Zaman bize doğrusal geliyor: Bir andan diğerine ardı ardına hareket ederek geçmişi hatırlıyor, bugünü yaşıyor ve geleceği tahmin ediyoruz. Peki neden böyledir ve zaman sonuçta bir tür yanılsama olabilir mi? Bu bölümde Nobel ödüllü fizikçi Frank Wilczek ev sahibi ile konuşuyor Steven Strogatz Zamanın birçok "oku" ve bunların çoğunun neden geri döndürülemez göründüğü, saatin özü, Einstein'ın zaman tanımımızı nasıl değiştirdiği ve zaman ile karanlık maddenin ne olabileceğine dair fikirlerimiz arasındaki beklenmedik bağlantı hakkında.

Dinle Apple Podcast'leri, Spotify, Google Podcast'ler, TuneIn veya favori podcasting uygulamanız veya şuradan yayınla Kuantum.

Transkript

STEVEN STROGATZ: Hepimiz zamanın geçtiğinin farkındayız. Mevsimlerin değişiminde, şarkıların ve dansların ritimlerinde, çocuklarımızın büyüyüp yaşlanmasında bunu hissettik. Beğenin ya da beğenmeyin, zaman yaşamın temel bir parçasıdır. Binlerce yıl boyunca bilim insanları zamanı genel olarak tek boyutlu bir şey olarak, asla geriye doğru değil ileriye doğru hareket eden bir ok olarak gördüler. Ancak zamana ne kadar yakından bakarsak, o kadar karmaşık ve gizemli hale gelir. Bugün bilim insanları zamanın ya da en azından ona dair deneyimlerimizin gerçek mi yoksa yanıltıcı mı olduğu konusunda bölünmüş durumdalar. Belki de aslında zamanda ilerlemiyoruz. Belki de şimdiki zaman, geçmiş ve gelecek hepsi eşit derecede gerçektir.

[Tema çalınıyor]

Ben Steve Strogatz ve bu da "The Joy of Why" adlı podcast'ten. Quanta Dergisi, yardımcı sunucum, jana levinve bugün matematik ve bilimdeki en büyük cevaplanmamış sorulardan bazılarını sırayla keşfediyorum.

Bu bölümde şunu soracağız: teorik fizikçi Frank Wilczek, "Saat kaç?" Geçmişte bunu nasıl tanımladık? Peki kuantum fiziği bunu gelecekte nasıl yeniden tanımlayabilir?

Frank, MIT'de Herman Feshbach Fizik Profesörü, Arizona Eyalet Üniversitesi'nde seçkin bir profesör ve Stockholm Üniversitesi'nde profesördür. O, maçın kazananı 2004 Nobel Ödülü Fizik alanında ve 2022 Templeton Ödülü'nde. Ve bir dizi kitabın yazarıdır; bunlar arasında en yakın zamanda, Temel Bilgiler: Gerçeğin On Anahtarı. Frank, "Neden Sevinci"ne hoş geldin.

FRANK WILCZEK: Teşekkür ederim. Burada olmaktan mutluyum.

Ne oldu? Seninle tekrar sohbet ettiğim için çok mutluyum. Kitabının tamamını sevdim TemelleriZaman ve zaman hakkında nasıl düşünülmesi gerektiği konusunda yaptığınız açıklamalar benim için en dokunaklı ve güzel olanlardan biriydi. Ama bir oğul ve bir kişi, bir koca olarak zaman deneyiminiz hakkında kişisel bir soruyla başlamak istiyorum, bilmiyorum. Bir kişi olarak zamanı nasıl deneyimlersiniz ve bir bilim insanı olarak zamanı deneyimlemenizden farklı mıdır?

Ne yapıyorsun? Bu yıl zamanla çok güzel bir şekilde yüzleştim. Bu, hem ilk bilimsel makalemin hem de tesadüfi olmayan bir şekilde evliliğimin 50. yıl dönümü. 50 yıl oldu…

Ne oldu? (gülüyor) Vay.

Ne yapıyorsun? Ve zamanın geçişini düşündüm ve bir bakıma o ufuk açıcı anları yeniden ziyaret etmek için zamanda geriye yolculuk yaptım.

Sorduğunuz çok ilginç bir soru, denklemlerimizde göründüğü şekliyle zaman… Bu, altında dünyanın ortaya çıktığı ana değişkendir. Yani bu bir sembol, t, bu denklemlerimizde görünüyor. Denklemleri takip ederek ne olduğuna dair ipuçları elde ederiz. t dır-dir. Bu da size etrafımızda gördüğümüz şeylere ve onların davranışlarına yansıyan özelliklerinin neler olduğunu anlatır.

