Wat is tijd? Hoe begrijpen wij tijd? Waarom beleven wij tijd op verschillende momenten in ons leven anders, soms sneller, soms langzamer? Is het begrip ‘tijd’ universeel?
De Italiaanse natuurkundige Carlo Rovelli, van wie ik eerder Helgoland besprak (zie hier), gaat in zijn boek Het mysterie van tijd uitgebreid op dit soort vragen in. Pasklare antwoorden heeft hij niet, geeft hij zelf eerlijk toe, maar tot veel nieuwe inzichten komt hij wel. 

Sinds Einstein weten we dat tijd relatief is. Ze is afhankelijk van twee omstandigheden, te weten snelheid en de aanwezigheid van materie. Respectievelijk vervat is de speciale relativiteitstheorie, door Einstein ontwikkeld in 1905, en de algemene relativiteitstheorie, door hem in 1915 gepostuleerd.
Beweegt iemand met een bepaalde snelheid ten opzichte van een stilstaande ander, dan zal de klok die de eerste persoon bij zich heeft, langzamer de tijd aangeven dan die van de ander. Tenminste, vanuit de stilstaande persoon bekeken. Dit feit is in talloze experimenten aangetoond. Onder andere onze GPS-satellieten, die immers met grote snelheid om ons heen cirkelen, zijn hiervoor aangepast. Zonder de berekeningen van Einstein zouden ze al gauw een paar honderd meter naast een nauwkeurige plaatbepaling zitten.
Maar ook de aanwezigheid van massa (materie dus) heeft invloed op de tijd. Zo verloopt de tijd dichter bij de aarde langzamer dan verder weg. Voor wie bijvoorbeeld hoog in de bergen woont of vertoeft, gaat de tijd sneller. Je wordt daar dus sneller oud. Hoewel dit praktisch nauwelijks meetbaar is, want het gaat hier om slechts enkele microseconden, is het wel een feit, ook weer aangetoond middels vele experimenten.

Tijd is zodoende lokaal gebonden. Een universele tijd bestaat niet. Maar we duiken nog verder in het verschijnsel tijd. We zijn geneigd de tijd op te delen in verleden, heden en toekomst. Veel filosofen hebben zich beziggehouden met deze indeling, of die wel klopt en in hoeverre we die kunnen duiden.
Allereerst, in absolute zin bestaat het heden niet. Ja, het zou het ankerpunt zijn tussen verleden (wat is gebeurd) en toekomst (wat nog komen gaat). Maar het is geen punt, het heden stroomt zonder ooit stil te staan. Het heden is beweging. Of nog beter, een beleving van ons van wat we denken dat tijd is. Maar, de kwantummechanica heeft aangetoond dat tijd geen continuüm is. Ze is discreet, wat betekent dat ze met sprongetjes van kleinste tijdseenheden vooruit schiet. Dit worden de zogenaamde tijdskwanta genoemd. Die zijn door de wetenschap bepaald op 10^-33 seconde. Ontzettend klein natuurlijk, en macroscopisch absoluut niet te meten, maar wel als grondslag aanwezig. Dat maakt dat de beweging van de tijd schokkerig is, en niet continu, zoals in onze beleving. Om die reden bestaat er geen absoluut heden. En ook geen verleden en geen toekomst. Dat we die wel beleven hangt niet samen met de tijd, maar de toename van de entropie, zegt Carlo Rovelli.

