Tiden er et merkelig fenomen, men den er i
det minste forutsigbar. Den går, og vi er vant til at den bare går i én
retning.
Det ser ut til å gjelde overalt. Ingen av
oss har noen gang sett en knust kaffekopp sette seg sammen igjen og sette seg
pent på bordet. Og i naturen våkner ikke døde dyr til live igjen.
Men for en fysiker kommer det litt an på
hva du ser på.
I en ny studie har forskere fra Roskilde
Universitet (RUC) gjort en fascinerende – kanskje til og med provoserende –
oppdagelse: Det ser ut til at tiden kan gå baklengs i glass.
Forskerne har for første gang målt den
såkalte «materiale-tiden» (på engelsk: material time) i glass.
Dette er en slags «indre klokke» i glasset
som måler hvordan materialet eldes. Den går uavhengig av for eksempel klokken
på håndleddet eller på veggen i laboratoriet.
Men i målingene er det ingen forskjell på
om tiden går fremover eller bakover.
– I material-tiden kan vi ikke se hvilken
retning tiden går. Dette har også industrielle interesser, for vi vil gjerne
vite hvordan materialer eldes for å kunne bruke dem, sier Jeppe Dyre, professor
i fysikk ved Roskilde Universitets Glass og Tid-gruppe og medforfatter av den
vitenskapelige artikkelen.
Forskergruppen fra Roskilde Universitet er
interessert i hvordan glass og plast eldes. Denne gangen fikk de hjelp av
kolleger fra Det tekniske universitetet i Darmstadt.
Forskerne skjøt en laser gjennom glass.
Dette fikk laserlyset til å spre seg og skyte ut i ulike retninger.
Ved hjelp av et superfølsomt kamera kunne
forskerne deretter se hvordan intensiteten i det lyset varierte over tid.
Resultatet ble et detaljert opptak av mange små piksler som viser hvordan
laserlyset har beveget seg gjennom glasset.
RUC-forskerne utarbeidet statistikk over
endringene i disse pikslene.
– Vi vet at materialer som glass og plast
blir mer uklare over tid, så det burde være et tydelig mønster der mindre
laserlys trenger gjennom etter hvert, påpeker Peter Ditlevsen, professor i
fysikk ved Niels Bohr Institutet ved Københavns Universitet, som har lest
artikkelen.
Men statistikken over svingningene i
laserlyset viser ingen slik utvikling. Mønsteret ser faktisk ganske likt ut
enten du leser det forover eller bakover.
Du kan tenke på det som en video av en
pendel som svinger den ene veien og så den andre: Uansett om du spiller av
videoen forover eller bakover, ser det ganske likt ut.
– Molekylene i materialer, som for
eksempel glass, er alltid i bevegelse, og det påvirker fordelingen av
laserlyset, så det er en veldig elegant måte å måle materialtid på, sier
Ditlevsen.
Den grønne laseren skyter gjennom glasset, og alle de svarte og hvite pikslene som ser ut som TV-flimmer, er intensiteten til det spredte laserlyset. Statistisk sett danner intensiteten et mønster øverst til høyre, som ikke er så forskjellig om du ser på det forover eller bakover.(Illustrasjon: Darmstadts Tekniske Universitet)
Tiden i glass
Annonse
Fysikere mener ikke at glasset faktisk
blir yngre.
– Mønstrene vi ser i glasset, viser at
tiden kan gå baklengs, men i en helt spesiell statistisk betydning, sier Jeppe
Dyre.
Forskerne kan altså ikke spole tiden
tilbake. De ser på tid som ren statistikk.
Fenomenet at tiden i prinsippet kan gå
tilbake – også kjent som reversibilitet – er også kjent fra andre deler av
fysikken.
Naturlovene som beskriver bevegelse, ville
for eksempel fungert uavhengig av om tiden gikk forover eller bakover.
Men hva er årsaken til at tiden alltid går
samme vei? Fenomenet kalles entropi.
Det et mål på uorden. Og den øker alltid.
En ny kaffekopp er for eksempel i en viss
orden, mens en ødelagt kopp er i mer uorden. Selv om det er favorittkoppen din,
som du tar godt vare på, blir den likevel slitt over tid.
– Vi kan se på entropi litt som rot på et
barnerom. Det begynner ganske ryddig med legoklossene i sin eske, dukkene i sin
eske og så videre, forklarer Peter Ditlevsen.
Men jo lenger barna er der inne, jo mer
rotete blir det. Hvis du filmer det, kan du se om filmen spilles av forfra
eller bakfra.
Men på et eller annet tidspunkt er det så
rotete at det ikke spiller noen rolle om du fortsetter å rote, for alt er over
alt uansett. Det er da entropien er på sitt høyeste, og en film som er filmet
baklengs, vil se ut som en film som er filmet forlengs.
– Grunnen til at det bare går i retning av
uorden, er at det på en måte finnes uendelig mange flere måter ting kan være i
uorden på enn i orden. Selv om du ber ungene om å rydde, havner nok legoen i
bagasjerommet og Barbie i klesskapet, forklarer Ditlevsen.
Annonse
– Det betyr at det rett og slett er mer
sannsynlig at ting blir mer uorganisert fordi det er flere muligheter for det,
men bare én måte ting kan være i orden på.
Selv om forskerne bak studien ikke kan
påstå at de har fått tiden til å gå baklengs i vanlig forstand, er resultatene
likevel av stor interesse.
– At vi i det hele tatt ser dette
mønsteret, er likevel overraskende for vår forståelse av tid i fysikken. Og det
fører til nye spørsmål, for eksempel om det er annerledes i andre materialer, sier Jeppe Dyre.
Selv om dette høres ut som dype spørsmål
for fysikere, kan det påvirke oss i hverdagen.
Måling og forståelse av tid og hvordan
ulike materialer eldes, er svært viktig for bransjer som trenger disse
materialene.
Det var faktisk ikke en fysiker, men en
ingeniør som oppfant «materialtidsmodellen» i 1971. Ideen om at materialer
eldes uavhengig av klokken på veggen, men i forhold til hvor raskt molekylene
beveger seg, brukes også i industrien for å optimalisere produksjonen.
– Så spørsmålene vi har her, er ikke bare
spennende, men spiller også en praktisk rolle for hvordan industrien kan få
mest mulig ut av materialer som plast og glass, sier Dyre.
Hvis du er fristet til å bli enda mer
forvirret over tiden, trenger du ikke bare zoome inn på glass.
Hvis du reiser opp til Den internasjonale
romstasjonen (ISS), går tiden faktisk saktere enn på jorden. Og ja, sier
forskerne: Den danske astronauten Andreas Mogensen eldes faktisk litt saktere
enn oss andre for øyeblikket.
Referanser:
Till Böhmer, Jeppe C. Dyre mfl.: Time reversibility during the ageing of
materials. Nature Physics, 2024. (Sammendrag) Doi.org/10.1038/s41567-023-02366-z
Annonse
Af Trond Ingebrigtsen og Jeppe Dyre: «Entropiens mysterium». Aktuel
Naturvidenskab, 2022.