Ancak zaman, tabiri caizse, kendi başına bir hayat kazanır, çünkü onun özelliklerini, özellikle de simetrisini, etki ettiği şeylerden bağımsız olarak tartışabilirsiniz.

Ancak zamanın fiziksel tanımına karşı zaman deneyimine geri dönersek - kelimenin tam anlamıyla, bunda bir kırışıklık yaratan şey, geçmişle ilgili bilgileri depolayarak ve gelecek hakkında düşünerek, fiziksel olarak mümkün olan şekillerde zamanda yolculuk yapabilmemizdir. Fizik denklemlerine uyan nesneler aslında uymaz.

Denklemlerde yalnızca zaman içindeki komşular birbirleriyle gerçekten konuşur. Ancak anılarımızı zihnimizde saklayabiliriz. Veya geleceği düşünebiliriz. Gerçekten zamanda yolculuk yapabiliyoruz.

Ne oldu? Bu harika. Denklemlerde yalnızca son derece küçük bir şekilde ileriye baktığımız bir şey var. Dediğiniz gibi, önemli olan zaman içindeki komşulardır, değil mi? Mevcut koşullar gelecekte komşu anda ne olacağını öngörüyor.

Ne yapıyorsun? Evet, temel hukukun şu anda anlaşılan çerçevesinde kesinlikle bu şekilde işliyor. Sonuçta belki daha küresel bir yapının, evrenin gelişimini kaçınılmaz ve benzersiz kılan henüz yakalayamadığımız koşulların var olduğunu düşünmek eğlenceli.

Ama şu anda olduğu gibi, yasalar size dünyanın bir andaki durumunun bir sonraki andaki durumuna nasıl dönüştüğünü anlatıyor.

Ne oldu? Zamanla ilgili büyük gizemler hakkında ne düşünüyorsunuz?

Ne yapıyorsun? Bence çok verimli olan ve belki de konuyu aydınlatma konusunda çok ilerleme kaydettiğimizi düşündüğüm gizem, fiziğin temel yasalarının aynı gibi görünmesidir. zamanla neredeyse geri döndürülebilir, dünyanın günlük deneyimi olmasa da.

Bu durum iki soruyu gündeme getiriyor: Tersinirlik özelliğine sahip olan temel yasalardan, kesinlikle böyle olmayan deneyime nasıl ulaşabilirsiniz?

Ve sonra, ikinci olarak, deneyimi tanımlamanın gerekli olmadığı ve aynı zamanda bir tür utanç kaynağı olduğu halde neden yasalar bu özelliğe sahip oldu? Bir sorun, bir meydan okuma ortaya çıkarıyor. Yasaların bu özelliğini, çelişmese de en azından gerilim içinde görünen deneyimle nasıl uzlaştırabiliriz?

Bunlar aslında büyük ölçüde çözülmüş olduğunu düşündüğüm ama yine de çok verimli olan iki büyük sorun, özellikle de birincisi: Yasalar neden böyle?

Ve sonra, daha da büyük bir sorun, ya da daha da gizemli ve derin bir sorun, şu anda dünyayı tanımlama şeklimizi, dünyanın an be an nasıl ortaya çıktığını size söyleyen yasalar çerçevesinde formüle etme şeklimizdir. tamamlamak?

Bir bakıma felsefi açıdan tatmin edici görünmüyor çünkü dünyanın tanımını iki parçaya bölüyor. Biri denklemler, diğeri ise işleri başlatmak için bir şekilde dahil etmeniz gereken dünyanın bir andaki durumu.

Ne oldu? Bakalım bunu anlayabilecek miyim? Sorular, yasaların neden bu neredeyse tersine çevrilebilirlik özelliğine sahip olduğuyla ilgili.

WILCZEK: Evet.

Ne oldu? Bunu “denklemlere karşı başlangıç ​​koşulları” sorunu olarak ifade edebiliriz.

WILCZEK: Evet evet.

Ne oldu? Bazı insanlar başlangıç ​​koşullarını söylemeden söylediğinizi bileceklerdir.

WILCZEK: Sağ.

Ne oldu? Bir de şu jargon var: “zamanın oku" hakkında - deneyimlerimizde zamanın yalnızca ileri doğru aktığı gibi bir his var. Ve sen bunun iyi bir çözünürlüğe sahip olduğunu hissettiğini söylüyorsun. Zamanın okunu anladığımızı düşünüyoruz.

