Czas Einsteina - KUL · 2010. 10. 6. · 136 PAUL DAVIS CZAS EINSTEINA 137 jedna sekunda oznacza...

5
134 FRANCI S C. HABER ; Paul Davis konstrukcję, gdzie podstawową siłą napędową była selekcja naturalna. Więk- szość naukowych oponentów kładła nacisk na to, że to mu się właśnie ni udało. Sam Darwin był przeciwnikiem dowodu z celowości. Nie zgadzał się z Pla- tońską koncepcją idei ani też z witalistycznymi teoriami ewolucji, które zwią- zane były z idealistycznym spojrzeniem na rzeczywistość. Jego nowy model uniknął zalążków prawzoru, niewidzialnej ręki powodującej powstawanie rze- czy, naturalnych cykli, 'takich jak młodość, dojrzałość i utrata sił, oraz teo- logicznej eschatologii. W teorii Darwina nie istniał czas ostateczny, w którym człowiek miał osiągnąć doskonałość. Definicja doskonałości uległa przefor- mułowaniu i zaczęła oznaczać zdolność do optymalnego przystosowania się ci \ warunków zewnętrznych. Bieg czasu stał się procesem otwartym, nie posiad jącym określonego końca. Historycy przejęli Darwinowskie spojrzenie na c~, i procesy dziejowe, teologiczny czas historii ustąpił miejsca zwykłemu mate- . matycznemu czasowi linearnemu. Koncepcje różnego rodzaju eschatonu: osta- teczności takich jak doskonałość człowieka - przetrwały, ale przez krytykę historyczną zostały uznane za spekulatywne, metafizyczne lub filozoficzne i ja,., ko takie usunięte z obszaru właściwych zainteresowań historyków. Czas Einsteina Czyj w końcu jest czas? Fragmenty artykułu Francisa C. Habera The Darwinian Revolution in the o/ Time pochodzącego z tomu The Study o/ Time, wydanego w 1972 roku. Przedruk według wydania polskiego: Francis C. Haber, Darwinowska rewo/ucj . w pojęciu czasu, przeł. Marek K. Mlicki, [w:) Czas w kulturze, wybór, oprac., w t~ '~ Andrzej Zajączkowski, PIW, Warszawa 1988, s. 377-402. Pominięto większość przypisów. W pewnym zaniedbanym laboratorium w Bonn znajduje się metalowy cy- ,,' .der w kształcie łodzi podwodnej. Ma około trzech metrów długości i spo- kywa bezpiecznie w stalowej ramie otoczonej drutami, rurami i tarczami ze ~skazówkami. Choć na pierwszy rzut oka sprzęt przypomina wnętrze wiel- iego silnika samochodowego, jest to rodzaj zegara, a ściślej - zegar główny. Urządzenie w Bonn wraz z siecią podobnych przyrządów rozrzuconych po ca- ;;.: an świecie stanowi zegar standardowy. Niemiecki model jest obecnie naj- . ; okładniejszym cezowym zegarem atomowym. Wszystkie one są nieustannie . ~'1llOnitorowane,a ich wskazania - ze sobą porównywane; urządzenia te na- . ęca się i precyzyjnie nastawia za pomocą sygnałów radiowych nadawanych , rzez satelity i stacje telewizyjne; wszystko po to, by zegary cezowe w sieci odziły w sposób doskonale uzgodniony. W Międzynarodowym Biurze Miar Sevres pod Paryżem wszystkie dane zbiera się, analizuje i przekazuje drogą iiową, aby zaspokoić potrzeby współczesnego świata, który ma prawdziwą esję na punkcie czasu. Stąd właśnie biorą się znajome pikania - radiowe gnały, według których regulujemy zegarki. Jak więc zegar cezowy w Bonn pracuje, podczas gdy ludzie zajmują się oimi codziennymi sprawami. Można więc rzec, że boński zegar pilnuje cza- na Ziemi. Kłopot w tym, że sama Ziemia nie odmierza poprawnie upły- czasu. Co pewien czas nasze zegarki, teoretycznie połączone z głównym adem we Francji na podobieństwo oddziału posłusznych niewolników, wy- gają przestawienia o jedną sekundę, aby uwzględnić zmiany w prędkości rotu Ziemi wokół własnej osi, Ostatnio taką "przestępną" sekundę dodano czerwca 1994 roku. Moment obrotowy Ziemi, dla tysięcy pokoleń stano- . cy wystarczająco precyzyjny zegar, nie może być obecnie podstawą wiary- nej rachuby czasu. Stara dobra Ziemia już się nie sprawdza w epoce coraz adniejszych sposobów mierzenia czasu. Jedynie tajemniczy, stworzony z człowieka zegar atomowy dostarcza nawigatorom statków, astronomom pilotom samolotów niezbędnych sygnałów tykania z żądaną precyzją. Dziś

