Laikas yra visiems pažįstamas, tačiau jį sunku apibrėžti ir suprasti. Mokslas, filosofija, religija ir menas turi skirtingus laiko apibrėžimus, tačiau jo matavimo sistema yra gana nuosekli.
Laikrodžiai skaičiuojami pagal sekundes, minutes ir valandas. Šių vienetų pagrindas per visą istoriją pasikeitė, tačiau jų šaknys slypi senovės Šumerijoje. Šiuolaikinis tarptautinis laiko vienetas, antrasis, apibūdinamas elektroniniu cezio atomas. Bet kas tiksliai yra laikas?
Fizikai apibrėžia laiką kaip įvykių progresą iš praeities į dabartį į ateitį. Iš esmės, jei sistema nesikeičia, ji yra nesenstanti. Laikas gali būti laikomas ketvirtuoju tikrovės matmeniu, naudojamas apibūdinti įvykius trimatėje erdvėje. Tai nėra kažkas, ką galime pamatyti, paliesti ar paragauti, bet mes galime išmatuoti jo praėjimą.
Fizikos lygtys vienodai gerai veikia, nesvarbu, ar laikas juda į priekį į ateitį (teigiamas laikas), ar atgal į praeitį (neigiamas laikas.) Tačiau laikas natūraliame pasaulyje turi vieną kryptį, vadinamą
laiko rodyklė. Klausimas, kodėl laikas yra negrįžtamas, yra vienas didžiausių neišspręstų klausimų moksle.Vienas paaiškinimas yra tas, kad natūralus pasaulis vadovaujasi termodinamikos dėsniais. antrasis termodinamikos dėsnis teigia, kad uždaroje sistemoje sistemos entropija išlieka pastovus arba padidėja. Jei Visata laikoma uždara sistema, jos entropija (sutrikimo laipsnis) niekada negali sumažėti. Kitaip tariant, Visata negali grįžti į visiškai tokią pačią būseną, kokia ji buvo ankstesniame punkte. Laikas negali judėti atgal.
Klasikinėje mechanikoje laikas visur yra vienodas. Sinchronizuoti laikrodžiai išlieka susitarę. Tačiau iš Einšteino specialiojo ir bendrojo reliatyvumo žinome, kad laikas yra santykinis. Tai priklauso nuo stebėtojo atskaitos rėmų. Tai gali sukelti laiko išsiplėtimas, kur laikas tarp įvykių tampa ilgesnis (plečiamas), tuo arčiau važiuojama šviesos greičiu. Judantys laikrodžiai veikia lėčiau nei stacionarūs laikrodžiai, efektas tampa ryškesnis artėjant judančiam laikrodžiui šviesos greitis. Laikrodžiai lėktuvuose ar orbitoje užfiksuojami lėčiau nei Žemėje, muono dalelės krisdamas lėčiau suirs, o Michelsono-Morley eksperimentas patvirtintas ilgio susitraukimas ir laiko išsiplėtimas.
Laiko kelionė reiškia judėjimą pirmyn arba atgal į skirtingus laiko taškus, panašiai kaip galėtumėte judėti tarp skirtingų erdvės taškų. Šuolis į priekį vyksta gamtoje. Tarptautinės kosminės stoties astronautai peršoka į priekį, kai grįžta į Žemę, nes jos judėjimas stoties atžvilgiu yra lėtesnis.
Idėja keliauja atgal laikutačiau kelia problemų. Viena iš problemų yra priežastingumas arba priežastis ir pasekmė. Judėjimas atgal gali sukelti laikiną paradoksą. „Senelio paradoksas“ yra klasikinis pavyzdys. Remiantis paradoksu, jei jūs keliausite atgal laiku ir nužudysite savo senelį prieš gimdami motinai ar tėvui, galite užkirsti kelią savo gimimui. Daugelis fizikų mano, kad neįmanoma keliauti laiku į praeitį, tačiau yra laikinojo paradokso sprendimų, tokių kaip kelionė tarp lygiagrečios visatos arba šakos taškai.
Žmogaus smegenys yra parengtos sekti laiką. Smegenų suprachiasmatiniai branduoliai yra sritis, atsakinga už dienos ar paros ritmus. Tačiau neurotransmiteriai ir vaistai turi įtakos laiko suvokimui. Chemikalai, sužadinantys neuronus, todėl jie šauna greičiau nei įprasta, pagreitina laiką, o sumažėjęs neuronų sudeginimas sulėtina laiko suvokimą. Iš esmės, kai atrodo, kad laikas paspartėja, smegenys per tam tikrą laiką išskiria daugiau įvykių. Šiuo atžvilgiu atrodo, kad laikas tikrai skraido, kai linksminasi.
Atrodo, kad laikas gali sulėtėti kritinių situacijų ar pavojų metu. Hiustono Baylor medicinos koledžo mokslininkai teigia, kad smegenys iš tikrųjų nepagreitėja, tačiau amygdala tampa aktyvesnė. Amygdala yra smegenų sritis, kurianti prisiminimus. Kai formuojasi daugiau prisiminimų, laikas atrodo išsitęsęs.
Tas pats reiškinys paaiškina, kodėl vyresnio amžiaus žmonėms laikas atrodo, kad juda greičiau nei tada, kai jie buvo jaunesni. Psichologai mano, kad smegenys formuoja daugiau naujų, nei pažįstamų, išgyvenimų prisiminimus. Kadangi vėliau gyvenime atsiranda mažiau naujų prisiminimų, atrodo, kad laikas praeis greičiau.
Kalbant apie Visatą, laikas turėjo pradžią. Pradinis taškas buvo prieš 13,799 milijardo metų, kai Didysis sprogimas įvyko. Kosminę foninę radiaciją galime išmatuoti kaip didžiojo sprogimo mikrobangas, tačiau nėra jokios ankstesnės kilmės radiacijos. Vienas laiko kilmės argumentas yra tai, kad jei jis būtų pratęsiamas be galo atgal, naktinis dangus būtų užpildytas senesnių žvaigždžių šviesa.
Ar laikas pasibaigs? Atsakymas į šį klausimą nežinomas. Jei Visata plečiasi amžinai, laikas tęstųsi. Jei įvyktų naujas didelis sprogimas, mūsų laiko linija pasibaigtų ir prasidėtų nauja. Dalelių fizikos eksperimentuose atsitiktinės dalelės atsiranda vakuume, todėl neatrodo, kad Visata taptų statiška ar nesenstanti. Tik laikas parodys.