Čas je znan vsem, vendar ga je težko opredeliti in razumeti. Znanost, filozofija, religija in umetnost imajo različne definicije časa, vendar je sistem merjenja razmeroma skladen.
Ure temeljijo na sekundah, minutah in urah. Medtem ko se je osnova teh enot skozi zgodovino spreminjala, korenine zasledujejo vse do starodavne Sumerije. Sodobna mednarodna enota časa, druga, je opredeljena z elektronskim prehodom cezijev atom. Toda kaj točno je čas?
Fiziki čas definirajo kot napredovanje dogodkov iz preteklosti v sedanjost v prihodnost. V bistvu, če je sistem nespremenjen, je brezčasen. Čas lahko štejemo za četrto dimenzijo resničnosti, ki se uporablja za opis dogodkov v tridimenzionalnem prostoru. To ni nekaj, kar lahko vidimo, dotikamo ali okusimo, vendar lahko izmerimo njegov prehod.
Enačbe fizike delujejo enako dobro, ali se čas premika naprej v prihodnost (pozitiven čas) ali nazaj v preteklost (negativni čas.) Vendar ima čas v naravnem svetu eno smer, imenovano the puščica časa. Vprašanje, zakaj je čas nepovraten, je eno največjih nerešenih vprašanj v znanosti.
Ena od razlag je, da naravni svet sledi zakonom termodinamike. The drugi zakon termodinamike navaja, da znotraj zaprtega sistema entropija sistema ostane konstantna ali narašča. Če vesolje velja za zaprt sistem, se njegova entropija (stopnja motnje) nikoli ne more zmanjšati. Z drugimi besedami, vesolje se ne more vrniti v povsem takšno stanje, v kakršnem je bilo v prejšnji točki. Čas se ne more premakniti nazaj.
V klasični mehaniki je čas povsod enak. Sinhronizirane ure ostajajo v dogovoru. Toda iz posebne in splošne relativnosti Einsteina vemo, da je čas sorazmeren. Odvisno je od referenčnega okvira opazovalca. To lahko povzroči časovna dilatacija, kjer čas med dogodki postane daljši (pomanjšan), bližje kot hitrost svetlobe. Premične ure tečejo počasneje kot stacionarne ure, učinek pa postaja bolj izrazit, ko se približuje gibljiva ura svetlobna hitrost. Ure v curkih ali v orbiti rekordnega časa počasneje kot na Zemlji, muonski delci pri padcu počasneje propadajo in Michelson-Morleyjev eksperiment potrjeno krčenje dolžine in časovna dilatacija.
Potovanje s časom pomeni premikanje naprej ali nazaj v različne točke v času, podobno kot se lahko premikate med različnimi točkami v prostoru. Skoki naprej v času se dogajajo v naravi. Astronavti na Mednarodni vesoljski postaji skočijo naprej, ko se vrnejo na Zemljo zaradi počasnejšega gibanja glede na postajo.
Ideja o potovanje nazaj v časpa predstavlja težave. Eno vprašanje je vzročnost ali vzrok in posledica. Premik nazaj v čas lahko povzroči časovni paradoks. "Paradoks dedka" je klasičen primer. Glede na paradoks, če bi potovali nazaj v čas in ubili svojega dedka, preden se je rodil mati ali oče, bi lahko preprečili lastno rojstvo. Mnogi fiziki menijo, da je potovanje s časom v preteklost nemogoče, vendar obstajajo rešitve za časovni paradoks, na primer potovanje med vzporedna vesolja ali podružnice.
Človeški možgani so opremljeni za sledenje času. Suprahijazmatična jedra možganov so regija, ki je odgovorna za dnevne ali cirkadiane ritme. Toda nevrotransmiterji in zdravila vplivajo na zaznavanje časa. Kemikalije, ki vzbudijo nevrone, zato izstrelijo hitreje kot običajno, pospešijo čas, medtem ko zmanjšano odstranjevanje nevronov upočasni zaznavanje časa. V bistvu, ko se zdi, da čas pospešuje, možgani v nekem intervalu odkrijejo več dogodkov. V tem pogledu zdi, da čas resnično leti, ko se človek zabava.
Čas se v nujnih primerih ali nevarnosti upočasni. Znanstveniki z medicinskega koledža Baylor v Houstonu pravijo, da se možgani dejansko ne pospešijo, a amigdala postane bolj aktivna. Amigdala je regija možganov, ki vzbuja spomine. Ko se več spominov oblikuje, se zdi čas izčrpan.
Isti pojav pojasnjuje, zakaj se zdi, da starejši čas dojemajo čas hitrejšega gibanja kot takrat, ko so bili mlajši. Psihologi verjamejo, da možgani tvorijo več spominov na nove izkušnje kot tisti iz znanih. Ker se kasneje v življenju gradi manj novih spominov, se zdi, da čas mineva hitreje.
Kar se tiče vesolja, je imel čas začetek. Izhodišče je bilo pred 13.799 milijardami let, ko je Big Bang zgodilo. Kozmično sevanje ozadja lahko merimo kot mikrovalovne pečice iz velikega poka, vendar ni nobenega sevanja z zgodnejšim poreklom. Eden od argumentov nastanka časa je, da bi se nočno nebo, če bi se neskončno razširilo nazaj, napolnilo s svetlobo starejših zvezd.
Se bo čas končal? Odgovor na to vprašanje ni znan. Če bi se vesolje širilo za vedno, bi se čas nadaljeval. Če pride do novega velikega poka, bi se naš časovni okvir končal in začel bi se novi. V poskusih fizike delcev naključni delci nastanejo iz vakuuma, zato se ne zdi verjetno, da bi vesolje postalo statično ali brezčasno. Samo čas bo povedal.