Ne yapıyorsun? Bence de. Zamanla daha inandırıcı hale gelen uzun bir hikaye. Ama görünüşe bakılırsa zamanın pek çok farklı oku, geleceğin geçmişten farklı olmasının pek çok farklı yolu olduğunu düşünüyorum. Kesinlikle psikolojik bir olay var. Ayrıca termodinamiğin ikinci kanunu. Size olayların daha rastgele hale geldiğini, çok kabaca konuşursak, ama aynı zamanda kesin bir formülasyona sahip olduğunu söyler. Zamanın radyasyon oku var, radyasyon eşyalardan dışarı çıkma ve içeri girmeme eğiliminde. Hayatın evrimi ile ilişkili zaman oku var. Ve anında icat edebileceğiniz daha pek çok şey. Baktığınız her yerde zamanın okları var. Gelecekle geçmiş arasında asimetriler var.

Ama sanırım artık hepsi; hepsini tek bir oka sığdırabiliriz. Tıpkı “Hepsine hükmeden Tek Yüzük” gibi, hepsine hükmeden bir ok vardır ve bu da zamanın kozmolojik okudur.

Yani gizemi çözdüğümüzü düşünebilirsiniz ama sanırım tüm gizemleri tek bir gizemde topladığımızı söylemek daha doğru olur: İlk başta neden Büyük Patlama oldu?

Yerçekimi nesnelerin kümelenmesini sever, ancak uzayda Büyük Patlama zamanında erken evren çok ama çok tekdüzeydi. Yani yer çekimi dengenin çok dışındaydı. Ve o zamandan beri olan şey, yerçekiminin dengeyi yeniden kurmak için çabalamasıdır.

Böylece madde genişler ve soğur, sonra kümelenir ve (sonunda) nükleer enerjiyi serbest bırakmaya başlayan yıldızları ve yaratıkların evrimleşebileceği gezegenleri oluşturur. Tüm okları kozmik evrimin tek okuyla hizalayan, zengin ayrıntılara sahip, çok makul bir hikaye var.

Ne oldu? Bunu çok iyi buluyorum - buna hangi sıfatı koyacağımdan bile emin değilim, ama zaman deneyimimizin yalnızca şimdiki zamandan geleceğe aktığı ve yumurtaların kendi kendine çözülmediği ve bu tür şeyler fikri, bu bir şekilde tüm evrenin tekdüze sıcak halinden şu anki topak topak, galaksi yüklü yıldıza kadar evrimine bağlı... Bu kadar uzak görünen şeylerin şu anda sırt ağrılarımı etkilediğini düşünmek çok çılgınca. yaşlı adam, biliyor musun? Gerçekten öyle değil mi? Sonuçta bunu söylüyorsunuz.

Ne yapıyorsun? Bu kesinlikle bariz bir hikaye değil ve modern bilimin tüm süreci boyunca geliştirilen dağlar kadar kanıt olmasaydı inanılmaz olurdu. Bu kesinlikle şaşırtıcı.

Ne oldu? Eğer bazı şeyler değişmeseydi, örneğin hiçbir şeyin değişmediği bir düşünce deneyi hayal edebilseydik, zaman hâlâ var olur muydu? Zaman olaylardan ayrı mı var? Yoksa zaman, bazı şeylerin değiştiği gerçeğinin bir ölçüsü mü?

Ne yapıyorsun? Hiçbir şeyin olmadığı yerde bildiğimiz tüm temel ilkelerle tutarlı olduğunu kesinlikle hayal edebilirsiniz - ve aslında temel fizik yasalarının çözümlerini oluşturabilirsiniz - ve t hâlâ bu denklemlerin bir bileşenidir —

Ne oldu? Yani boş bir evrenin hala zamanı olur mu?

Ne yapıyorsun? Evet, zaman hâlâ denklemlerin içinde olurdu. Ve bu durumda bile şu soruyu sorabilirsiniz: Bu evrensel dengeyi biraz bozsanız ne olur? Ve sonra zaman açıklanacaktı. Yani zaman bir nevi gizli olabilir, ancak durumun ne olduğunu formüle etmek için yine de gerekli görünüyor. Zamandan bağımsız bir şeyden bahsediyoruz, ancak bağımlı olmadığı bir şeyin var olduğunu söylemeden bunu formüle edemezsiniz.

