Leonard Kelley heeft een bachelor in natuurkunde met een minor in wiskunde. Hij houdt van de academische wereld en streeft ernaar deze voortdurend te verkennen.

Basics

Het idee voor imaginaire tijd als een serieuze natuurkundige constructie begon met de opkomst van de kwantumkosmologie door Hawking en andere natuurkundigen. Volgens de relativiteit is de metriek die ruimtetijd beschrijft ds2=-dt2 + dx2 + dy2 + dz2. Als we de tijd denkbeeldig maken, wordt de metriek Euclidisch (de meetkunde waaraan we gewend zijn) en is dus gemakkelijker te hanteren. Maar het idee groeide naar andere gebieden, en een van de kinderen uit die ontwikkelingsperiode was de Hawking-Hartyle theorie die probeerde de begintoestand van het heelal op te lossen. We houden er niet van om in onze werkelijkheid met oneindigheden om te gaan, en volgens de algemene relativiteit begon het heelal in een toestand van oneindige dichtheid van materie. De Hawking-Hartyle theorie zegt dat denkbeeldige tijd een dimensie van het heelal was die voor ons verloren ging toen het heelal zich ontwikkelde, en zich gedroeg zoals de oneindige toestand voorspelde. Maar Hawking achtte het onmogelijk om dit uit te testen en daarom bagatelliseerde hij het als een voorstel in plaats van een theorie (Morris 164-5, Anderson)

Dus, hoe kunnen we denken aan denkbeeldige tijd in een context die we kunnen begrijpen? Denkbeeldige tijd is een andere manier om na te denken over het verloop van de ruimte-tijd. Wat wij als reële tijd beschouwen is het verleden, heden en de toekomst. Denkbeeldige tijd zou loodrecht op het heden staan (zoals op een complex vlak), waardoor veel dingen tegelijk kunnen gebeuren. Waarom zouden we zo’n vreemd concept willen hebben? Het helpt bij singulariteiten. Daarin krult de ruimtetijd in zichzelf en valt onze bekende natuurkunde uit elkaar. Maar met denkbeeldige tijd zou zich in plaats daarvan een gesloten oppervlak (met 3 dimensies) vormen dat zich losmaakt van onze ruimtetijd (Hawking 81).

Nu, die oneindige toestand van het heelal die ik noemde heeft deze extra dimensie nodig omdat het ons een manier geeft om te praten over iets eindigs dat geen grenzen heeft, met een bol als conceptueel voorbeeld door Hawking. Geen grenzen is geweldig, want we kunnen de natuurkunde uitbreiden en spelen met wat we nodig hebben, een systeem dat geïsoleerd is van de reële ruimtetijd waaraan we gewend zijn. Het heelal zoals wij dat kennen is dus begonnen met een oerknal, maar dit was slechts een toestand die zich voortzet in denkbeeldige tijd, waardoor de zoektocht naar een of andere stimulans om onze werkelijkheid te doen beginnen (Hawking “The Beginning”) niet meer nodig is.

Verschillende Meningen

Nu, ervan uitgaande dat imaginaire tijd zelfs maar een mogelijkheid is…wat betekent het eigenlijk? De denkbeeldige titel lijkt er immers op te wijzen dat het meer een hulpmiddel is dan een werkelijkheid. Maar imaginaire getallen spelen wel degelijk een rol in verschillende takken van de wetenschap, vooral in de elektronica. Denkbeeldige tijd zou een nieuwe manier zijn om over relativiteit en kwantummechanica te praten. Het zou wel eens moeilijk kunnen zijn om over dit concept te praten, omdat het zo moeilijk te gebruiken is bij singulariteiten en dimensionaliteit. Misschien moeten we er niet in onze ruimtelijke termen over denken, maar op een andere, misschien niet-fysieke manier. We weten het nog niet zeker, veel natuurkundigen kiezen eerder voor de werktuiglijke dan voor de letterlijke benadering (Welch).

Sommige interpretaties van het werk van Hawking lijken te wijzen op denkbeeldige tijd als oplossing voor kwantumtunneling-kwesties. Sommige experimenten tonen aan dat deeltjes mogelijk sneller gaan dan c, een duidelijke schending van de relativiteit. Maar wetenschappers komen met het volgende idee: wat als de denkbeeldige tijd van invloed is op de actie van het deeltje? Wat als die causale metingen het resultaat zijn van een niet-causale actie die niet in strijd zou zijn met de wetten waaraan wij gewend zijn? Tenslotte bevat de kwantummechanica imaginaire componenten die moeilijk te ontrafelen zijn. Misschien is het het deeltje dat een of andere beweging in denkbeeldige tijd vertoont, zonder werkelijke gevolgen voor onze werkelijke tijd, maar in plaats daarvan voor een of ander stochastisch gezichtspunt, schijnbaar willekeurig (Chao).

Mensen, dit is inderdaad een grens om te blijven onderzoeken…

Works Cited

Anderson, Christian Coolidge. “Fysica definiëren op denkbeeldige tijd: Reflection Positivity for Certain Riemannian Manifolds.” Math.harvard.edu. Harvard University, mrt. 2013. Web. 28 feb. 2018.

Chao, Wu Zhong. “The Imaginary Time in the Tunneling Process.” arXiv: 0804.0210v1.

Hawking, Stephen. Black Holes and Baby Universes. New York: Bantam Publishing, 1993. Print. 81.

—. “The Beginning of Time.” Hawking.org.uk. Web. 06 okt. 2017.

Welch, Kerri. “De betekenis van denkbeeldige tijd.” Textureoftime.wordpress.com. 15 Jul. 2015. Web. 28 feb. 2018.

© 2018 Leonard Kelley

Brad Watson – Miami on September 02, 2019:

Tijd is eendimensionaal, toch heeft het 12 verschillende aspecten…

12. Denkbeeldige tijd.