Sjovt nok så handlede vores allerførste afsnit om Tid og Tidsrejser (29.01.2018). Og nu tager vi lige et deep-dive tilbage til selvsamme tema.
Karina’s noter til dagens afsnit:
Tid - Målinger:
Vi lever i en synkroniseret liv og tid er over det hel og en vigtig del af vores opfattelse af virkeligheden.
Hvad er tid?
Vi kan starte med hvordan man måler den: Med et ur.
Et ur er en oscillator og noget der kan tælle svingningerne. Jo finere tidsinddelingen er, jo mere nøjagtigt kan uret være.
Solen er en oscillator. Den går op og ned og vi er dem der tæller. Nøjagtighenden er 1 svingning per dag.
Så opfandt vi pendul uret, hvor mekanik (tandhjul) tæller. Svært at bære rundt på og det skal trækkes op. Nøjagtighenden er ca. 1 svingning per sekund.
Så opfandt vi Quartz uret. Her er det Quartz krystallen der svinger/vibrer/deformerer når den er udsat for en strøm.Her er det elektronik (digital logisk system) der tæller svingningerne. Nøjagtighed: 32 768 svingninger per sekund – approx. 10^(-13)
Så kom atom uret: Cs atomer bruges her.
"A Cæsium-133 atom has a ground state with a hyperfine structure, meaning the electron can have two slightly different energy levels based on whether its spin is aligned or anti-aligned with the nuclear spin.
When hit with microwave radiation at the exact frequency of 9.192.631.770 Hz (cycles per second), the atoms transition between the lower state to the higher state. That gives us a way to tune the microwave radiation precisely and we can tune other light frequencies against that."
Med andre ord så tæller uret 9 192 631 770 cycles/flips til at definere et sekund. Det giver en nøjagtihed på ~ 10^(-16). Vi er altså ude på det 16 decimal i vores nøjagtighed af sekundet.
Dette er SI (International System of Units) definitionen af et sekund. I dag er international atomtid TAI (Temps Atomique International) givet ved middelvisningen af omkring 400 cæsiumure, der står på 50 nationale laboratorier rundt omkring i verden.
Der er planer om at lave en ny SI definition af sekundet i 2030, hvor man vil bruge et andet atom der giver en bedre nøjagtighed.
Det er der brug for. I dag i laboratorier måler man tid med en nøjagtighed på 18-20 decimaler, og så er det mærkeligt at sekundet er dårligere defineret.
Det er her i 2026 at man vil beslutte sig for hvilket atom man så vil bruge. Det skal helst være et atom der har finstruktur hvor lyset skal have mange svingninger per sekund.
En kandidat er 87^Sr som har 429000*10^9 svingninger per sekund. (Cs er 9GHz og Sr er 429 THz).
En anden kandidat er Thorium: https://www.sciencealert.com/timekeeping-is-on-the-verge-of-a-giant-leap-in-accuracy-heres-why
Man bruger lasere til disse atom ure. Elerktroner er for store og klodsede til det.
En nøjagtighed på 10^(-18) betyder at to urer der blev synkroniseret omkring 'the Big Bang' vil i dag kun være 1 sekund fra hinanden.
Hver gang nøjagtigheden er blevet bedre, er der opstået nye anvendelser, som vi ikke anede, vi havde brug for.
Rum - Tid
Universet som helhed har en universel tid, som skrider fremad, efterhånden som rummet udvider sig, men der findes også et andet tidsbegreb, nemlig den lokale tid.
Tiden løber ikke med samme samme hastighed alle steder. Du vil ikke selv mærke / måle det. Dit ur ser for dig altid ud til at gå rigtigt. Så uanset hvor i universet du sidder med dit Cs atom så giver den dig en tidsmåling som er korrekt (for dig).
Der er 2 effekter:
1) I et tyngdefelt: (gravitational time dilation)
Den ene effekt af det her er når der er tyngdekraft. Når du er i tyngdefelt, er du er et sted hvor rummet er blevet bukket. Så løber tiden langsommere, end hvis du står et sted, hvor der ikke er blevet bukket.
Altså, når jeg prøver at forestille mig det her, så lukker jeg øjnene og laver et billede i mit hoved. Jeg forestiller mig et stort netværk af af linjer. Nogen der går den ene vej og nogen der går på tværs, altså vinkelret på de første linier.
Det er sådan et helt fint og ensartet net. Der er lige langt mellem hvert eneste krydspunkt. Sådan ser jeg nettet hele vejen ud til alle sider rundt om mig og hele vejen opad, fordi det faktisk ikke bare er et stykke papir. Det er faktisk et 3D objekt der går hele vejen op og ned også. Hele rummet er pænt og flot, fordi der er lige langt i mellem hvert eneste krydspunkt over det hele.