Ne oldu? Zaten ilginç bir cevap. Bunu söylemene biraz şaşırdım. Demek istediğim, hatırladığım kadarıyla felsefeyi seviyorsun. Sanırım biraz felsefe okudun, değil mi?

Ne yapıyorsun? Çok amatörce, çok amatörce. Ama aslında bunu son zamanlarda teknik düzeyde düşünüyorum. Ama bir nehri düşünün, bir nehrin akışını. Oldukça düzenli akan bir nehir için aklınıza gelebilecek iki farklı tanım vardır.

Teknik olarak Euler tanımı olarak adlandırılan bir açıklamada, her konumdaki akış hızının ne olduğunu belirtirsiniz ve bu size nehrin akışının tam bir tanımını verir. Ve eğer akış düzenliyse, bu hiçbir şey olmayabilir. Hızlar zamanla değişmez.

Ne oldu? Sağ.

Ne yapıyorsun? Ancak Lagrange adıyla ilişkilendirilen başka bir tanım daha var. Bu, bireysel su moleküllerinin akışını takip ettiğiniz bir tür iç açıklamadır. Ve sonra bu örnekler yerel hızda hareket eder. Ve zaman geçtikçe farklı bir yerdeler, dolayısıyla farklı bir hız görüyorlar. Her ne kadar hız başlangıçta zamanın değil de konumun bir fonksiyonu olsa da. Ama içeriden bakıldığında akışı takip ettiğinizde bazı şeyler oluyor.

Yani her iki açıklama da geçerlidir. Bu nehre evren dersek, evren bir anlamda değişmiyor. Ama içeriden deneyimlediğimiz kadarıyla değişiyor. Nehrin içinde olduğunuzda ve akışa devam ettiğinizde dinamik gelişim için bolca alan vardır.

Ve bunun evrende olup bitenlerin derin bir düzeyde olabileceğini düşünüyorum. Eğer bir iç tanımlamaya sahip olmak istiyorsanız -Euler tanımının aksine Lagrangian bir tanım- bu bir çelişki değildir. Bu sadece aynı nesneye, aynı gerçekliğe içeriden veya dışarıdan bakmanın farklı bir yoludur. Bir insanın bakış açısına karşı bir tanrının bakış açısı.

Ne oldu? Bilim tarihinde örneğin Newton'dan Einstein'a doğru ilerlerken sizinle birlikte farklı zaman anlayışlarını araştırmak istiyorum. Ama şu anda size sadece şunu sormak istiyorum - ve elbette ki zamanı tartışırken zamandan bahsetmeye devam etmemiz çok komik. Dediğim gibi, “şu anda sana zamanla ilgili bir soru soracağım.”

Ne yapıyorsun? Kaçmak zor değil mi?

Ne oldu? Kaçmak zor!

Ne yapıyorsun? Dedikleri bu. Eğer bu bir yanılsamaysa oldukça ikna edici bir yanılsamadır.

Ne oldu? Bu çok inandırıcı bir yanılsama. İşte amacım şuydu: Einstein'ın, Mach adında bir bilim adamı/filozoftan çok etkilendiğini biliyoruz. Ernst Mach. Sesteki Mach sayısından bahsediyoruz ama bu aynı Mach. Tamam ama öyle: Mach. Bu adam şeylerin operasyonel tanımlarıyla çok ilgileniyor muydu? Böylece patent ofisinde oturan Einstein, zamanı düşünerek şöyle demeye başlıyor: "Saatlerin ölçtüğü şey zamandır."

Ve bunun hakkında çok şey yazıyorsun Temellerive bunun olaylara çok ilginç bir yaklaşım olduğunu düşündüm. İstiyorsunuz - bu fikri değerlendirebilir misiniz? Mesela, zamanın daha belirsiz bir tanımı yerine, zamanı saatlerin ölçtüğü bir şey olarak mı düşünmeliyiz?

Ne yapıyorsun? Eğer zaman hakkında temel düzeyde bilimsel ve verimli düşünmek istiyorsak öyle düşünüyorum. Ama biraz nitelendireyim.

Ne oldu? Biraz açılması gerekiyor.

Ne yapıyorsun? İngilizce "zaman" kelimesi pek çok alanı kapsar ve tıpkı "enerji" gibi farklı anlamlarda kullanılabilir, tamam mı? Enerji, bilimsel tartışma bağlamında çok spesifik bir şey anlamına gelir. Ancak ortak dilde, belirsiz kenarları da olan çok daha geniş bir anlamı vardır.