Transcript of Czas Einsteina - KUL · 2010. 10. 6. · 136 PAUL DAVIS CZAS EINSTEINA 137 jedna sekunda oznacza...

Page 1: Czas Einsteina - KUL · 2010. 10. 6. · 136 PAUL DAVIS CZAS EINSTEINA 137 jedna sekunda oznacza już nie 1/86 400 częsc" doby, lecz 9 192 631 770 .ude- rzeń" atomu cezu.? M"? Czas

134 FRANCI S C. HABER

; Paul Daviskonstrukcję, gdzie podstawową siłą napędową była selekcja naturalna. Więk-szość naukowych oponentów kładła nacisk na to, że to mu się właśnie niudało.

Sam Darwin był przeciwnikiem dowodu z celowości. Nie zgadzał się z Pla-tońską koncepcją idei ani też z witalistycznymi teoriami ewolucji, które zwią-zane były z idealistycznym spojrzeniem na rzeczywistość. Jego nowy modeluniknął zalążków prawzoru, niewidzialnej ręki powodującej powstawanie rze-czy, naturalnych cykli, 'takich jak młodość, dojrzałość i utrata sił, oraz teo-logicznej eschatologii. W teorii Darwina nie istniał czas ostateczny, w którymczłowiek miał osiągnąć doskonałość. Definicja doskonałości uległa przefor-mułowaniu i zaczęła oznaczać zdolność do optymalnego przystosowania się ci \warunków zewnętrznych. Bieg czasu stał się procesem otwartym, nie posiadjącym określonego końca. Historycy przejęli Darwinowskie spojrzenie na c~,i procesy dziejowe, teologiczny czas historii ustąpił miejsca zwykłemu mate- .matycznemu czasowi linearnemu. Koncepcje różnego rodzaju eschatonu: osta-teczności takich jak doskonałość człowieka - przetrwały, ale przez krytykęhistoryczną zostały uznane za spekulatywne, metafizyczne lub filozoficzne ija,.,ko takie usunięte z obszaru właściwych zainteresowań historyków.

Czas Einsteina

Czyj w końcu jest czas?

Fragmenty artykułu Francisa C. Habera The Darwinian Revolution in theo/ Time pochodzącego z tomu The Study o/ Time, wydanego w 1972 roku.

Przedruk według wydania polskiego: Francis C. Haber, Darwinowska rewo/ucj .w pojęciu czasu, przeł. Marek K. Mlicki, [w:) Czas w kulturze, wybór, oprac., w t~ '~Andrzej Zajączkowski, PIW, Warszawa 1988, s. 377-402.Pominięto większość przypisów.

W pewnym zaniedbanym laboratorium w Bonn znajduje się metalowy cy-,,' .der w kształcie łodzi podwodnej. Ma około trzech metrów długości i spo-kywa bezpiecznie w stalowej ramie otoczonej drutami, rurami i tarczami ze~skazówkami. Choć na pierwszy rzut oka sprzęt przypomina wnętrze wiel-iego silnika samochodowego, jest to rodzaj zegara, a ściślej - zegar główny.