Nu tager jeg og putter en masse ind et sted, og det vrider mine bitte små målestokke i mit fine spin. Nu er der ikke længere lige langt mellem krydspunkterne. Der er blevet hevet i det og nu er der længere imellem knudepunkterne.
Mit fine net er ikke kun rum, det er også tid og min tid løber en bestemt afstand imellem 2 knudepunkter. Nu hvor mit net er blever forvrænget af massen er tiden også blevet forvrænget. Man kan sige at et sekund er længden mellem 2 knuder. For at gøre noget abstrakt og usynligt håndgribeligt. Tiden er en fysisk størrelse, og den hører sammen med rumtiden. Og min masse har ødelagt mit flotte fine netværk. Så er du der ikke lige langt imellem knuderne. Hvor massen har hevet i mit net og der er blevet længere imellem knuderne går tiden også langsommere. Du opdager det ikke, for dig er det normalt. Dig og dit Cs atom synes alt ser normalt ud. Men jeg kigger udefra på dig, og det ligner at du bevæger dig i slow motion.
En samling masse, som fx. Jorden bukker altså rum-tiden og skaber hvad vi normalt kalder et tyngdefelt. I et tyngdefelt går tiden langsommere.
Det vil sige at på jorden går tiden langsommere i en dal end på en bjergtinde.
2) Når man bevæger sig går ens ur også langsommere: (Relativistic time dilation)
Tiden går også langsommere når man bevæger sig. Især tæt på lysets hastighed ser man en stor forskel.
Når ens tid går langsommere er det ikke noget man kan mærke. Det er fordi set indefra løber tiden altid lige hurtigt. Det er først når vi sammenligner vores ure at man kan se at tiden ikke løb lige hurtigt over det hele.
GPS-systemer er baseret på satellitter, der suser rundt om Jorden med høj fart. De bestemmer din position ud fra tidsmålinger med atomure i fire satellitter 20.200 km over jordoverfladen.
Tiden går langsommere for disse satellitter, end den gør for menneskene på Jorden. Det har man måttet kompensere for. GPS-systemet har derfor en indbygget relativistisk korrektion, så man undgår fejlmålinger.
Uden korrektion ville positionsmålingerne efter bare én dag skyde omkring 10 kilometer forkert.
Videnskab.dk har flere artikler om tid. Her er en af dem:
https://videnskab.dk/naturvidenskab/tiden-gaar-eller-goer-den
At Rejse i tiden
Man kan udnytte den relativistiske tids-udviddelse til at lave Tidsrejser (kun fremad):
Man kan rejse frem i tiden, ved at rejse i et rumskib tæt på lysets hastighed og dermed sænke tidens hastighed for en selv. Når man kommer tilbage til Jorden er der gået mange flere år end man selv har oplevet i sit rumskib. Man har så rejst frem i tiden. Men der er ikke nogen måde at rejse tilbage i tiden på.
Er tidsrejser mulige?
Det er stadigvæk op til diskussion om tidsrejser er muligt. De fysiske love der beskriver vores verden giver ikke et endegyldigt svar.
Fysikken beskriver virkeligheden, og med de her fysiske love kan man forudsige hvad der sker. Det er fordi naturen følger nogle love. Men de her love er ikke nogen der definerer hvad virkeligheden er. De beskriver virkeligheden, og de beskriver virkeligheden inden for den afgrænsning de kan. Det er matematiske formler, som beskriver din virkelighed.
I disse matematiske formler, er der overhovedet ingenting, der siger, at man ikke må rejse tiden. Man kommer lidt i problemer fordi man skal bruge negativ energi som er noget der måske ikke eksisterer.
Man kan godt komme til at misforstå dette, fordi de er så gode til at beskrive vores virkelighed. Så kan man godt komme til at tro at man kan rejse tiden fordi at lovene ikke modsiger det. Det er ikke nødvendigvis rigtigt. Når man har et sæt love, så skal man sætte afgrænsningsbetingelser (boundery conditions), og der mangler man egentlig bare at skrive: Gælder for t> 0. Det er der ingen der har gjort. Det er fordi at vi aldrig nogensinde er kommet derud, hvor at vi har udfordret. Vi har ikke rejst til tiden. (Altså ud over den naturlige fremad).
Lovene beskriver virkeligheden, som vi kender den. Og det kan jo meget godt lige pludselig være at man finder ud af et eller andet. Det sker jo indenfor videnskaben.
Du har brug for noget negativ energi og du har brug for altså alle mulige ting som vi ikke engang ved om eksisterer for at kunne gøre det.
Men så ville man kunne.
Hvis nu at vi går tilbage til det store net med knudepunkter. Så har man en ide om at man ved hjælp af stor masse (altså sorte huller) kan fordreje det hele og få det til at så altså lave et langt overflødighedshorn. Hornets spids skal så ramme ned hvor at det det også starter. På den måde kan man lave en krumning i tid, som kunne bruges til tidsrejser. Alt sammen stadigvæk fantasier.
