Derfor er 'tid' så svært at forstå
TÆNKEPAUSER: Tid er noget mærkeligt noget. Og den bliver mærkeligere alt efter, hvor hurtigt og hvilken vej du går.

Man kan strengt taget ikke sige noget om, hvad klokken er et andet sted, medmindre man angiver sin bevægelse i forhold dertil. Det har den behagelige konsekvens, at vi alle har noget, der er helt vores eget, nemlig 'nuet', beretter Ulrik Uggerhøj i sin nye bog.

 

Hvis man forsøger at definere, hvad tid egentlig er, havner man let i banaliteter.

En meget berømt amerikansk fysiker, John Wheeler, har brugt følgende definition: 'Tid er naturens metode til at undgå, at alting sker på en gang'. Ja, det siger næsten sig selv.

Og dog, det er jo et cirkulært argument, der forudsætter, hvad man vil vise, idet ordene 'på en gang' netop handler om tid – og man kan ikke definere et begreb ved brug af begrebet selv. Det vidste Wheeler selvfølgelig godt, og han har siden indrømmet, at han havde set den – ret banale – definition på et herretoilet i Austin, Texas.

Tid er 'noget mærkeligt noget'

Faktisk er ligheden mellem tid og sted temmelig indgroet i sproget, også det danske. Man siger for eksemepl, at noget fandt sted i 1969, ikke at det fandt tid: Når vi når dertil … ude i fremtiden – siger vi, mens vi peger i en kalender og dermed understreger det rumlige aspekt. Eller hvad med ordet 'tidsrum'?

En fysiker vil ikke finde det underligt, hvis man siger, at der er fem tusindedele sekunder fra København til Genève. Det vil straks være underforstået – en del af det specielle sproglige fagfællesskab – at der er tale om en besked sendt med lysets hastighed.

I samme ånd kan man sige, at der er en time mellem Aarhus og Ålborg, underforstået at man kører i en bil, hvis maksimale hastighed er 120 km/t. Som vi skal se, er det netop det faktum, at lysets hastighed er en grænse, der ikke kan overskrides, der gør, at tid og rum er forskellige aspekter af det samme fænomen: rumtiden. Denne kobling er altså – i hvert fald rent sprogligt – almindeligt brugt.

Et problem med at beskrive tid er derfor, at de eksperimenter og observationer, der bruges til at indhente 'fysiske erfaringer', foregår i tid, ikke om tid. Vi har altså i bedste fald en rent sproglig begrænsning af, hvad vi kan sige om tid.

Men der er ikke desto mindre meget, man kan sige om tid. Tiden er nemlig ikke blot 'noget mærkeligt noget', som Kaj og Andrea synger i Povl Kjøllers børnesang fra midten af 70'erne, men mere underlig og påvirkelig end både Kaj og Andrea og de fleste andre har kunnet forestille sig.

Samme tid, samme sted

For at kunne tale om tid, må vi altså også tale om rum og bevægelse. Faktisk giver begrebet tid kun mening, hvis man specificerer sin bevægelse.

Sagt på en anden måde: Så længe du og jeg ikke bevæger os i forhold til hinanden, kan vi godt blive enige om, at to begivenheder foregår samtidigt, og hvad klokken er. Men så snart den ene af os (og dermed også den anden, relativt!) bevæger sig, kan vi ikke længere blive enige. Inden for relativitetsteorien definerer man derfor en begivenhed som en hændelse på et bestemt sted til en bestemt tid.

Fakta

Professor Ulrik Uggerhøj har skrevet bogen 'Tænkepauser - Tid'. Den kan hentes som e-bog her. Tænkepauser er en serie af bøger, der bliver udgivet i samarbejde med Aarhus Universitet, Aarhus Universitetsforlag, DR, Jyllands-Posten og landets biblioteker. Der kommer en ny hver måned.

Lad os nu forestille os følgende scenario:

Vi kigger på en samling ure og to personer, Albert og Marie, og for eksemplets skyld nøjes vi med to ure til Albert, men det gælder for vilkårligt mange. Både Albert og Marie kender vittigheden om, at en mand med et ur ved, hvad klokken er, mens en mand med to altid er i tvivl, så de sørger for at synkronisere hans ure. Det kan de for eksempel gøre ved at sætte dem til præcis klokken 11.00, mens urene står ved siden af hinanden, og derefter flytte urene langsomt ud til de punkter, hvor de gerne vil vide, hvad klokken er, når der indtræffer en begivenhed.

Eksperimentet fortsætter

Nu placerer vi Marie midt i et togsæt, der suser hastigt forbi en perron. Albert står på perronen, midt mellem de to synkroniserede ure, som de har placeret i hver ende af perronen og ser Marie komme forbi i togsættet med en hastighed tæt på lysets. Lige idet Marie og Albert passerer hinanden, er togsættets bagende og forende ud for Alberts ure.

På nøjagtig dette tidspunkt, for eksempel klokken 12.00, sendes lysglimt fra urene hen mod Albert og Marie, et fra hver ende. Det er jo blandt andet via lyset fra urene, at de kan se, hvad klokken er, og at klokken er præcis 12.00, sker i et øjeblik, der med lyset kommer frem som et glimt.

Albert modtager begge lysglimt med den tilhørende urvisning samtidig og ser, at begge ure viser 12.00. Han bekræfter altså, at de er synkroniserede. Men i løbet af den tid, der går fra lysglimtene bliver sendt af sted, til lysglimtene krydser hinanden hos Albert, har togsættet med Marie midt i bevæget sig hastigt fremad.

