Čas: Záhadný fenomén
Všetci cítime jeho existenciu. Dáva zmysel nášmu svetu. Je nepolapiteľný, plynulý a dynamický. Čas. Údiv nad ním trvá už tisícročia, a predsa nikto nevie, čo to vlastne je.
Čas je najznámejšou kvalitou skúsenosti, pretože neexistuje nič, čo by sa neodohrávalo v nejakom časovom intervale. Napriek tomu je zároveň azda najtajomnejšou vlastnosťou sveta. Je to nádherné spojenie známeho a hlboko tajomného v jednom malom balíčku.
Ak by ste sa ma spýtali, čo je čas, skutočne neviem. Nemyslím si, že to vie niekto. Môžem povedať, čo nám čas poskytuje – umožňuje nám jazyk na rozprávanie o zmene. Umožňuje nám predstaviť si udalosti vesmíru rozložené na tejto časovej osi a takto nám umožňuje vidieť vzorce, ktoré sa v rámci času rozvíjajú. Poskytuje nám štruktúru a organizáciu, aby sme mohli premýšľať o veciach v tomto druhu postupnosti. Ale čo to vlastne je? Naozaj neviem.
Je to také zvláštne, pretože ho dokážeme merať. Na svete existujú laboratóriá, ktoré merajú túto vec nazývanú čas s mimoriadnou presnosťou. Ale ak by ste prišli za týmito ľuďmi a spýtali sa: „Čo vlastne meriate?“, neviem, či by dokázali skutočne vyjadriť takú odpoveď, akú by ste očakávali od tých, ktorí konštruujú zariadenie schopné merať niečo nazývané čas na takej úrovni presnosti. Je to veľmi zvláštna kombinácia.
Definícia času
Ako všeobecná definícia, čas je kontinuálna postupnosť existencie a udalostí, ktoré sa odohrávajú v zdanlivo nezvratnom slede od minulosti cez prítomnosť do budúcnosti.
Čas bol dlho dôležitým predmetom štúdia vo vede, ale jeho definícia spôsobom aplikovateľným na všetky oblasti bez kruhovosti vedcom dôsledne uniká. V obecnej teórii relativity sa fyzikálna povaha času rieši vzhľadom na udalosti v časopriestore, napríklad zrážku dvoch častíc, výbuch supernovy alebo príchod raketovej lode.
Čas je jednou z našich najvzácnejších komodít, možno tou najvzácnejšou. Vstupujeme do sveta, je nám pridelený určitý príspevok času a nevieme, koľko času sme dostali.
Strávili sme nespočetné hodiny, desaťročia, storočia premýšľaním o povahe času a je toho veľa, čomu rozumieme. Ale keď sa zamyslíme nad východiskovým bodom, kde by ste si predstavovali, že začíname naše skúmanie času – definíciou času – stále je pre nás ťažké túto definíciu poskytnúť.
Čas určite súvisí so zmenou, takto rozpoznávame, že čas uplynul. Ale snaha skutočne preniknúť k podstate toho, čo čas vlastne je, sa ukazuje ako mimoriadne ťažká.
John Wheeler, jeden z veľkých fyzikov našej doby, famózne povedal, že čas je spôsob, akým príroda zabezpečuje, aby sa všetko nestalo naraz. To je určite vlastnosť času, ale snaha dostať sa k jadru toho, čo to je, je náročná.
Meranie času
To, čo sme urobili, aby sme sa pokúsili pochopiť čas v priebehu mnohých storočí, je vymýšľanie stále lepších spôsobov merania plynutia času. Snažíme sa nájsť procesy v prírodnom svete, ktoré sú cyklické, ktoré sa opakujú, a zdokonalili sme to využitím atómových hodín.
Napríklad, céziový atóm môže byť excitovaný bombardovaním laserovými impulzmi a potom sám začne pulzovať. V skutočnosti teraz definujeme sekundu počítaním počtu vibrácií žiarenia, ktoré vychádza z atómového druhu cézia 133.
Je to úžasný pokrok v histórii snahy merať túto vec nazývanú čas, pretože atómové hodiny sú také presné, také spoľahlivé vo svojom opakujúcom sa procese, vo svojom cyklickom procese, že niektoré z týchto zariadení stratia menej ako sekundu za milión alebo 10 miliónov rokov.
Filozofie času
V starovekom Grécku si niektorí filozofi mysleli, že čas nie je realitou, ale konceptom. Dokonca aj niektorí súčasní teoretickí fyzici si myslia, že čas nie je nič iné než ilúzia.