Urządzenie w Bonn wraz z siecią podobnych przyrządów rozrzuconych po ca-;;.: an świecie stanowi zegar standardowy. Niemiecki model jest obecnie naj-. ; okładniejszym cezowym zegarem atomowym. Wszystkie one są nieustannie. ~'1llOnitorowane,a ich wskazania - ze sobą porównywane; urządzenia te na-

. ęca się i precyzyjnie nastawia za pomocą sygnałów radiowych nadawanych, rzez satelity i stacje telewizyjne; wszystko po to, by zegary cezowe w sieci

odziły w sposób doskonale uzgodniony. W Międzynarodowym Biurze MiarSevres pod Paryżem wszystkie dane zbiera się, analizuje i przekazuje drogąiiową, aby zaspokoić potrzeby współczesnego świata, który ma prawdziwąesję na punkcie czasu. Stąd właśnie biorą się znajome pikania - radiowe

gnały, według których regulujemy zegarki.Jak więc zegar cezowy w Bonn pracuje, podczas gdy ludzie zajmują się

oimi codziennymi sprawami. Można więc rzec, że boński zegar pilnuje cza-na Ziemi. Kłopot w tym, że sama Ziemia nie odmierza poprawnie upły-czasu. Co pewien czas nasze zegarki, teoretycznie połączone z głównym

adem we Francji na podobieństwo oddziału posłusznych niewolników, wy-gają przestawienia o jedną sekundę, aby uwzględnić zmiany w prędkościrotu Ziemi wokół własnej osi, Ostatnio taką "przestępną" sekundę dodanoczerwca 1994 roku. Moment obrotowy Ziemi, dla tysięcy pokoleń stano-

. cy wystarczająco precyzyjny zegar, nie może być obecnie podstawą wiary-nej rachuby czasu. Stara dobra Ziemia już się nie sprawdza w epoce corazadniejszych sposobów mierzenia czasu. Jedynie tajemniczy, stworzonyz człowieka zegar atomowy dostarcza nawigatorom statków, astronomom

pilotom samolotów niezbędnych sygnałów tykania z żądaną precyzją. Dziś

Page 2: Czas Einsteina - KUL · 2010. 10. 6. · 136 PAUL DAVIS CZAS EINSTEINA 137 jedna sekunda oznacza już nie 1/86 400 częsc" doby, lecz 9 192 631 770 .ude- rzeń" atomu cezu.? M"? Czas

136 PAUL DAVISCZAS EINSTEINA

137

" d b l 9 192 631 770 .ude-jedna sekunda oznacza już nie 1/86 400 częsc o y, ecz

rzeń" atomu cezu. ? M" ? Czas Boga?Ale czyj czas odmierza boński zegar? Twój czas. oj czas. l b t "

ł . ciasnym od sprzętu a ora onumCzy też może naukowcy w przepe nionym, d kł d ,. .akiś abstrak-odmierza' uls Wszechświata, śledząc z ato~?wą o a ~O~~l~Jcvin cz~; ~osmiczny? A może gdzieś istm~Je Jeszcze Jakis. l~y zegar, naprzykład na odległej planecie, dokładnie odmierzający zupełnie mny czas, ku

uciesze jego konstruktorów? " , z adzać: zegarWiemy że wskazania różnych zegarow me muszą SIę g ki' .

' , w Bonn Który w ta m raZieziemski nie jest zsynchronizowany z zegarem , '.dobrze chodzi? Cóż, naj pewniej boński, gdyż jest bardzl~J dokładny. ~~kła~ny.

