Czas

Czym jest czas? Czemu czas płynie do przodu, a nie do tyłu? Czy jest takie miejsce we Wszechświecie, gdzie nie płynie czas? Czy czas istnieje naprawdę, czy to jedynie nasz subiektywny umysł tak porządkuje rzeczywistość, że... sam go stworzył?

Herman Minkowski, nauczyciel Einsteina, wprowadził ideę 4-wymiarowej przestrzeni (3D i czas, czas, jako część przestrzeni), na której swoją ogólną teorię względności oparł Albert Einstein, główny odkrywca relatywności czasu – jednocześnie proste, jak i genialne odkrycie. Co to oznacza, że czas jest relatywny? Czy są jakieś zależności, czy po prostu jest to losowa relatywność i można określić wg probabilistyki z jaką szybkością płynie czas w danej przestrzeni? Jako, że nasz Wszechświat jest spójnym zbiorem różnych zmiennych, takie pytanie może wydawać się idiotyczne, ale wcale nie jest, biorąc pod uwagę odkrycia z dziedziny fizyki kwantowej (której przeciwnikiem był Albert Einstein, nie mógł się pogodzić z tym, że coś może dziać się losowo).

Tak się akurat jednak składa, że czas jest zależny i jednocześnie ściśle powiązany z masą (a co za tym idzie grawitacją oraz gęstością) i prędkością obiektu zależną od punktu odniesienia. Im większa masa (znów to powtórzę: a co za tym idzie grawitacja), tym czas płynie wolniej. Czas w jądrze Ziemi płynie wolniej, niż czas na Ziemi, dla osób wyższych czas płynie szybciej, niż dla osób niskich (ich mózg jest w dalszej odległości od jądra Ziemi, źródła grawitacja, w związku z czym czas płynie odrobinkę szybciej). Twoje stopy są starsze, niż oczy. Relatywność czasu polega nie tylko na tym, że może on być różny w różnych punktach, ale także od miejsca odniesienia – poruszające zegary działają wolniej, niż te nie poruszające się. Świetną ilustracją tego zjawiska jest jadące pociąg (na którym jest super-dokładny zegar, zresztą opis rysunku jest na dole).

Dla każdej z osób uczestniczących w eksperymencie, to pociąg/reszta się poruszała, a nie oni. To logiczne, że odległość poruszania się światła w poruszającym się pociągu z punktu widzenia kobiety będzie dłuższa, niż jej długość z punktu widzenia mężczyzny - wszystko przez ruch pociągu, który relatywnie wydłużył długość podróży światła. Jest to bardzo ściśle związane z czasem, ponieważ kobieta widzi dokładną drogę, jaką przybył w tym przypadku na rysunku zegar „świetlny”. Droga, jaką przebył promień światła, jest rozwleczony na większą przestrzeń, a przecież prędkość światła jest taka sama. Nastąpiło tutaj dosłownie zakrzywienie czasoprzestrzeni.

Doświadczenie z pociągiem opisuje szczególną teorię względności Alberta Einsteina, czyli słynne E=mc2. Masa i energia są tutaj ściśle związane – ponieważ prędkość światła jest tak wielka, że obiekt o bardzo niskiej masie może dawać ogromne ilości energii. W ten sposób mogą istnieć na przykład bomby atomowe oraz elektrownie atomowe.

Dylatację czasu (opisywaną przez szczególną teorię względności Einsteina – tak to się fachowo nazywa) opisuje wzór Lorentza, wynikający z transformacji Lorentza.

Transformacja Lorentza:

Wzór Lorentza:

Wzór Lorentza opisuje drogę obiektu z punktu widzenia poruszającego się, mając dane na temat obiektu poruszającego się z jakieś punktu odniesienia.

