidligere tidspunkt fuldstændig bestemt
og vice versa. Ikke desto mindre mistes information,
fra enhver observatørs synspunkt, i processen
med at slå mønt. For hvor møntens
initiale 'spinnende' tilstand kan opleves af en observatør,
svarer den afsluttende kombinerede tilstand med 'hoveder'
og 'platter' ikke til nogen mulig oplevelse for en
observatør. Derfor kan en observatør
på det tidligere tidspunkt observere mønten
og forudsige dens fremtidige tilstand og de deraf følgende
subjektive sandsynligheder. Men ingen af observatørens
senere kopier kan på nogen mulig måde observere
den information, der er nødvendig for at tilbageskue
den 'spinnende' tilstand, for den information er da
fordelt over to forskellige slags univers og det umuliggør
tilbageskuen fra møntens afsluttende tilstand.
Hvis f.eks. det eneste vi ved er, at mønten
viser 'krone', kunne tilstanden nogle få sekunder
tidligere have været den tilstand jeg kaldte
'spinnende' eller mønten kunne have drejet i
den modsatte retning eller den kunne have vist 'krone'
hele tiden. Her er der ingen mulighed for tilbageskuen,
selv probabilistisk tilbageskuen. Møntens tidligere
tilstand er simpelthen ikke bestemt af 'krone' fotografiernes
senere tilstand, men kun af den samlede tilstand af
'krone' og 'plat' fotografierne.
FIGUR 8. En rækkefølge af fotografier med stigende urvisninger er ikke nødvendigvis en rumtid.
Enhver vandret line tværs over Figur 7 passerer
gennem en rækkefølge af fotografier med
stigende urvisninger. Vi kunne være fristet til
at tænke på en sådan linie - som
den der er vist i Figur 8 - som en rumtid og på
hele diagrammet som en stak rumtider, en for hver sådan
linie. Fra Figur 8 kan vi aflæse hvad der sker
i den 'rumtid', der er defineret af den vandrette linie.
I en periode indeholder den en spinnende mønt.
Så indeholder den i en periode mønten,
der bevæger sig på en måde, som man
kan forudsige, vil resultere i 'krone'. Men senere,
i modsætning hertil, indeholder den mønten,
der bevæger sig på en måde, som man
kan forudsige vil resultere i 'plat' og til slut viser
den 'plat'. Men dette er blot en mangel ved diagrammet,
som jeg pegede på i Kapitel 9 (se Figur 9.4,
p. 212). I dette tilfælde forudsiger
kvantemekanikkens love, at ingen observatør,
som husker at have set mønten i 'forudsigeligt
krone' tilstanden, kan se den i 'plat' tilstanden: det
er trods alt berettigelsen for at kalde den tilstand
for 'forudsigeligt krone'. Derfor ville ingen observatør
i multiverset genkende begivenhederne, som de forekommer
i den 'rumtid' linien definerer. Alt dette udgør
bekræftelsen på, at vi ikke kan lime fotografierne
sammen på tilfældig måde, men kun
på en måde, som afspejler de forhold mellem
dem, som bestemmes af fysikkens love. Fotografierne
langs linien i Figur 8 er ikke tilstrækkeligt
forbundet med hinanden til at retfærdiggøre,
at de bringes sammen i grupper i et enkelt univers.
Det skal indrømmes, at de dukker op i en orden
med stigende urvisninger som, i rumtiden, ville være
'tidsmærker', der ville være tilstrækkelige
til, at rumtiden kunne sættes sammen igen. Men
i multiverset er der alt for mange fotografier til
at urvisninger alene kan lokalisere et fotografi relativt
til de andre. For at gøre det er vi nødt
til at overveje de indviklede detaljer i, hvilke fotografier
der bestemmer hvilke andre.