Aynı şekilde zamanla da "zaman, saatlerin ölçtüğü şeydir" derken son derece verimli ve büyük bir hassasiyetle çok uzaklara taşınabilen bilimsel zaman kavramından bahsediyorum. Bu ifadeyi doğru bir şekilde anlamak için saatin ne olduğu kavramını da genişletmeniz gerekir.

Saat, dünyada herhangi bir şekilde değişen herhangi bir şeydir; çünkü yasalar, bu değişkenin bir fonksiyonu olarak olayların nasıl değiştiğine göre formüle edilmiştir. t. Ve her şey değişiyor ve her şey farklı şekillerde değişiyor. Hareket ediyorlar. Kimyasal reaksiyonlara girerler. Biyolojik anlamda yaşlanırlar. Ve dikkat çekici olan şey, denklemlerdeki bu tek değişkenin her şeyin temelinde yattığıdır.

Yani çok ama çok farklı prensiplerle çalışan saatlere sahip olabilirsiniz. Dünyanın güneş etrafındaki hareketini izleyen şeylere sahip olabilirsiniz. Suyun akışını izleyen şeylere, su saatlerine sahip olabilirsiniz. İzlemeye dayalı bir saatiniz olabilir birisi nasıl yaşlanır, insan yaşlanır. Bu çok kesin bir saat olmayabilir ama prensipte biyokimyaya derinlemesine bakarsanız, kesin olarak yapılabilir. Pek çok farklı türde saat var ama hepsi birbiriyle tutarlı.

Yani, saatlerin ölçtüğü şeyin zaman olduğunu söylediğimde, bu operasyonel bir ifadeden daha fazlasıdır. Oldukça önemsiz bir içeriğe sahip. Uygun şekilde kalibre edilen ve anlaşılan tüm saatlerin, hangi prensibe dayalı olursa olsun, zamanın ne olduğu konusunda tutarlı bir anlaşmaya varabileceklerini söylüyor.

Ne oldu? Hemen geri döneceğiz.

[Reklam ekleme molası]

Ne oldu? “Neden Sevinci”ne tekrar hoş geldiniz.

Felsefeden bilim tarihine biraz geçiş yaparsak, bana öyle geliyor ki bilimin başarı öyküsünün büyük bir kısmı, özellikle de 1600'ler ve sonrasındaki bilimsel devrim olarak adlandırdığımız şeyde, bilimin başarı öyküsünün büyük bir kısmı, zamanı oldukça iyi ölçmeye başlama yeteneği. İyi sarkaçlı saatlerin yapılmaya başlandığı dönemde Galileo, Huygens ve Newton'un ve onların haleflerinin ortalıkta olması tesadüf değil. Ve hareket yasalarını, iyi zaman tutma cihazlarınız olmadan önce elde etmekte zorlandığınız bir şekilde elde edebiliyordunuz.

Sizce bu doğru mu? Bilimsel ilerlememizin gerçekten zamanı iyi ölçebilme yeteneğine bağlı olduğunu mu?

Ne yapıyorsun? Kesinlikle yardımcı oldu. Ve özellikle de zamanın tanımını gezegenlerin düzenli hareketlerini de kapsayacak şekilde genişletirseniz, tıpkı Kepler'in gezegenlerin eşit zamanlarda eşit alanları taradığı yasası gibi. Ve tabii ki bu gözlem, Kepler yasalarının formüle edilmesinde merkezi bir rol oynuyordu; Galileo'nun sarkaç ve düşen cisimler hakkındaki çalışmasıyla birlikte tüm bunlar bilimsel devrimin zirvesine yol açtı: Newton'un klasik mekanik ve yerçekimi yasalarını formüle etmesi. Yani evet, bunların hepsi genel anlamda zaman kazandıran düşüncelere dayanıyor.

Ne oldu? O halde, eğer hızla ileri sarılırsak - tabii ki yine burada zaman oyunlarına sadık kalarak - şimdi Einstein'a yaklaşalım. Einstein'da gerçekten çok tuhaf şeyler olmaya başlıyor; birçok insan için mantık dışı şeyler oluyor.

Ne yapıyorsun? Yerçekimi etkileşiminin Newton anlayışının ötesine geçen daha zengin bir tanımını formüle ederken ve hatta bundan önce, elektrodinamik denklemlerinin simetrisine hak ettiği değeri vermeye çalışırken, Einstein daha esnek bir zaman kavramına yöneldi.

