Ajaprobleem

Ajaprobleem on teoreetilises füüsikas kvantmehaanika ja üldrelatiivsusteooria vaheline kontseptuaalne konflikt. Kvantmehaanika peab aja voolu universaalseks ja absoluutseks, samas kui üldrelatiivsusteooria käsitab aja voolu kui vormitavat ja suhtelist.
See probleem tõstatab küsimuse, mis siis aeg tegelikult on füüsilises mõttes ja kas see on tõepoolest reaalne. See hõlmab ka sellega seotud küsimust, miks tundub aeg voolavat ühes suunas, hoolimata asjaolust, et mikroskoopilisel tasandil ei paista ükski teadaolev füüsikaseadus eeldavat ühte suunda.
Aeg relatiivsusteoorias.
Klassikalise mehaanika järgi on olemas üks tõeline aeg, mis ei ole mõjutatud asjadest. Sel juhul peaksid kaks sünkroonitud kella, millest üks viiakse lennukiga lendama ja teine jäetakse maa peale, näitama pärast lendu sama aega – aga nad ei näita: lennukil olnud kell näitab vähemat aega kui maale jäänud kell. See toetab Albert Einsteini erirelatiivsusteooriat, kus aeg omane sündmusele-objektile: pole tõelist aega, vaid „sinu aeg“ ja „minu aeg“ jne. See tähendaks, et olevikku pole olemas, sest igal ühel on oma olevik.
Niisuguses ajas – kus igale sündmusele omane on tuleviku ja minevikuga, mida eraldab olevik – on võimalik ajaränne. Need ajad eksisteerivad üksteisest eraldi, kuid – nagu musta augu lähistel – võivad ajad asuda suhtes, kus ühe tulevikku on teise minevikus jne kuniks viimase aja tulevik on esialgse minevikus.
Aeg on gravitatsiooniväli: lennukil olnud kell jäi maha maale jäänud kellast, sest taevas oli nõrgem gravitatsioon kui maal, mistõttu liikus kell seal aeglasemalt.
Probleem tekib, kui ühilduda relatiivsusteooria aeg kvantteooria ajaga.
Aeg kvantteoorias.
Kvantteooria täpsustab erirelatiivsusteoorias määratud gravitatsioonivälja. Kuigi kvantteoorias on mitu lähenemist (silmusteooria või stringiteooria) gravitatsioonile ja seeläbi ajale, on tehtud kolm põhilist avastust.
Niisuguste omadustega kõveral aegruumil, mida erirelatiivsusteooria kirjeldab, on kindlate punktidega taust, mille suhtes aeg kulgeb.
Probleemid aja kvantiseerimisega.
Külmund formalismi probleem.
i∂Ψ/∂t =̂ HΨ 
Käesolev Hamiltoni piirang on levinuim viis erirelatiivsusteoorias gravitatsiooni selgitada, kuid viies valem kvantteooriasse saadakse kuju
HΨ=0,
kus piirang ei sisalda enam aega – universumis justkui ei toimu muutust.
Mitme valiku probleem.
Erinevate ajamuutujute valikul saame erinevad kvantteooriad, mis kõik on samaõiged.
Aegruumi rekonstrueerimise probleem.
Relatiivsusteoorias moodustab aja gravitatsiooniväli, kuid kvantteoorias kvandid, mille positsioon pole kindel: aja koht ja seeläbi ajaline järgnevus satuvad kahtluse alla.
Vaatlusväärtuse probleem.
On raskusi piisaval hulga nähtuse sisestamisega füüsikalisse mudelisse, millega saaks kirjeldada aega.
Ajaprobleemi lahendused.
"Tempus ante quantum".
Üks lahendus viis on, et aeg on fundamentaalne maailma osa ja kantakse kvantteoorias relatiivsusteooriast.
"Tempus post quantum".
Teine lahendus viis on, et aeg ei olemas klassikalise füüsika tasandil, vaid aeg ilmneb alles kvantfüüsikas.
"Tempus nihil est".
Ka on lahendus viisiks, et aeg ei olemas inimeste kontseptualiseeritud maailmas ja füüsikalist maailma peaksime selgitama ajata, peab selgitama, miks maailma näib muutuvat.
"Non tempus sed historia".
Ajaprobleemi lahendus on viis, kus pole aega, vaid on ajalugu: kvantiseeritakse mitte aega, vaid ruumis liikumise ajalugu.