I rumtidens fysik er ethvert fotografi bestemt af ethvert
andet. Som jeg har sagt, er det generelt ikke sådan
i multiverset. Typisk bestemmer tilstanden af en gruppe
identiske fotografier (som dem, hvori mønten
'spinner') tilstanden af et tilsvarende antal forskellige
fotografier (som dem med 'krone' og 'plat'). På
grund af den tidsomvendelige egenskab ved lovene for
kvantefysik bestemmer den overordnede mange-værdi
tilstand i den sidste gruppe også tilstanden
af den tidligere. I nogle områder af multiverset
og på nogle steder i rummet falder nogle fysiske
genstandes fotografier imidlertid, i en periode, ind
i kæder, hvis led hver, i en god tilnærmelse,
bestemmer alle de andre. Successive fotografier af solsystemet
ville være standard eksemplet. I sådanne
områder er klassiske love en god tilnærmelse
til kvantelovene. I disse områder og på disse steder,
ser multiverset virkelig ud som på Figur 6, en
samling rumtider, og på dét tilnærmelsesniveau
reducerer tidens kvantebegreb til det klassiske. Man
kan tilnærmet skelne mellem 'forskellige tider'
og 'forskellige universer' og tiden er tilnærmet
en rækkefølge af øjeblikke. Men
den tilnærmelse bryder altid sammen, hvis man
undersøger fotografierne i større detalje
eller ser langt frem eller tilbage i tiden eller langt
væk i multiverset.
Alle eksperimentelle resultater, som i øjeblikket
er til vor rådighed, er kompatible med den tilnærmelse,
at tiden er en rækkefølge af øjeblikke.
Vi forventer ikke at denne tilnærmelse bryder
sammen i noget jordisk eksperiment, som vi kan forudse,
men teorien fortæller os, at den skal bryde slemt
sammen i visse typer fysiske processer. Den første
er universets begyndelse, Big Bang. Ifølge klassisk
fysik begyndte tiden i et øjeblik, hvor rummet
var uendeligt tæt og kun optog et enkelt punkt
og før det var der ingen øjeblikke. Ifølge
kvantefysikken (så vidt vi ved) kommer fotografierne
nær Big Bang ikke i nogen særlig orden.
Tidsrækkefølgen begynder ikke ved Big
Bang, men på et senere tidspunkt. Som tingene
står, giver det ikke mening at spørge hvor
meget senere. Men vi kan sige, at de tidligste øjeblikke,
som i en god tilnærmelse er i rækkefølge,
groft sagt hænder, når den klassiske fysik
ville ekstrapolere, at Big Bang var sket 10-43 sekunder
(Planck tiden) tidligere.
Et andet og lignende sammenbrud af tidens rækkefølge
tænkes at finde sted i det indre af sorte huller
og ved universets afsluttende sammenfald ('Big Crunch'),
hvis der er et. I begge tilfælde komprimeres
stoffet, ifølge klassisk
fysik, til uendelig tæthed, ligesom Big Bang og de resulterende gravitationskræfter
river rumtidens klæde fra hinanden.
Forresten, hvis Du nogensinde har undret dig over hvad
der skete før Big Bang eller hvad der vil ske
efter Big Crunch, kan Du stoppe med at undre dig nu.
Hvorfor er det svært at acceptere, at der ikke
er nogen øjeblikke før Big Bang eller
efter Big Crunch, sådan at intet sker, eller
eksisterer, dér? Fordi det er svært at forestille
sig at tiden går i stå, eller starter.
Men tiden behøver ikke at stoppe eller starte,
for den bevæger sig slet ikke. Multiverset 'kommer
ikke i eksistens' eller 'ophører med at eksistere';
disse vendinger forudsætter tidens gang. Det
er kun forestillingen om tidens gang der får
os til at undre os over, hvad der skete 'før'
eller 'efter' virkelighedens helhed.
For det tredje mener man, at kvantevirkningerne på sub-mikroskopisk skala forvrænger og river
rumtidens klæde og at lukkede tidsringe - med
virkning som små tidsmaskiner - findes på
dén skala. Som vi vil se i det næste kapitel,
er denne form for sammenbrud af tidens rækkefølge
også fysisk mulig i stor skala og det er et åbent
spørgsmål, hvorvidt det forekommer nær
sådanne objekter som roterende sorte huller.
Selv om vi endnu ikke kan detektere nogen af disse
virkninger, fortæller vore bedste teorier os
således allerede, at rumtidens fysik aldrig er
en eksakt beskrivelse af virkeligheden. Ligemeget hvor
god en tilnærmelse den er, må tiden i virkeligheden
være fundamentalt forskellig fra den lineære
rækkefølge, som den sunde fornuft antager.