O halde tarihsel olarak ilk gelen özel görelilik teorisiyle başlayayım. Kapalı bir laboratuvardaysanız ve birbirlerine göre sabit hızla hareket eden laboratuvarlarda deneyler yapıyorsanız, hız ne olursa olsun aynı yasalara ulaşırsınız. Özel göreliliğin özü budur. Ancak bunu yapmak için, birinin zaman dediği şeyi, diğerinin uzay ve zamanın bir karışımı olarak adlandırdığı ortaya çıktı. Matematiksel olarak basit bir karışım. Buna doğrusal bileşim diyoruz ama kesinlikle uzay ve zamanın bir karışımı. Bu, zamanın ne olduğunu tanımlamada bir miktar esneklik olduğu fikrini ortaya koyuyor.

Biraz zaman kullanarak aynı içerikle geçerli fizik yasalarını elde edebilirsiniz. t veya farklı bir zaman, t $lateks ^{prime}$ [t-prime], bu bir karışım t ve x, Burada x pozisyondur. Bu özel görelilikti.

Ve sonra bu büyük bir sürprizdi. çünkü örneğin Newton zamanı tek bir şey olarak düşünüyordu. Newton tam anlamıyla bir teologdu ve çalışmalarında yaptığı şeyin Tanrı'nın nasıl çalıştığını anlamak olduğunu düşünüyordu. Ve sanırım o, Tanrı'nın kendi psikolojik zamanını dünyaya dayattığını düşünüyordu. Zamanın farklı geçerli tanımlarının olabileceği fikri Newton'a çok yabancı olurdu.

Ancak Einstein'ın öne sürdüğü şey budur ve bu, fizik yasalarının çok güzel formülasyonlarını elde etmenize ve bunlarda, başka türlü bulmanın çok zor olacağı düzenlilikleri bulmanıza olanak sağlar.

Ve sonra, genel görelilikte durum daha da tuhaflaşıyor çünkü farklı yerlerdeki farklı insanların kendi seçimlerini yapmasına izin veriyorsunuz. t sürüm, bu zamanlardan hangisini seçeceğiniz. Buna yerel Lorentz değişmezliği denir. Her kişi kendi kullanım alanı ve zamanı karışımını seçebilir. Ve denklemleri bu seçimlere izin verecek şekilde formüle etmeniz gerekiyor. Simetri denilen şeye sahipler. İnsanlar farklı seçimler yaparsa denklemlerin formülasyonu çok farklı görünse de içerikleri aynı olacaktır. Ve yalnızca çok özel denklemler bu özelliğe sahiptir.

Ve Einstein, inanılmaz bir deha eseri, bu prensipten yola çıkarak gelişmiş bir yerçekimi teorisi elde etmeyi başardı. Zaman, uzayla birleşir ve tüm uzay-zaman eğrilebilir. Bu etkiler laboratuvar ölçeklerinde çok çok küçüktür. Ancak makroskobik ölçeklerden bahsettiğinizde - Dünya'nın ve Dünyanın yerçekimi alanının veya evrenin ölçeği veya çok aşırı koşullar, örneğin kara deliklerde uzayı büken çok büyük kütle konsantrasyonlarının olduğu yerler. Daha sonra zamanın daha esnek, bükülebilir ve hatta sıvılaşmış biçimleri ortaya çıkıyor.

Ne oldu? Hmm. Demek istediğim, pek çok görelilik testi, atom saatlerinin uçaklarda taşınmasına ilişkin deneyler var. Eğer insanlar az önce bahsettiğiniz şeyleri duymamışlarsa, muhtemelen kulağa oldukça fantastik gelecektir. Ama bunların hepsinin doğru olduğuna dair çok iyi ve güçlü kanıtlarımız var. GPS aygıtları bile dahil arabalarımızda kullandığımız Yani genel ve özel görelilik, bunları hesaba katmasaydık...

Ne yapıyorsun? GPS işe yaramaz çünkü GPS'te zamanı tam olarak doğru ayarlamak çok önemlidir. GPS sisteminin işleyişinde, ışık hızının evrensel bir sabit olduğu gerçeğine dayanarak mesafeleri tahmin etmek için çok hassas zamanlama kullanırsınız. Biraz fazla basitleştiriyorum ama temelde gerçek bu, evet.