? W l dem nas? W końcu wszystkie zegary zos a y s OI1~ale względem czego. zg ę, . ł . dl l dzkich celów. Ale czy jeststruowane po to, by odmierzać czas wy ączme a u "n .ednaki dla wszystkich ludzi? Pacjent na fotelu dentystycznym 1, ~elom~1l

~łu~hający symfonii Beethovena w zupełnie odmienny sposób doświadczają

upływu tego samego, odmierzan~g~ zegarem. atomowy~ c;a:~iaem uwarunko-:Zatem nasze pojęcie o czasie Jest w duzym stopniu y

wań kulturowych. [...]

Czas Newtona ikosmiczny zegar

. wój nowoczesnej nauki nadał mu obiektywne znaczenie. Rola czasu w tymU'łęciu ilościowym okazała się kluczowa.~ Ósmego lipca 1714 roku rząd królowej Anny nakazał, "by Parlament usta-

.tl',owiłnagrodę dla osoby lub osób, które odkryją bardziej dokładną, pewną~ praktyczną metodę określania długości geograficznej od dotychczas zna-nych"', Pokaźna nagroda w wysokości 20 tysięcy funtów czekała na konstruk-tinta chronometru zdolnego określić długość geograficzną na morzu z dokład-oością do trzydziestu mil po sześciotygodniowej podróży. Jest to najlepszaiustracja przejścia od tradycyjnego, organicznego i rytmicznego rozumienia~..asu do pojmowania nowoczesnego, gdzie czas jest funkcjonalnym para-ti~etrem o wartości ekonomicznej i naukowej.

Wyzwanie podjął John Harrison z Yorkshire, który skonstruował kilka~"garów do pracy na morzu. Czwarty wykonany przez niego instrument byłlIWoskonalony - niewrażliwy na zmiany temperatury. Pracę nad nim Harrison~kończył w 1759 roku, a w dwa lata później przekazał go do przetestowania.llego zegar umieszczono na pokładzie statku Deptjord płynącego na Jamajkę;'w dwa miesiące potem okazało się, że błąd pomiaru wynosi zaledwie pięć~t,und, Ministerstwo Marynarki Wojennej niechętnie wypłacało nagrodę _ do

roku Harrison otrzymał zaledwie jej połowę. Odwoływał się do królalamentu, lecz resztę pieniędzy wypłacono mu dopiero, gdy miał już ponad

mdziesiąt lat. Nawet w XVIII wieku fundusze na badania były ograniczone.Jak wiadomo z historii, to przede wszystkim Galileusz (1564-1642)uczynił

podstawową wielkością mierzalną w rządzonym prawami kosmosie. Ob-ując wychylenia świecznika zawieszonego w kościele i mierząc pulszegubie swej ręki, odkrył podstawowe prawo ruchu wahadła _ okres nieży od amplitudy wychylenia. Wkrótce w Europie rozpoczęła się epokayzyjnych zegarków mechanicznych, a rzemieślnicy prześcigali się w kon-waniu coraz dokładniejszych czasomierzy. Konieczność większej dokład-iw mierzeniu czasu nie wynikała ze wzniosłych rozważań filozoficznychnaukowych, lecz z praktycznych potrzeb nawigacji morskiej i handlu:rze muszą dokładnie znać czas, by móc obliczyć własną dłU:gość geogra-

na podstawie położeń gwiazd. Odkrycie Ameryki, a w jego 'następstwieba odbywania kilkutygodniowych podróży w kierunku wschód-zachód,owały rozwój czasomierzy okrętowych.

opiero prace Newtona opublikowane pod koniec XVII wieku w pełni uka-nadrzędne miejsce czasu w prawach przyrody. Newton poprzedził przed-ienie swojego systemu słynną definicją "absolutnego, prawdziwego i ma-tycznego czasu, [który] sam przez się i z własnej swej natury płynie

miernie bez odniesienia do czegokolwiek zewnętrznego"2, Centralne zna-ie w całym systemie Newtona miała hipoteza, że ciała materialne poru-