Alligevel er alt i multiverset bestemt lige så
præcist som i den klassiske rumtid. Fjern et
fotografi og de resterende bestemmer det eksakt. Fjern
de fleste fotografier og de få tilbageblevne
kan stadig bestemme alt det, der blev fjernet, ligesom
de gør i rumtiden. Forskellen er kun, at multiverset,
ulig rumtiden, ikke består af de gensidigt bestemmende
lag, jeg har kaldt superfotografier, der kunne tjene
som multiversets 'øjeblikke'. Det er et komplekst,
mangedimensionalt puslespil.
I dette puslespils-multivers, som hverken består
af en rækkefølge af øjeblikke eller
tillader tidens gang, giver det fornuftige begreb,
årsag og virkning, fuldstændig mening.
Problemet, som vi fandt med årsagssammenhæng
i rumtiden, var, at den er en egenskab ved varianter
af årsagerne og virkningerne, så vel som
selve årsagerne og virkningerne. Da disse varianter
kun eksisterede i vor fantasi og ikke i rumtiden, løb
vi ind i den fysiske meningsløshed i at drage
væsentlige konklusioner ud fra forestillede egenskaber
ved ikke-eksisterende ('ikke-faktuelle') fysiske processer.
Men varianterne eksisterer i multiverset, i forskellige
proportioner, og de adlyder bestemte, deterministiske
love. Givet disse love er det et objektivt faktum
hvilke begivenheder, der gør en forskel ved hændelsen
af hvilke andre begivenheder. Antag, at der er en gruppe
fotografier, ikke nødvendigvis identiske, men
som alle deler egenskaben X. Antag, at givet eksistensen
af denne gruppe, bestemmer fysikkens love, at der eksisterer
en anden gruppe fotografier med egenskaben Y. En af
betingelserne for, at X kan være årsag
til Y er blevet opfyldt. Den anden betingelse har at
gøre med varianter. Overvej de varianter i den
første gruppe, som ikke har egenskaben X. Hvis
eksistensen af nogle af Y fotografierne stadig bestemmes
ud fra disses eksistens, så var X ikke årsag
til Y: for Y ville være sket selv uden X. Men
hvis kun eksistensen af ikke-Y varianter bestemmes
ud fra gruppen af ikke-X varianter, så var X
årsag til Y.
Der er intet i denne definition af årsag og virkning,
som logisk kræver, at årsager kommer før
deres virkninger og det kunne tænkes, at de,
i meget eksotiske situationer, som meget nær
Big Bang eller inde i sorte huller, ikke gør.
I dagligdagens oplevelser kommer årsager imidlertid
altid før deres virkninger og det skyldes -
i det mindste i vor nærhed i multiverset - at
antallet af forskellige typer fotografier har tendens
til at stige hurtigt med tiden og næsten aldrig
falder. Denne egenskab er relateret til termodynamikkens
anden lov, som erklærer, at ordnet energi, som
kemisk eller tyngdemæssig potentiel energi, fuldstændig
kan omdannes til uordnet energi, i.e. varme, men aldrig
omvendt. Varme er mikroskopisk tilfældig bevægelse.
Udtrykt i multiversets termer betyder dette mange mikroskopisk
forskellige bevægelsestilstande i forskellige
universer. For eksempel forekommer det, i forskellige
fotografier af mønten ved almindelige forstørrelser,
at processen med at falde til ro omdanner en gruppe
identiske 'forudsigeligt krone' fotografier til en
gruppe identiske 'krone' fotografier. Men under den
proces bliver energien i møntens bevægelse
omdannet til varme, så ved forstørrelser,
store nok til at se individuelle molekyler, er den sidste
gruppe fotografier slet ikke identiske. De er alle
enige om at mønten er i 'krone' positionen, men
de viser dens molekyler og dem i den omgivende luft
og overfladen den landede på i mange forskellige
konfigurationer. Det skal indrømmes, at udgangsfotografierne,
'forudsigeligt krone', heller ikke er mikroskopisk
identiske, fordi der også her er nogen varme
til stede, men produktionen af varme i processen betyder,
at disse fotografier er meget mindre varierede end
de senere. Så hver ensartet gruppe 'forudsigeligt
krone' fotografier bestemmer eksistensen af - og forårsager
derfor - enorme antal mikroskopisk forskellige 'krone'
fotos. Men intet enkelt 'krone' foto bestemmer i sig
selv eksistensen af nogen 'forudsigeligt krone' fotos
og er derfor ikke årsag til dem.