Ve ışığın hızı günlük hızlara kıyasla çok çok büyük olduğu için, zaman ölçümündeki çok küçük hatalar, mesafede önemli değişikliklere yansıyor. Yani zamanı nasıl değerlendireceğiniz konusunda küçük hatalar yaparsanız, bunlar büyüyerek çok daha büyük hatalara, uzayda önemli hatalara dönüşür. Dolayısıyla, GPS'i kullanışlı bir sistem haline getirmek için zamanı nasıl değerlendirdiğiniz konusunda gerçekten çok doğru olmanız gerekir.

Ne oldu? Doğru, uyduların yüksekte olduğu ve çekim alanının daha zayıf olduğu bir gerçek. Biliyorsunuz, GPS sisteminin parçası olan bir sürü uydu var ve orada oldukça hızlı hareket ediyorlar. Tüm bunların hesaba katılması ve düzeltilmesi gerekiyor ve bence bu, Einstein'ımızın sadece kara deliklerle veya tüm evrenle ilgili olduğunu nasıl düşünebileceğinize dair harika bir örnek, ama -

Ne yapıyorsun? Einstein'ın orijinal özel görelilik makalesine geri dönerseniz, uzay ve zamanın tanımı üzerinde anlaşabilmeleri için farklı istasyonların senkronize edilmesinden ve ilişkilendirilmesinden bahsetmesi gerçekten dikkate değer. Ve biraz mizah anlayışıyla, orada anlattığı şeyin GPS sistemi olduğunu görebilirsiniz.

Ne oldu? Vay.

Ne yapıyorsun? Bilirsiniz, insanlar ellerinde çubuklar ve saatlerle hareket ediyor ve senkronizasyon için ışık hızını kullanıyor ve sonra da mesafeyi ölçüyorlar. Bu tam olarak GPS sistemi, değil mi?

Ne oldu? Ah, bunu hiç düşünmemiştim. Sana sormak istediğim o kadar çok şey var ki. Karanlık maddeye ne dersiniz? Bunun favorilerinden biri olduğunu biliyorum. Bunu duyalım. Karanlık maddenin zamanla ne alakası var?

Ne yapıyorsun? Mantıksal olarak, zamanla en iyi ihtimalle zayıf bir bağlantısı var, ama bu çok ilginç, çok heyecan verici ve şu anda yoğun bir şekilde dahil olduğum bir hikaye. Bu yüzden karanlık madde maddenin varlığına kadar izini sürebileceğimizden daha fazla yerçekiminin, daha fazla yerçekimi kuvvetinin var gibi göründüğü bütün bir fenomenler ağının var olduğu gözlemidir.

Onlarca yıldır uğraştığımız madde türleri ile çok çok zayıf bir şekilde etkileşime giren, ancak yine de yerçekimi uygulayan yeni bir tür parçacık olabilir gibi görünüyor. Sanırım bunun ne olduğunu biliyorum ve bunun iyi bir fikir olduğuna dair bir fikir birliği ortaya çıkıyor. eksen adı verilen bir şey. Ve şimdi nihayet zamanla bağlantı geliyor.

Axionlar fiziğe karanlık madde üretmenin bir yolu olarak değil, yasaların tuhaf özelliğini ele almanın bir yolu olarak tanıtıldı: zamanın yönünü değiştirirseniz neredeyse aynılar veya neredeyse aynı içeriğe sahipler. Yani makroskobik deneyim bu şekilde davranmasa da mikroskobik yasalar bu şekilde davranıyor.

Neden? Bununla ilgili çok güzel bir hikayemiz var.

Görelilik ve kuantum mekaniğinin ilkeleri ve Standart Model'in derin simetrileri (diğer kuvvetlerin özünü yöneten ayar simetrileri olarak da adlandırılır), maddenin sahip olabileceği etkileşimleri güçlü bir şekilde kısıtlar. Yani eğer bu ilkelerin doğru olduğunu varsayarsanız, fizik yasaları üzerinde güçlü kısıtlamalarla karşılaşırsınız.

Ve bu kısıtlamaların neredeyse tesadüfi bir sonucu olarak, yasaların zamanda ileriye ve geriye doğru neredeyse aynı şekilde işlediği ortaya çıktı. Yani bu, teorik anlayışın muazzam bir zaferidir.

Ama henüz tam olarak bitmiş değil. Ve temel yasalarla, temel ilkelerle tutarlı olan, tüm bu ilkelere uyan ancak zamanla tersine çevrilemeyen bir etkileşim var. Ve bu etkileşimin de çok çok küçük olduğu bulundu.