Až do Einsteinovej reinterpretácie fyzikálnych konceptov spojených s časom a priestorom sa považovalo, že čas je všade vo vesmíre rovnaký, pričom všetci pozorovatelia merajú rovnaký časový interval pre akúkoľvek udalosť. Ale nič nemôže byť ďalej od pravdy.
Boli vypracované teórie pre možnosť absolútneho času, ale fyzici pracujúci na týchto problémoch zistili, že táto myšlienka bola ešte viac kontraintuitívna ako Einsteinove rovnice relativity.
Cestovanie v čase
Jednou z najčastejších otázok, ktoré ľudia zvažujú pri premýšľaní o čase, je, či je fyzicky možné vrátiť sa v čase. Ale centrálnym problémom pri cestovaní v čase do minulosti je porušenie kauzality.
Myslím si, že na makroskopickej úrovni existuje základná predstava kauzality, ktorá skutočne vychádza z východiskového bodu, ktorý nemusí mať zabudovanú kauzalitu. Určite by som pripustil, že v najhlbšom opise reality, keď ho nakoniec budeme mať k dispozícii, nemusíme vidieť kauzalitu priamo na tejto základnej úrovni.
Verím však, že pochopíme, ako prejsť z tejto základnej úrovne do sveta, kde na makroskopickej úrovni existuje táto predstava, že A spôsobuje B – myšlienka, ktorú Einstein hlboko prijal vo svojej špeciálnej teórii relativity, kde ukázal, že čas má kvality, ktoré by sme na základe skúseností nečakali.
Vy a ja, ak sa pohybujeme jeden voči druhému, naše hodiny odpočítavajú čas rôznou rýchlosťou. A naše hodiny sú len prostriedkom na meranie tejto veci nazývanej čas, takže tu skutočne hovoríme o čase. Čas pre vás a čas pre mňa sú odlišné, ak sme v relatívnom pohybe.
Potom ukazuje v obecnej teórii relativity, že ak zažívame rôznu gravitáciu, presnejšie rôzne gravitačné potenciály, čas bude pre nás plynúť rôznou rýchlosťou. Toto sú veci, ktoré sú úžasne zvláštne a dávajú vznik vedeckej predstave o cestovaní v čase.
Až sem nás Einstein priviedol v odstraňovaní starého chápania času a zavedení nového chápania jeho kvalít. Je toho toľko o čase, čo je kontraintuitívne, ale nemyslím si, že niekedy úplne odstránime kauzalitu.
Einstein ukázal vo svojich myšlienkových experimentoch, že ľudia cestujúci rôznymi rýchlosťami zažívajú čas odlišne. Hoci tieto efekty sú v ľudskej skúsenosti zvyčajne minimálne, stávajú sa oveľa výraznejšími pre objekty pohybujúce sa relativistickými rýchlosťami blížiacimi sa rýchlosti svetla. Predpovede teórie relativity pre dilatáciu času boli opakovane potvrdené experimentom.
Cestovanie do budúcnosti
Takže ak sa stále pýtate, či je možné cestovanie v čase do budúcnosti, odpoveď je absolútne áno. Jednotlivec môže nasledovať Einsteinovu stratégiu a posunúť sa do budúcnosti v istom zmysle rýchlejšie.
Ak by som chcel vidieť, čo sa deje na planéte Zem o 1 milión rokov, Einstein mi hovorí, ako sa tam dostať. Postavte loď, ktorá môže vyjsť do vesmíru takmer rýchlosťou svetla, otočiť sa a vrátiť sa. Povedzme, že je to cesta von na šesť mesiacov a cesta späť na šesť mesiacov.
Einstein mi povie, ako rýchlo musím cestovať, ako blízko k rýchlosti svetla musím ísť, aby keď vystúpim z lode, bude to teraz milión rokov do budúcnosti na planéte Zem.
A toto nie je niečo, kde existujú rozdiely v názoroch vo vedeckej komunite. Každý vedec, ktorý vie niečo o tom, čo nás Einstein naučil, súhlasí s tým, čo som práve povedal. Takže tento druh cestovania do budúcnosti je absolútne povolený zákonmi fyziky.
Existujú technické výzvy, dokonca aj biologické výzvy. Sú tu g-sily, ktoré zažijete, takže je tu všelijaký obsah, ale tie by som nazval detailmi a napriek týmto detailom vesmír umožňuje tento druh cestovania do budúcnosti.
Cestovanie do minulosti
Čo sa týka cestovania späť v čase, už sme spomenuli, že ide o priame porušenie kauzality, čo vedie k možnosti časového paradoxu.
Niektoré interpretácie cestovania v čase toto riešia akceptovaním možnosti cestovania medzi vetviacimi sa bodmi, paralelnými realitami alebo vesmírmi.
Obrázky: AI, Zdroj: ScienceTime24