Wszyscy żyjemy w czasie. Świadomość tego faktu jest uważana za jeden ze znaków inteligentnej istoty. Od czasów starożytnych pojęcie czasu pozostawało kategorią filozoficzną, ale fizyka nie mogła zignorować tak znaczącego obserwowanego procesu. Na drodze do zrozumienia natury czasu naukowcy czekali na wiele niesamowitych odkryć.
STRZAŁKA CZASU
Za pierwszą osobę, która próbowała opisać naturę czasu, uważa się starożytnego greckiego filozofa Platona, ucznia Sokratesa i nauczyciela Arystotelesa. Charakteryzował czas jako „poruszający pozór wieczności”, to znaczy jako cechę niedoskonałego, zmieniającego się świata, który szuka porządku, ale nie jest w stanie go osiągnąć. Z kolei Arystoteles rozwinął pojęcie czasu, definiując go jako „miarę ruchu”, której używamy do dziś.
Największy średniowieczny myśliciel Augustyn Błogosławiony opisał czas jako psychologiczne zjawisko zmiany percepcji („rozciąganie duszy”); jednocześnie rozróżniał przeszłość przechowywaną w pamięci, teraźniejszość utrwaloną w określonym momencie oraz przyszłość wyrażoną oczekiwaniami. Jednocześnie Augustyn sformułował koncepcje jednopunktowości i nieodwracalności czasu, co później znalazło odzwierciedlenie w żywym obrazie „strzały czasu”.
Dla fizyków twierdzenie Izaaka Newtona o „absolutności” czasu stało się podstawowe: wierzył, że nie ma on początku ani końca, płynie tak samo wszędzie we Wszechświecie, a wszystkie rzeczywiste wydarzenia zachodzą jednocześnie. Stąd wynika filozoficzna koncepcja nieistnienia czasu bez zmian, potwierdzona w ramach drugiej zasady termodynamiki, sformułowanej przez Rudolfa Clausiusa w 1865 roku.
Od tego czasu opisywano również czas jako miarę wzrostu entropii, czyli „nieporządku” obiektu lub grupy obiektów. Ponieważ entropia zawsze tylko rośnie, okazuje się, że w momencie narodzin Wszechświat był obiektem nadrzędnym. Największą tajemnicą pozostaje, co spowodowało pojawienie się takiego obiektu i co wydarzyło się przed jego pojawieniem się.
Film promocyjny:
CZWARTY WYMIAR
W 1880 roku matematyk i mistyk Charles Hinton napisał esej „Jaki jest czwarty wymiar?”, W którym argumentował, że istnienie wymiarów poza trzema znanymi nam trzema (długość, szerokość, wysokość) nie jest matematyczną abstrakcją wymyśloną przez niemieckiego naukowca Bernharda Riemanna, ale całkiem realną fakt, który można wykazać w praktyce. Heaton przez całe życie zajmował się badaniem geometrii czterowymiarowej i wierzył, że jej zrozumienie uczyni go równym Bogu. Aby spopularyzować swoje pomysły, napisał "science fiction", które zwróciły uwagę słynnego pisarza science fiction Herberta Wellsa. Wykorzystał je do stworzenia własnych fabuł: na przykład w powieści „Wehikuł czasu”, opublikowanej w 1895 roku, niemal słowo w słowo przytoczył rozważania Charlesa Hintona z jego pracy „Niekompletne połączenie”: „Nie ma różnicy między czasem a trzema wymiarami przestrzeni,poza tym, że nasza świadomość przemieszcza się w czasie”. W ten sposób pisarz science fiction przewidział pojawienie się koncepcji kontinuum czasoprzestrzennego.
Specjalne i ogólne teorie względności, sformułowane przez Alberta Einsteina, wzmocniły punkt widzenia nauki o potrzebie uznania czasu jako wymiaru nierozerwalnie związanego z przestrzenią. W wielu eksperymentach wykazano i potwierdzono, że szybkość upływu czasu zależy od układu odniesienia: im szybciej porusza się układ, tym wolniej płynie w nim czas w stosunku do układu konwencjonalnie stacjonarnego. Ponadto grawitacja wpływa na czas: im silniejsze pole grawitacyjne obiektu, tym bardziej linie przestrzenne są zakrzywione na jego powierzchni i znowu czas płynie wolniej.