Yani bunu derinlemesine anlamak için ana fikir başka bir büyük prensibi ortaya koymaktır. Bu denilen bir şey Peccei-Quinn simetrisi sonra onu tanıtan fizikçiler.

Daha sonra bazılarımız, bu yeni prensibin bir sonucu olarak, eksen adını verdiğim, kesinlikle dikkate değer özelliklere sahip yeni bir tür parçacığın var olması gerektiğine dair bir öngörünün olduğunu fark etti. Sıradan maddeyle çok çok zayıf etkileşime gireceği tahmin ediliyor. Ve sonra şunu anlıyoruz ki, denklemleri Büyük Patlama üzerinden çalıştırırsanız, gökbilimcilerin gözlemlediği karanlık maddeyi oluşturmak için tam olarak doğru şekilde üretildiğini görürsünüz.

En azından, diğer kozmolojik probleme otomatik olarak çözüm bulması çok cesaret verici. Son birkaç on yıldır, özellikle de şimdilerde giderek artan bir hızla gerçekleşen harika şey, eğer oradalarsa onları tespit edecek deneyler tasarlamanın mümkün olmasıdır.

Deneyler çok zordur. Bu, nötrinoları tespit etme sorununa benzer, ancak daha zordur; belki de doğru hileleri öğrendiğimizde, artık o kadar da zor görünmeyecektir. Ancak bu deneyler yapılıyor. Beş ila 10 yıl içinde çok daha fazlasını öğreneceğiz.

Ne oldu? Gösterimizi burada 10 ila 10 yıl arası bir sözle bitirmeniz hoşuma gitti çünkü özellikle tanındığınız, yaptığınız işlerin çoğunun, umarım dokunaklı veya duygusal bir notla bitirmek istiyorum. Nobel Ödülü, kariyerinizin başındaydı. Beş ila XNUMX yıl içinde bu eksenlerin ölçülüp doğru olduğunun bulunması çok hoş olmaz mıydı?

Ne yapıyorsun? Bu benim günümü güzelleştirirdi. Umarım bu kariyerimin sonu olmaz ama kesinlikle günümü güzelleştirir.

Ne oldu? Seninle tekrar konuşabildiğim için çok heyecanlıyım Frank. Teorik fizikçi Frank Wilczek ile zamanın gizemi ve güzelliği hakkında konuşuyoruz. Frank, bugün bizimle olduğun için çok teşekkürler.

Ne yapıyorsun? Teşekkür ederim. Dedikleri gibi bu bir onur ve ayrıcalıktır.

[Tema çalınıyor]

Ne oldu? Dinlediğin için teşekkürler. “The Joy of Why”ı beğeniyorsanız ve henüz abone değilseniz, dinlediğiniz yerde abone olun veya takip edin düğmesine basın. Ayrıca gösteriye yorum bırakabilirsiniz. İnsanların bu podcast'i bulmasına yardımcı olur.

“Neden Sevinci” bir podcast'tir Quanta Dergisitarafından desteklenen editoryal açıdan bağımsız bir yayındır. Simons Vakfı. Simons Vakfı'nın finansman kararları, bu podcast'teki veya bu podcast'teki konuların, konukların veya diğer editoryal kararların seçimi üzerinde hiçbir etkiye sahip değildir. Quanta Dergisi.

"Neden Sevinci"nin yapımcılığını üstleniyoruz PRX Yapımları. Yapım ekibi Caitlin Faulds, Livia Brock, Genevieve Sponsler ve Merritt Jacob'dan oluşuyor. PRX Productions'ın baş yapımcısı Jocelyn Gonzales. Morgan Church ve Edwin Ochoa ek yardım sağladı.

Konum Quanta Dergisi, John Rennie ve Thomas Lin, Matt Carlstrom, Samuel Velasco, Nona Griffin, Arleen Santana ve Madison Goldberg'in desteğiyle editoryal rehberlik sağladı.

Tema müziğimiz APM Music'ten. Julian Lin podcast adını buldu. Bölümün çizimi Peter Greenwood'a, logomuz ise Jaki King ve Kristina Armitage'a aittir. Columbia Gazetecilik Okulu'na ve Cornell Yayın Stüdyolarından Bert Odom-Reed'e özel teşekkürler.

Ben ev sahibiniz Steve Strogatz'ım. Bizim için herhangi bir sorunuz veya yorumunuz varsa, lütfen bize e-posta gönderin: [e-posta korumalı]. Dinlediğin için teşekkürler.