. ,. , . t . umysłowymi i organicznySkojarzenie czasu z jakościami mIS ycznyrm, ." . ł łaś

choć fascynujące i intrygujące, bez wątpienia ~rzez stulecl~, opozma o waswe badania naukowe czasu. Greccy filO~0~OW1~opra~owa l SY:~~:af~~:~ii uczynili z niego filozoficzny pogląd na świat, Jedn~kże ~zas P ,

. ,. t tern mitologicznym, a me zaczymś raczej niejasnym 1 tajemniczym, ema "h bnieniem matematycznym. W większości starych kultur pOJęCI~/ac ~ y ~

oiawiało się zaledwie w paru kontekstach - w m~zyce, cy lCZn~j zmip ór roku ruchu ciał niebieskich i cyklu menstruacyjnym. Wszystkie te s~iały gł~bokie mistyczne i okultystycz~~ cechy,. kt~?ch brakowało tawielkościom fizycznym, jak masa, prędkosc czy objętość. . d

Badania ruchu ciał prowadzone przez Arystotelesa doprow~dz:~ gOk ozumienia fundamentalnego znaczenia czasu, nie udało mu S,lę Je na

DI:

wadzić pojęcia czasu jako abstrakcyjnego matemat~czneg; p,al.ame~ru;o zauzofa czas był ruchem. Nie jest to zbyt rewolucyjne po ejs,cIe, s o, b'.am u ł czasu właśnie poprzez ruch - czy to ruch Słon~a po ~l~ l~,~cż ;uc: ::kazówek zegara. Koncepcja czasu jako niezależnie ,.stn~eJą~ieczy wielkości samodzielnej, pojawiła SIę dopiero w okr~sIe ~ed Ul?Wszystkie kultury uznawały istnienie porządku w naturze, Jedna opiero :f fi. QuilI, John Harrison: The Man Who Found Longitude, London 1966, s, 6,

\f Isaac Newton. The MMhpmn/iro.-.l PV;OA~;_I __ .Żr s rŻ,

Page 3: Czas Einsteina - KUL · 2010. 10. 6. · 136 PAUL DAVIS CZAS EINSTEINA 137 jedna sekunda oznacza już nie 1/86 400 częsc" doby, lecz 9 192 631 770 .ude- rzeń" atomu cezu.? M"? Czas

138 PAUL DAVIS CZAS EINSTEINA 139

szają się w przestrzeni po przewidywalnych torach, podlegając siłom wywołu- ','jącym przyspieszenie zgodnie ze ścisłymi matematycznymi prawami. Dzięki ' ~.odkryciu tych praw Newton był w stanie obliczyć ruch Księżyca i plane ,a także tory pocisków i innych ciał. Stanowiło to ogromny postęp w ludzkim'pojmowaniu świata fizycznego oraz początek teorii naukowych we współ-czesnym rozumieniu.

Sukces praw mechaniki Newtona sprawił, że wielu ludzi uznało, iż można .;je stosować dosłownie do wszystkich procesów fizycznych we WszechświeciZ takiego poglądu narodziła się koncepcja kosmosu jako gigantycznego mech; ~.nizmu zegarowego, przewidywalnego w każdym szczególe. Wszechświat-zegarusankcjonował czas jako podstawowy parametr charakteryzujący funkcjom) .•wanie świata fizycznego. Ten właśnie uniwersalny, absolutny i całkowicie'niezawodny czas wszedł do praw mechaniki i był dokładnie odmierzany przez; , <

kosmiczny zegar. Wyrażał on zasadę przyczynowości i racjonalną naturę ko ~'mosu. Z takiego rozumienia czasu narodził się obraz Boga jako Zegarmistrza.'