Okazuje się, że bieg czasu można zmienić, zakrzywiając przestrzeń w podobny sposób, jak robi to grawitacja. A jeśli wymyślisz i stworzysz specjalną formację przestrzenną, która dziś nazywana jest „wormholem” (lub „tunelem czasoprzestrzennym”) i łączy odległe punkty w przestrzeni, to teoretycznie możliwe staje się przerwanie związku przyczynowego i wyjście z takiej „dziury”, zanim się tam udałeś …
TEORIA KOZYREWA
Możliwość skonstruowania „wehikułu czasu” jest przedmiotem zaciekłych dyskusji, ale próby zrozumienia mechanizmu upływu czasu wyglądają znacznie bardziej intrygująco.
W 1958 roku radziecki astrofizyk Nikolai Aleksandrovich Kozyrev opublikował artykuł „Mechanika przyczynowa lub asymetryczna w przybliżeniu liniowym”. Naukowiec wyszedł z postulatu, że czas ma szczególną właściwość, która odróżnia przyszłość od przeszłości, przyczynę od skutku, którą „można nazwać kierunkiem lub przebiegiem”. Istniejąca mechanika, podkreślił Kozyrev, nie uwzględnia fundamentalnej różnicy między przyczyną a skutkiem, którą należy skorygować. Ponieważ oddziałujące ze sobą ciała nie mogą jednocześnie zajmować tego samego miejsca w przestrzeni, trzeba przyznać, że przyczyna i skutek są zawsze oddzielone jakąś przestrzenną luką - może być dowolnie mała, ale nigdy nie równa się zeru.
Astrofizyk argumentował, że podczas przenoszenia interakcji między ciałami powinna powstać dodatkowa różnica sił, wynikająca z przekształcenia przyczyny w skutek. Jest nieistotna, ale można ją zmierzyć szczególnie dokładnymi skalami.
Do pierwszych eksperymentów wykorzystano blaty i żyroskopy i natychmiast uzyskano pozytywny wynik: po obróceniu osi w górę zgodnie z ruchem wskazówek zegara żyroskop stał się lżejszy, a po odwróceniu stał się cięższy. Jednak powtarzane i dokładniejsze doświadczenia z żyroskopem samolotu nie wykazały żadnej różnicy. Musiałem wrócić do teorii. Kozyrev zasugerował, że w przeciwieństwie do wymiarów przestrzennych czas rozchodzi się po Wszechświecie w ten sam sposób i natychmiastowo. Okazuje się, że jeśli mierzymy upływ czasu, to od razu mamy do czynienia z całym Wszechświatem. Z tego powodu podczas eksperymentów konieczne jest zbudowanie systemu otwartego, w przeciwnym razie nie zostanie odnotowany wpływ czasu na wielkości fizyczne. Ale w tym przypadku istnieje ryzyko uzyskania niepowtarzalnych wyników, co jest sprzeczne z samą istotą nauki.
I tak się stało. Spektakularne eksperymenty wymyślone przez Kozyriewa albo dały przewidywany skutek, albo odmówiły jego podania. Próby udoskonalenia teorii nie zakończyły się sukcesem, a sam astrofizyk został nazwany „pseudonaukowcem”. Teraz jego teoria jest uważana za marginalną i jest używana głównie przez mistyków do uzasadniania zjawisk nadprzyrodzonych.
WSPANIAŁY KRYSZTAŁ
Dzisiaj fizycy posługują się pojęciem „czasu Plancka”, to znaczy jego jednostki ograniczającej, która wynosi 5,4 * 10 ^ -44 sekundy. Do tej pory nie było możliwe zmierzenie „czasu Plancka”, ponieważ najkrótszy obserwowany eksperymentalnie przedział czasu jest rzędu attosekundy (10 ^ -18).
Być może nigdy nie da się zmierzyć tego teoretycznie wyliczonego czasu, bo w rzeczywistości nie istnieje. Do takiego wniosku doszli fizycy z Uniwersytetu Waterloo, którzy ustalili, że graniczna jednostka czasu jest o kilka rzędów wielkości większa niż jednostka „Plancka”. W zaproponowanym przez nich modelu czas ma strukturę „krystaliczną”, to znaczy składa się z dyskretnych, powtarzających się elementów. Autor nowej teorii Mir Faizal tak opisuje jej istotę: „Wszechświat fizyczny jest jak ruchomy obraz, w którym sekwencja statycznych klatek tworzy iluzję ruchu. Jeśli poważnie potraktujemy ten punkt widzenia, to nasze postrzeganie rzeczywistości w duchu ciągłego ruchu okazuje się iluzją, którą tworzy dyskretna struktura”.
Podobnie jak jego radziecki poprzednik, Faisal zamierza potwierdzić swoje twierdzenia eksperymentem. A jeśli mu się uda, prawdopodobnie naukowcy będą musieli ponownie zrewidować prawa, które są uważane za niewzruszone.
Anton Pervushin