Właściwie, transformacja Lorentza jest przydatna tylko i wyłącznie do prędkości bliższych prędkości światła, do prędkości mniejszych używa się transformacji Galileusza. Tutaj opisuje ona drogę jedynie, ale to się z czasem bardzo ściśle łączy – jeśli obiekt się poruszy, to znaczy, że minął czas. Tutaj zachodzi ciekawe zjawisko, które teoretycznie mówi nam, że podróże z prędkością światła są niemożliwe: gdy weźmiemy obiekt, który wg nas, obserwatorów porusza się z prędkością światła i podstawimy tą prędkość do wzoru, to wyjdzie nam, że S dzieli się przez nieskończoność, czy praktycznie czas stoi – droga aż tak się wydłuża. Jest to istny paradoks, bo z punktu widzenia obserwatora obiekt porusza się z prędkością światła, a z punktu widzenia poruszającego się z prędkością światła czas stanął.

Z mojego osobistego punktu widzenia szczególna teoria względności jest dziwna dlatego, że wszyscy mają inne zdanie (przeciwne wręcz) jednocześnie mając przy tym rację.

Na razie została omówiona relatywność czasu. Już oddalając się trochę od szczegółowości, od punktu odniesienia, przejdźmy do bardziej ogólnych kwestii. Zastanówmy się, czy możliwe jest, by czas stanął całkowicie? Zacznijmy od tego, że czas jest wtedy, gdy jest uporządkowanie, ruch, wymiana energii (pomijamy, czy biegnie szybciej, czy wolniej, bo nie o to się teraz rozchodzi). Generalnie czas można rozpoznać po... rozpadzie, śmierci. Nie spotykamy martwych, zgniłych ludzi, którzy nagle ożywają, ani rdzy, która przemienia się w błyszczącą stal, ani spleśniałych jabłek, które, nagle stają się dojrzałe. To, o czym mówię, to entropia. W pewnym sensie bardziej ogólne prawo przyrody, bardziej... ostateczne? Wszystko dąży do rozpadu, a żeby wprowadzić homeostazę/porządek potrzebne jest dostarczenie energii. Rośliny i zwierzęta na Ziemi stanowią mały punkcik uporządkowania i zmniejszenia entropii: rośliny z energii słonecznej zapewniają sobie rozmnażanie się i wzrost, zwierzęta roślinożerne jedząc. Z każdym poziomem w łańcucha pokarmowego następuje zwiększenie entropii, ponieważ za każdym razem, z każdym zwierzęciem energia zostaje rozproszona w postaci ciepła: w związku z czym zawsze się coś traci i bilans „w organizmach” jest na minus.

Poziom entropii we Wszechświecie jest... OGROMNY. Właściwie wszystkie gwiazdy, jako zresztą uporządkowane układy, dążą systematycznie do entropii, oddając ciepło zimniejszemu otoczeniu. Jeśli wszystkie gwiazdy w kosmosie wyczerpią swoją energię, jeśli energia przestanie krążyć i przemieniać się, jeśli przestanie istnieć ruch, przemiana, to czas stanie. Nic się nie będzie działo, a więc nastąpi kompletny zastój.

Kolejną, w pewnym sensie bardziej filozoficzną kwestią jest to, czy czas w ogóle istnieje... jako, że my, jako ludzie posiadający takie, a nie inne mózgi, postrzegamy relatywność czasu, przestrzeń i ogólnie rzeczywistość tak, a nie inaczej... nie mamy innych punktów odniesienia, porównania, niż nasz mózg, to jaką może mieć pewność, że to co postrzegamy jest prawdziwe? Jaką możemy mieć pewność, że czas w ogóle istnieje? Istnieją dwie hipotezy w tym polu: hipoteza Johna Williama Dunne'a oraz hipoteza Freda Hoyle'a. Pierwszy uważa, że czas „idący” do przodu, z przeszłości do przyszłości jest autentyczny i faktycznie istnieje, natomiast drugi twierdzi, że wszystko istnieje naraz, właściwie jest już przesądzone, bo już „istnieje”. Teraźniejszość jest jedynie naszą percepcją. Idąc dalej tym tokiem myślenia, człowiek nie ma wolnej woli, co dla niektórych może nie być miłą myślą... ale od kiedy nauka jest od tego, by czuć się dobrze?

Jest parę rzeczy, o których nie wspomniałam, a niektóre tylko napomknęłam (jest jeszcze jeden wzór mówiący, że nie można podróżować w czasie, na przykład), ale myślę, że to najważniejsze i najistotniejsze kwestie dotyczące czasu, które z resztą i mnie interesują zostały zawarte.