Pierre de Laplace, wielki francuski astronom, matematyk i fizyk - czło-wiek, który omawiając działanie Boga w newtonowskim świecie, powiedziałNapoleonowi, iż "nie jest mu potrzebna ta hipoteza" - zauważył, że je:U,wszystkie ruchy są w pełni zdeterminowane matematycznie, to znajomośśobecnego stanu Wszechświata w zupełności wystarcza do przewidzenia jegO'stanu w dowolnym momencie przyszłości (oraz przeszłości). W tej sytuacjiczas staje się właściwie zbędny, skoro cała przyszłość zdefiniowana jest w te- ,raźniejszości w tym sensie, że teraźniejszość zawiera informacje potrzebne do·pokreślenia przyszłości. Belgijski chemik Ilya Prigogine zauważył poetycko, m"Bóg-Zegarmistrz został przeniesiony na stanowisko zwykłego archiwisty prze-wracającego strony napisanej wcześniej historii'". W przeciwieństwie do tradj-cyjnych kultur, które uważały kosmos za kapryśny, żywy organizm, odma'czający się subtelnymi cyklami i rytmami, Newton zaprezentował sztywnydeterminizm, Wszechświat pełen bezwładnych cząstek i sił, rządzonych przezprecyzyjne zasady mechaniki.

Czas newtonowski jest bardzo matematyczny w swojej naturze. Wychodząc'od idei uniwersalnego upływu czasu, Newton opracował "teorię fluksjonów=>- gałąź matematyki lepiej znaną jako rachunek różniczkowy. Nasze przemoż ..•ne zainteresowanie dokładnym mierzeniem czasu można wywieść od newto-nowskiej koncepcji matematycznie precyzyjnego, ciągłego upływu czasu. PcNewtonie upływ czasu stał się czymś więcej niż tylko strumieniem naszej.'świadomości; czas zaczął odgrywać podstawową rolę w naszym opisie świata.';fizycznego i stał się wielkością, którą można analizować z nieograniczonądokładnością, Newton zrobił dla czasu to samo, co greccy geometrzy dla prze- -,strzeni: uczynił z niego idealny wymiar, który można dokładnie zmierzyć. Nie

ób było już dłużej utrzymywać, że czas jest iluzją, tworem umysłów śmier-tików niezdolnych do zrozumienia wieczności, ponieważ stał się on ważną

;'z:cią praw rządzących kosmosem, podstawą rzeczywistości fizycznej.

Czas Einsteina

Albert Einstein urodził się w świecie sztywnego pojmowania czasu. Czasewtona przetrwał dwa stulecia i rzadko był kwestionowany przez ludzi Za-

., hodu, mimo że nigdy nie współgrał z myślą Wschodu i jest obcy tradycyjnymdom zamieszkującym Amerykę, Afrykę i Australię. Niemniej jest to czas

roworozsądkowy" (w zachodnim rozumieniu). Łatwo to pojąć. Wedługwtona istnieje tylko jeden wszechobejmujący czas uniwersalny - taki czasprostu jest. Płynie w jednostajnym tempie i nic nie wywiera na niego wpły-

m. Wrażenie zmiany tempa to błąd w percepcji. Gdziekolwiek i kiedykolwiek··.·teśmy, i cokolwiek robimy ....,.--czas porusza się naprzód w jednakowym tem-· dla nas wszystkich, odmierzając kolejne chwile w całym Wszechświecie.

Jedną z konsekwencji koncepcji Newtona jest absolutny i uniwersalny po-. jał na przeszłość, teraźniejszość i przyszłość. Ponieważ w całym Wszech-eiecie istnieje jedna obiektywna chwila "teraz", wszyscy obserwatorzy, w tymJe zielone ludziki na Marsie i jeszcze dalej, są zgodni, co należy do prze-ości, a co do przyszłości. Konsekwencje przedstawiania czasu jako ciągu

omentów teraźniejszości są ważne dla natury rzeczywistości, ponieważ we-g newtonowskiej koncepcji jedynie to, co dzieje się teraz, jest naprawdę

