Kehidupan manusia tidak dapat dipisahkan dari waktu. Kami terbiasa mengukur jalannya proses menggunakannya - dan itu juga diperlukan untuk kelangsungan hidup kami. Tetapi apakah fenomena ini merupakan properti fundamental dari realitas, atau apakah waktu muncul?
Selama beberapa dekade, fisika teoretis telah mencoba menggabungkan mekanika kuantum dan Relativitas Umum menjadi satu teori gravitasi kuantum. Tapi salah satu kendala utama adalah apa yang disebut masalah waktu.
Dalam mekanika kuantum, waktu bersifat universal dan absolut: arahnya yang konstan menentukan keterjeratan antar partikel. Pada saat yang sama, dalam Teori Relativitas Umum - teori gravitasi Albert Einstein - waktu adalah relatif dan dinamis, itu adalah dimensi yang terkait erat dengan dimensi spasial, sehingga membentuk struktur empat dimensi ruang-waktu. Jaringan ini menekuk ketika ada zat di atasnya, karena itu segala sesuatu yang ada di sekitarnya - jika memiliki massa yang lebih besar - mulai jatuh ke arahnya, memperlambat perjalanan waktu relatif terhadap jam di kejauhan. Efek yang sama dapat dicapai dengan masuk ke roket dan berakselerasi dengan bahan bakar: karena waktu Anda akan melambat, Anda tidak akan menua secepat teman dan keluarga Anda di Bumi.
Menyatukan mekanika kuantum dan relativitas umum membutuhkan rekonsiliasi pemahaman absolut dan relatif mereka tentang waktu. Secara bertahap, penelitian di bidang fisika teoretis tampaknya membawa para ilmuwan ke titik penyatuan, serta pemahaman tentang sifat waktu yang sebenarnya.
Banyak fisikawan terkemuka saat ini cenderung percaya bahwa ruang-waktu dan gravitasi adalah fenomena yang muncul. Lengkungan dan lengkungan ruangwaktu dan materi di dalamnya mirip dengan hologram yang berasal dari jaringan qubit yang terjerat (bit kuantum informasi), seperti lingkungan tiga dimensi dalam video game yang diprogram dalam bentuk bit klasik pada sebuah chip silikon. Fisikawan teoretis Mark Van Raamsdonk dari University of British Columbia mengatakan: "Saya pikir kita sekarang memahami bahwa ruang-waktu pada dasarnya hanyalah representasi geometris dari struktur rumit sistem kuantum fundamental ini."
Para peneliti telah mengembangkan alat matematika yang dengannya mereka menunjukkan bagaimana hologram muncul di alam semesta "mainan" dengan geometri ruang-waktu dalam bentuk "mata ikan" - di ruang anti-de Sitter. Di dunia yang bengkok ini, peningkatan spasial semakin berkontraksi saat mereka bergerak dari pusat. Pada akhirnya, dimensi spasial yang membentang dari pusat berkontraksi menjadi ketiadaan, mencapai batasnya. Memiliki batas ini, yang mengandung satu dimensi spasial yang lebih sedikit daripada ruang-waktu internal, atau "massal", membantu dalam perhitungan dengan memberikan dasar yang kuat untuk memodelkan qubit terjerat yang memproyeksikan hologram dalam alam semesta seperti itu. Di dalam balok, menurut model dan perhitungan, waktu mulai menekuk kuat seiring dengan ruang.
Keadaan qubit berkembang sesuai dengan waktu universal, seolah-olah mengeksekusi urutan dalam kode komputer, sambil menghasilkan waktu relativistik yang melengkung di sebagian besar ruang anti-de Sitter. Satu-satunya tetapi - di Semesta kita, semuanya tidak bekerja seperti itu.
Di sini, struktur ruang-waktu memiliki geometri De Sitter, membentang saat Anda melihat ke kejauhan. Jaringan membentang sampai Semesta mencapai batas yang sangat berbeda dari yang ada di ruang anti-de Sitter - dan ini akan menjadi akhir zaman. Pada saat itu, selama peristiwa yang dikenal sebagai kematian panas alam semesta, ruang-waktu akan meregang sedemikian rupa sehingga segala sesuatu di dalamnya akan kehilangan sebab-akibat satu sama lain. Kita dapat mengatakan bahwa waktu akan runtuh. Begitu ini terjadi, tidak ada yang akan terjadi di Alam Semesta.