Man skal rejse både i Tid og i Rum, ellers er Jorden et andet sted.
Tidsrejse paradokser
Bedstefar paradokset: hvis man kommer tilbage og møder sin bedstefar og slår ham ihjel. Hvad sker der så med en selv? -fordi du levede jo aldrig, så derfor så kunne du ikke rejse tilbage i tiden.
Bootstrap Paradox (Ontological Paradox): An object or piece of information is sent back in time, becoming the cause of itself. For example, a time traveler gives Shakespeare a copy of his own plays. The question arises: who actually wrote the plays?
Predestination Paradox (Closed Loop): A traveler goes back in time to prevent an event, but their actions in the past are actually what cause that event to happen in the first place.
The "Writer" Paradox: A traveler brings a book back in time and gives it to the author before it is written. The book exists in an endless loop with no original author.
Hitler Paradox: A common variant of the Grandfather Paradox where a traveler goes back to kill a historical figure like Hitler, but in doing so, eliminates the reason for their own future mission, creating a contradiction
Ofte er løsningen af disse paradokser at der er parallel universer, og at man derfor ikke forhindrede sin egen fødsel, men fødsel af en variant af en selv i et paralel univers.
Hvis Vi skulle bygge en tidsmaskine:
En tidsrejsemaskine er nok ikke en æske du sætter dig ind i. Det er nok heller ikke et rumskib der sætter dig ind i. Derimod er det nok mere som at lave et Anker i rumtiden og lave halvdelen af en bro.
Så skal den 2. Halvdel laves fra fremtiden af.
Man kan så ikke rejse længere tilbage i tiden end da broen blev bygget fra nutidens side af. Og man kan ikke rejse længere frem i tiden end til der hvor den anden ende af broen er blevet bygget.
Lad os sige at vi laver broen nu. Vi har nu fundet det her mærkelige materiale vi skal bruge. Sådan noget negativ energi og noget alt muligt eksotisk, som vi har været ude på den anden kant af universet. Og så laver vi simpelthen en bro (måske er port et bedre billede)
Vi åbner en port i rummet, og den ene halvdel har vi lavet. Der er åbent hele vejen igennem, men den anden halvdel er lavet fra fremtidens side af. Så kan man så kun rejse imellem de 2 tidspunkter.
Altså du kan ikke så pludselig sige: "Nu vil jeg gerne rejse længere tilbage." Jamen, det kan du ikke, fordi der var broen endnu ikke lavet.
En ny og anderledes måde at kigge på Tid:
A physicist has proposed a mind-bending new idea: what if time, not space, is the true foundation of our universe—and not just one direction of time, but three? According to Gunther Kletetschka from the University of Alaska Fairbanks, time may have three dimensions, while space could simply be a byproduct. Instead of the classic four-dimensional spacetime we’ve long accepted, this theory envisions reality built on a six-dimensional fabric: three time dimensions and three space dimensions.
Think of it like a painting: traditional physics says space is the canvas and time flows across it. Kletetschka flips that—time is the canvas, and space is just the paint. His work builds on previous theories that explored three-dimensional time but were mostly theoretical. His version, however, claims to make real-world predictions, including accurately calculating the masses of known particles like electrons and quarks.
Three-dimensional time means there could be other “directions” of time—like stepping sideways into a different outcome of the same day, rather than just moving forward. But don’t worry: Kletetschka’s model still respects cause and effect. He believes this idea could even help scientists finally unify quantum mechanics and gravity into a long-sought “theory of everything.”
While intriguing, it’s worth noting that this theory hasn’t yet been widely accepted. It was published in a lower-profile journal and hasn’t undergone rigorous peer validation. But if it holds up, it could completely reshape how we think about the universe—and ourselves.
Three-Dimensional Time: A Mathematical Framework for Fundamental Physics
Reports in Advances of Physical Sciences 2025 09
10.1142/S2424942425500045
https://www.preprints.org/manuscript/202507.0410/v1
Time Crystals:
Time crystals are similar to regular crystals in that they are based on structures of atoms that repeat. Rather than repeating across three dimensions of space, these ones change in a set pattern over time.
Så en Tids-Krystal står of skifter mellem 2 forskellige tilstande.
Først forudsagt at de skulle eksistere i 2012. Først opdaget i 2016.
Og nu har man lavet en, som er så stor at man kan se den.
https://www.sciencealert.com/world-first-physicists-created-a-time-crystal-that-we-can-actually-see
https://www.youtube.com/watch?v=4z4dY6qVrxo
Subjektive opfattelse af tid:
Tid kan føles som om den går hurtigt og langsomt.
References:
https://www.sciencealert.com/time
https://videnskab.dk/naturvidenskab/hvad-er-tid/
Ubegribeligt: Podcast DR . Afsnit om tid:
https://www.dr.dk/lyd/p1/ubegribeligt/ubegribeligt-2025/tid-genbesoegt-11162505177