Entropie kun je omschrijven als de wanorde van een systeem. Die wanorde kan alleen maar toenemen, of heel soms gelijk blijven. Maar nooit kan ze afnemen. Dit volgens de tweede hoofdwet van de thermodynamica. Ook hier heb ik eerder over geschreven, zie hier.
Een voorbeeld. Je laat je aardenwerken theepot op de grond vallen. De theepot valt in scherven uiteen. De nog intacte theepot heeft een lage entropie, want ze bestaat uit één geheel. De scherven op de grond hebben een hoge entropie, ze bestaan uit vele brokstukken. Je kunt die brokstukken nooit meer tot een complete theepot terug maken. De entropie neemt dus in één keer drastisch toe.
Zo is het met elk proces wat zich op aarde afspeelt. Er is een altijd opgaande wet in de natuurkunde: de wet van behoud van energie. De hoeveelheid energie binnen een systeem blijft altijd hetzelfde. Toch spreken we met z’n allen van een energieprobleem op aarde. De hele machtspolitiek van tegenwoordig hangt hier om heen. Klopt, maar het is ook niet de energie zelf die het probleem is, maar wel de soort energie. Er zijn hoge soorten energie en er zijn lage soorten energie. Er kan alleen een overgang plaatsvinden van hogere energie naar lagere energie. Warmte stroomt van een plek met hogere temperatuur naar een plek met lagere temperatuur. Nooit andersom.
Bij het verbranden van fossiele energiebronnen gaat er geen energie verloren, maar wel verandert de kwaliteit van de energie. Bijvoorbeeld, een auto die op benzine rijdt. De energie van de benzine wordt omgezet in bewegingsenergie van de auto en warmte. Ook door de wrijving van de wielen met het wegdek ontstaat warmte. Deze warmte nu is de laagste energiesoort die wij kennen. Ze is volstrekt onbruikbaar voor ons om praktisch toe te passen. We beschouwen warmte als een verloren energie.
Bij elk mechanisch proces komt warmte vrij. In die zin is er verlies aan (hoogwaardige) energie. En is er dus een energieprobleem.

Maar goed, door de onvermijdelijke toename van de entropie in onze wereld, ontstaan door gebeurtenissen die plaatsvinden, beleven wij tijd, aldus Rovelli. De tijd op zich bestaat niet, wel de door ons beleefde toename van de entropie. De gebeurtenissen die deze toename van de entropie veroorzaken plakken wij aan elkaar en noemen wij tijd. En net als de entropie alleen maar kan toenemen, is er in onze beleving alleen maar een voortgang mogelijk van verleden, naar heden, naar toekomst. En niet andersom.

In 1967 is er door de Amerikaanse natuurkundigen DeWitt en Wheeler een kwantumzwaartekrachtvergelijking opgesteld waarin de variabele tijd (voorgesteld door het symbool t) niet voorkomt. Alle andere mogelijke variabelen staan er wel in aangegeven, maar de tijd dus niet. Dit was en is nog altijd zeer opmerkelijk. De vergelijking beschrijft niet hoe de dingen in de tijd evolueren, maar hoe ze ten opzichte van elkaar veranderen. Hoe de feiten van de wereld tot elkaar plaatsvinden. De tijd speelt hier geen rol in!

En toch, we beleven de tijd alsof ze echt is. Hoe kan dat dan? Dat heeft volgens Rovelli te maken met het perspectief van waaruit wij de wereld en onze omgeving bekijken. Die is per definitie onscherp. Met onscherp bedoelt hij dat we nooit alle gegevens, alle variabelen die een rol spelen bij ons observeren, in één keer volledig kunnen bevatten. Wij zijn als waarnemer zeer beperkt in ons waarnemen. We zitten ook vast aan onze grammatica, onze begripsvorming, aan onze behoefte te ordenen en te verklaren. Alle dingen op de wereld worden onscherp als je ze van dichtbij bekijkt. Waar eindigt de berg precies, en waar begint de vlakte? Waar eindigt de woestijn en begint de savanne? We snijden de wereld in plakken. We drukken haar uit in termen van begrippen die voor ons betekenisvol zijn, maar die absoluut gezien niet bestaan.
Zo is het ook met de tijd. Om grip te krijgen op de wereld, op onszelf, delen we die in in verleden, heden en toekomst. We denken in termen van oorzaak en gevolg. Van een voortgang van verleden, naar heden, naar toekomst. Zo beelden wij ons in dat de tijd bestaat. Ondersteund door klokken, horloges en andere instrumenten. Houden we onszelf daarmee voor de gek? Ja, in zekere zin wel. Maar goed, we leven ermee. Dus wat anders? 

Welbeschouwd is en blijft het begrip 'tijd' voor ons een mysterie, ondanks of juist ook door de meest recente wetenschappelijke ontdekkingen. Ze hangt volgens Rovelli samen met het mysterie van onze identiteit als mens, met het mysterie van ons bewustzijn. Waarmee we midden in de psychologie zijn beland, wellicht ook in de esoterie. Tja, en dan kun je er weer alle kanten mee op.


Carlo Rovelli – Het mysterie van de tijd, Uitgeverij Prometheus, 2018