Je kijkt naar je horloge terwijl je je haast naar de trein in de ochtendspits, en elke minuut telt. Tijd lijkt de meest fundamentele structuur van ons bestaan, iets dat we nauwgezet meten en respecteren. Maar wat als dit gevoel van voortschrijdende tijd – het verleden dat verdwijnt en de toekomst die arriveert – slechts een slimme truc van het universum is?
Fysica, van Einstein tot de kwantummechanica, worstelt al decennia met de vraag waarom tijd slechts één richting op beweegt. Nu staat een gewaagd idee uit de jaren tachtig op het punt om te bewijzen dat tijd een bijproduct is van iets veel vreemders. We staan op het punt het bewijs te vinden dat wij die 'pijl van de tijd' zelf creëren.
De bladzijden van een tijdloos universum
In de wetten van de moderne fysica is er verrassend weinig bewijs voor een constante stroom van tijd. Sterker nog, veel vergelijkingen werken net zo goed achterstevoren. De tweede wet van de thermodynamica – de neiging tot toenemende wanorde (entropie) – is onze beste, maar onvolmaakte, verklaring. Het verklaart waarom melk niet spontaan uit je koffie komt, maar niet waarom de klok überhaupt begint te tikken.
Einstein gaf ons ruimtetijd, een flexibel weefsel dat vervormt door massa. Maar de kwantummechanica, de theorie van het allerkleinste, behandelt tijd als een vreemde 'toegevoegde' variabele. “Tijd is de vreemde eend in de bijt,” zeggen fysici. Het is alsof we het er met de hand hebben ingevoegd, in plaats van dat het een natuurlijke eigenschap is.
Het Page-Wootters Mechanisme: De interne klok
In 1983 kwamen natuurkundigen Don Page en William Wootters met een radicaal voorstel: tijd is geen fundamentele kracht, maar een illusie die ontstaat uit kwantumverstrengeling. Dit wordt het Page-Wootters mechanisme genoemd.
Stel je het hele universum voor als één enorm, bevroren, tijdloos wiskundig object (een kwantumgolffunctie). Page en Wootters stelden voor dit object in tweeën te splitsen:
- De ene helft beschrijft alles wat wij zien: materie, beweging, de chaos van de werkelijkheid. (De inhoud van het verhaal).
- De andere helft fungeert als een interne, tijdloze klok. (De paginanummers).
Deze twee helften zijn verstrengeld. Net zoals je een manuscript pas kunt begrijpen als je de pagina’s in de juiste volgorde leest, zorgt deze verstrengeling ervoor dat wij de inhoud van de werkelijkheid ervaren als een opeenvolgende stroom van gebeurtenissen. Ze creëren de ervaring van tijd.
Recente laboratoriummodellen, waarbij kleine magnetische systemen werden verstrengeld, tonen al aan dat deze schijnbare tijd-opeenvolging – de 'veer' die rekt en krimpt – kan ontstaan uit een statisch systeem. Het principe lijkt te werken.
De kosten van het meten van tijd
Al die theorieën moesten de laatste jaren de test op de empirische vloer doorstaan, mede dankzij de opkomst van precieze kwantumtechnologie. Wat we leerden is verrassend: klokken zijn geen passieve meetinstrumenten zoals een liniaal. Ze zijn, in zekere zin, primitieve motoren.
Onderzoekers zoals Marcus Huber in Wenen ontdekten dat het bijhouden van tijd energie kost; het genereert onvermijdelijk entropie (warmte). Hoe preciezer de klok tikt, hoe meer warmte hij afgeeft. Dit betekent dat we de eigenschappen van tijd – de snelheid en de kosten – kunnen meten door simpelweg te kijken naar de afvalstoffen van de klok.
Huber en anderen proberen nu verstrengelde kwantumsystemen (zoals atoomwolken) te gebruiken om het Page-Wootters model fysiek na te bootsen. Door de entropie te analyseren die deze 'kosmische klokken' produceren, hopen ze te onthullen of de tijd voortdurend of in discrete, kleine stapjes beweegt.
Zwarte gaten: de ultieme, onbereikbare klok
Ondertussen heeft Paola Verrucchi een nog gedurfdere suggestie gedaan. Wat als de interne klok van het universum niet een theoretisch concept is, maar recht voor onze neus zit in de vorm van zwarte gaten? Zwarte gaten voldoen aan drie cruciale eisen voor de Page-Wootters klok:
- Ze hebben genoeg energie om de dynamiek te volgen.
- Ze zijn extreem geïsoleerd (niets kan ontsnappen).
- Ze kunnen verstrengeld raken met de buitenwereld (via Hawking-straling).
Verrucchi ziet zwarte gaten als perfecte, onverstoorbare tijdmogelijkheden. Als we de thermodynamica van de straling die ze uitzenden analyseren, zouden we patronen moeten zien die overeenkomen met wat een verstrengelde ‘klok’ zou moeten doen. Dit is een intrigerend onderzoek voor de fysici in Milaan. Het zou betekenen dat de meest gewelddadige objecten in het heelal de stille architecten van onze dagelijkse ervaring zijn.
De pijl van de tijd zit in onze eigen waarneming
Als tijd niet fundamenteel is, wat is dan de échte, onomkeerbare pijl die wij ervaren? Verrucchi vermoedt de sleutel ligt in de meting zelf.
Wanneer een kwantumdeeltje niet gemeten wordt, bestaat het in een waas van mogelijkheden. Pas wanneer we kijken – wanneer we een interactie aangaan met de realiteit – ‘stort het in’ tot één definitieve toestand. Dit is een proces dat niet teruggedraaid kan worden.
De pijl van de tijd is misschien niets meer dan het cumulatieve, onomkeerbare register van elke meting die ooit in het universum heeft plaatsgevonden.
Wij, als waarnemers, zijn geen passieve ontvangers van de tijd. Wij zijn de actieve agenten die de sequentie van gebeurtenissen vastleggen door simpelweg in de wereld te zijn en vragen te stellen. Zoals Verrucchi het stelt: "Je creëert tijd wanneer je vraagt hoe laat het is." Wat denk jij: is ons leven een film die door externe krachten wordt afgespeeld, of scrollen we zelf door die kosmische fotorol?