Lysglimtene – der begge viser 12.00 – mødes altså ikke i midten af togsættet, men tættere ved bagenden.

Begivenheder der sker samtidig, sker ikke nødvendigvis på samme tid

Så selvom Albert mener, at de to glimt er afsendt samtidigt, begge klokken 12.00 – han ser dem samtidig og står i midten – er Marie tvunget til at mene, at lysglimtet fra forenden er afsendt først.

Lysglimtet fra uret ud for togets forende, der viste 12.00, passerede hende først, fordi hun bevægede sig hen mod det. Hun er jo også placeret i midten i forhold til de punkter, hvorfra lysglimtene blev sendt af sted. Lidt senere modtager Marie signalet, der også viser 12.00, fra uret ud for togets bagende. Og set fra hendes synspunkt er det blot et par perronure, der suser forbi.

Hvad mener Marie nu om Alberts ure? Hans bageste ur (altså det, der er i den ende, der er hendes forreste – han bevæger sig jo den anden vej set for hende) viser 12.00.

Og først lidt senere for hende viser hans forreste ur 12.00. Så hun mener, at hans bageste ur er foran, på trods af at de er stillet ens af Albert. Hun indser altså, at et ur, der er bagest i bevægelsesretningen forbi hende, er foran tidsmæssigt. Det kan man udtrykke kompakt, som 'når man er bagud, er man foran' – bare man underforstår, at 'bagud' refererer til en rumlig retning, og 'foran' til tid.

Ulrik Ingerslev Uggerhøj er professor ved Institut for Fysik og Astronomi på Aarhus Universitet. Han har tidligere hjulpet Spørg Videnskaben med at besvare, hvad der sker, hvis man falder tværs gennem Jorden og med at svare på spørgsmålet 'Hvad er tid?'

Taget for pålydende giver det jo ingen mening – og da slet ikke, hvis man taler om lektielæsning.

Konklusionen er, at begivenheder, der sker samtidig for Albert, ikke nødvendigvis gør det for Marie. Og mere end det: Hvis to begivenheder, A og B, sker så tæt på hinanden tidsmæssigt, men så langt fra hinanden afstandsmæssigt, at den ene ikke kan have været årsagen til den anden, kan de bytte rækkefølge.

Altså hvis de for den ene sker i rækkefølgen A, derefter B, kan de ske i den omvendte orden, B fulgt af A, for den anden. Betingelsen for, at de ikke kan være forbundne som årsag og virkning er, at intet, heller ikke lys, kan nå fra den ene begivenhed til den anden.

 

I en galakse, langt borte

Som et andet eksempel på denne ændring af samtidighed, kan vi lave et tankeeksperiment om, hvad klokken er i Andromeda-galaksen. Andromeda-galaksen, der er vores nærmeste nabogalakse, befinder sig i en afstand af omkring 2,5 millioner lysår fra Jorden, og den kan observeres som en tåget plet på himlen selv med det blotte øje.

Lad os sige, den er 12 middag på samme tid som på Jorden, hvilket vil sige, at dit Jord-ur og Andromeda-uret er synkroniserede set for dig i hvile på Jorden.

Hvordan ser det ud for en tilfældigt forbipasserende med retning mod Andromeda? For hende bevæger dit og Andromedas ur sig forbi med sidstnævnte bagest. Bevæbnet med 'når man er bagud, er man foran', kan hun konkludere, at uret i Andromeda-galaksen er foran, altså at det viser noget andet, end du mener, for eksempel klokken 15.00. Og da afstanden dertil gør effekten større, drejer det sig faktisk om fem dage ved almindelig gang, idet Andromeda-galaksen ligger meget langt herfra.

 

'Nuet' er vores helt eget

At effekten bliver så stor, er basalt set af samme årsag, som når en laserplet flytter sig et meget længere stykke på Månen, end den vil gøre på loftet i stuen, hvis man lyser derop, samtidig med at man drejer laseren en lille smule. Den rumlige flytning bliver stor, fordi der er langt til Månen, og den tidslige ligeså, fordi der er langt til Andromeda.

Forestiller vi os nu en flok ondsindede rumvæsner derude, der pønser på at udslette Jorden med en uhyre kraftig laser, kan afsendelsen af laserstrålen og Jordens forestående udslettelse allerede være sket for hende, mens den stadig er fremtid for dig – netop fordi jeres opfattelse af samtidighed ikke er den samme.

Man kan altså strengt taget ikke sige noget om, hvad klokken er et andet sted, medmindre man angiver sin bevægelse i forhold dertil. Det har den behagelige konsekvens, at vi alle har noget, der er helt vores eget, nemlig 'nuet'. Vi deler det med alle dem, vi står stille i forhold til, men så snart vi bevæger os, adskiller vores opfattelser af begrebet sig. Dit nu er dit eget.

Videnskab.dk Podcast

Lyt til vores seneste podcast herunder eller via en podcast-app på din smartphone.


Se den nyeste video fra Tjek

Tjek er en YouTube-kanal om videnskab og sundhed henvendt til unge.

Indholdet på kanalen bliver produceret af Videnskab.dk's Center for Faglig Formidling med samme journalistiske arbejdsgange, som bliver anvendt på Videnskab.dk.


Ugens videnskabsbillede

Se flere forskningsfotos på Instagram, og læs om Evidensbarometeret, som Videnskab.dk lige har lanceret.