Di tepi abadi gelembung ruang-waktu kita, keterikatan yang menghubungkan qubit (dan mengenkripsi interior dinamis alam semesta) mungkin akan tetap utuh, karena hubungan kuantum ini tidak memerlukan pensinyalan. Tetapi dalam kasus ini, status qubit harus statis dan tidak lekang oleh waktu. Garis penalaran ini menunjukkan bahwa entah bagaimana - sama seperti qubit di tepi ruang anti-de Sitter menghasilkan wilayah dalam dengan satu dimensi spasial tambahan - qubit di tepi ruang de Sitter yang tak lekang oleh waktu dapat menghasilkan alam semesta dari waktu ke waktu, khususnya dengan yang dinamis. Para ilmuwan belum mengetahui secara pasti bagaimana melakukan perhitungan ini di ruang De Sitter - masih belum ada pemahaman yang jelas tentang asal usul waktu.
Pada 1980-an, fisikawan Don Page dan William Wutters menemukan petunjuk. Page, sekarang di University of Albertus, dan Wutters, yang bekerja di Williams College hingga 2017, menemukan bahwa sistem terjerat statis global dapat berisi subsistem yang berkembang, dari sudut pandang pengamat, di dalamnya. Sistem seperti itu, yang dikenal sebagai "keadaan historis", terdiri dari subsistem yang terjerat dengan apa yang mungkin disebut jam. Status subsistem berbeda tergantung pada apakah arloji berada dalam status di mana jarum jam menunjuk ke satu, dua, tiga, dan seterusnya. Namun demikian, keadaan umum sistem dengan jam tidak berubah, karena tidak ada waktu seperti itu. Ini adalah keadaan yang tidak berubah. Dengan kata lain, dalam pengertian global, waktu tidak ada, tetapi konsep waktu yang efektif untuk itu muncul dalam subsistem.
Pada tahun 2013, tim peneliti dari Italia secara eksperimental mendemonstrasikan fenomena ini. Menyimpulkan pekerjaan mereka, para ilmuwan melaporkan: “Kami menunjukkan bagaimana keadaan terjerat statis dari dua foton dapat dilihat berkembang dari sudut pandang pengamat yang menggunakan salah satu dari dua foton sebagai jam untuk menilai perkembangan temporal foton lain.. Namun, pengamat luar dapat menunjukkan bahwa negara yang terjerat secara global tidak berkembang."
Karya teoretis lain, yang juga dilakukan pada tahun 2013 oleh para peneliti di California Institute of Technology (Caltech), menghasilkan kesimpulan yang sangat mirip. Pola geometris - seperti amplitudohedron - yang menggambarkan hasil interaksi antar partikel, juga menyiratkan bahwa realitas muncul dari sesuatu yang abadi, sepenuhnya matematis. Namun, belum jelas bagaimana tepatnya amplitudohedron dan holografi terkait.
Dalam The Order of Time, fisikawan Carlo Rovelli juga menggambarkan waktu sebagai fenomena yang muncul. Menurutnya, konsep absolut keserempakan dari dua peristiwa tidak ada karena keterbatasan hukum fisika. Misalnya, bahkan saat melihat suatu objek, kita melihatnya pada saat yang salah saat kita melihatnya, setidaknya karena dua alasan. Jadi, cahaya perlu menempuh jarak tertentu dari objek ke mata, dan kemudian sinyal visual perlu mencapai otak, di mana pada akhirnya akan diproses sebelum kita "mendapatkan gambar". Rovelli berpendapat bahwa waktu tidak lebih dari hasil aproksimasi dan penyederhanaan yang memungkinkan kita manusia untuk memahami realitas sesuai dengan keterbatasan kita.
Dari waktu ke waktu, karya-karya muncul, khususnya pada studi sistem kuantum, di mana kemandirian dari hubungan sebab-akibat, perjalanan waktu ke belakang, dan banyak fenomena tidak biasa lainnya diasumsikan. Mungkin waktu memang bisa muncul dari derajat kebebasan yang tak lekang oleh waktu melalui keterjeratan. Waktu akan menunjukkan.