Omdannelsen, relativt til en observatør, af
muligheder til aktualiteter - af en åben fremtid
til en fast fortid - giver også mening inden
for disse rammer. Overvej eksemplet med møntkastet
igen. Før mønt kastet er fremtiden, set fra en observatørs synspunkt, å, i den forstand,
at det stadig er muligt, at et af resultaterne, 'krone'
eller 'plat' vil blive observeret af den observatør.
Fra den observatørs synspunkt er begge resultater
muligheder, selv om de objektivt begge er aktualiteter.
Efter at mønten er faldet til ro, er observatørens
kopier blevet adskilt i to grupper. Hver observatør
har observeret, og husker, kun ét resultat af møntkastet.
Resultatet er således, når det er i en
observatørs fortid, blevet til en enkelt værdi
og aktuel for enhver kopi af observatøren, selv
om det fra multiversets synspunkt består af to
værdier, som det hele tiden har gjort.
Lad mig opsummere elementerne i tidens kvantebegreb.
Tid er ikke en rækkefølge af øjeblikke,
den går heller ikke. Alligevel er vor intuition
om tidens egenskaber i bred forstand sand. Visse begivenheder
er virkelig årsager og virkninger til hinanden.
Relativt til en observatør, er fremtiden faktisk
åben og fortiden fast og muligheder bliver virkelig
aktualiteter. Grunden til at vore traditionelle teorier
om tiden er nonsens er, at de prøver at udtrykke
disse sande anskuelser indenfor rammerne af en forkert
klassisk fysik. I kvantefysik giver de mening, fordi
tiden hele tiden var et kvantebegreb. Vi eksisterer
i mange versioner, i universer kaldet 'øjeblikke'.
Hver af vore versioner er ikke direkte opmærksom
på de andre, men har vidnesbyrd om deres eksistens,
fordi de fysiske love forbinder indholdet i forskellige
universer. Det er fristende at antage, at det øjeblik,
vi er opmærksomme på, er det eneste virkelige,
eller at det i det mindste er lidt mere virkeligt,
end alle de andre. Men det er kun solipsisme. Alle
øjeblikke er fysisk virkelige. Hele multiverset
er fysisk virkeligt. Intet andet er.
Terminologi
tidens gang: Den formodede bevægelse af det nuværende øjeblik i retning af fremtiden, eller den formodede bevægelse af vor bevidsthed fra et øjeblik til et andet. (Dette er nonsens!).
rumtid: Rum og tid, betragtet sammen som en statisk, firedimensional entitet.
rumtids fysik: Teorier, som relativitet, hvori virkeligheden anses for at være en rumtid. Fordi virkeligheden er et multivers, kan sådanne teorier højst være tilnærmelser.
fri vilje: Evnen til at påvirke fremtidige hændelser på en af adskillige mulige måder og at vælge, hvilken der skal hænde.
ikke faktuelt betinget: En betinget erklæring, hvis præmis er falsk (som 'hvis Faraday var død i 1830, så ville X være hændt').
fotografi (terminologi kun til dette kapitel): Et univers til et særligt tidspunkt.
Sammendrag
Tiden går ikke. Andre tider er blot særlige tilfælde af andre universer.
Tidsrejser er måske mulige eller måske ikke. Men vi har allerede en rimelig god teoretisk forståelse af, hvordan det ville være, hvis de var, en forståelse som involverer alle fire tråde.
Oversat fra Time: The First Quantum Concept, The Fabric of Reality, The Science of Parallel Universes - and Its Implications, David
Deutsch, Penguin Books, 1998. [Boganmeldelse af Bryce DeWitt]. Illustrationer gentegnet i Claris Works.
25. marts, 2000.
Tidsrejsens kvantefysik
Index
|