.g. czywiste. W ten właśnie sposób wielu nienaukowców odruchowo postrze-. czas: przyszłość traktowana jest jako ,jeszcze nie istniejąca" i jeszcze nierreślona, natomiast przeszłość odchodzi w stan niewyraźnej półrzeczywistoś-~i.być może pamiętanej, lecz na zawsze minionej. [...]· Jednakże taka prosta wizja sztywnego i absolutnego czasu, choć wydaje'ę przekonująca i zgodna ze zdrowym rozsądkiem, ma podstawowe braki. Na

ełornie XIX i XX wieku stosowanie Newtonowskiej koncepcji czasu uni-rersalnego stało się źródłem absurdalnych lub paradoksalnych wniosków doty-:ących zachowania sygnałów świetlnych i ruchów ciał materialnych. W ciągu

· ru zaledwie lat newtonowski pogląd na świat, a wraz z nim zdroworozsąd-wa koncepcja czasu, został w widowiskowy sposób zdetronizowany. Do tej

łębokiej i brzemiennej w skutkach zmiany przyczynił się przede wszystkimEinstein.

Teoria względności Einsteina wprowadziła do fizyki zupełnie nowe pojęciesu, który ze swej natury jest elastyczny. Mimo że niezupełnie odbudowała

- O starodawne, mistyczne rozumienie, jako z natury osobistego i subiektyw-go, powiązała doświadczenie czasu z indywidualnym obserwatorem. Już nie3 Ilya Prigogine, The Rediscovery ofTime, [w:] Science and Complexity, red. S. Nash, North-

wood, Middlesex 1985, s. II.

Page 4: Czas Einsteina - KUL · 2010. 10. 6. · 136 PAUL DAVIS CZAS EINSTEINA 137 jedna sekunda oznacza już nie 1/86 400 częsc" doby, lecz 9 192 631 770 .ude- rzeń" atomu cezu.? M"? Czas

140 PAUL DAVIS CZAS EINSTEINA 141

Wielki zegar na niebie

Choć z Ziemi obserwujemy lekkie skrzywienie promieniowania kosmicznego,musi istnieć taki ruch, taki układ odniesienia, z którego promieniowanie wyglądadokładnie tak samo we wszystkich kierunkach. Byłoby ono zupełnie jednorodne,gdybyśmy oglądali je z wyimaginowanego statku kosmicznego lecącego z prędkością350 km/s z gwiazdozbioru Lwa (w stronę konstelacji Ryb). Wydaje się, że ta szcze-gólna sytuacja, starannie dobrany punkt widzenia Wszechświata, wyznacza układodniesienia o specjalnym statusie. Ma go również czas wskazywany przez ówwyimaginowany statek kosmiczny. Ten specjalny zegar można wykorzystać dozdefiniowania czasu kosmicznego, według którego daje się odmierzać historycznezmiany zachodzące we Wszechświecie. Całe szczęście, że w stosunku do tego szcze-gólnego, hipotetycznego zegara Ziemia porusza się z prędkością jedynie 350 km/s.

tanowi to około 0,1% prędkości światła, a czynnik wydłużenia czasu jest rzędujednej milionowej. Zatem ziemski czas historyczny z bardzo dobrą dokładnością

. pckrywa się z czasem kosmicznym, dzięki czemu możemy śledzić historię Wszech-, ..t viata równocześnie z historią Ziemi pomimo względności czasu.

Podobne, hipotetyczne zegary związane z układami odniesienia, w których kos-iczne promieniowanie tła jest jednorodne, mogą znajdować się wszędzie we

y szechświecie. Zauważcie, że mówię "hipotetyczne": możemy wyobrazić sobieznajdujące się w kosmosie zegary i legiony myślących istot nadzorujących je.

yimaginowani obserwatorzy uzgodniliby skalę czasową zachodzących w kosmosie!jawisk i ustalili daty najważniejszych wydarzeń, mimo że byliby względem siebie

ciągłym ruchu z powodu ogólnego rozszerzania się Wszechświata. Mogliby onirawdzać daty i wydarzenia, wymieniając informacje drogą radiową: okazałoby się,ich relacje są spójne. Tak więc czas kosmiczny, odmierzany przez specjalnych

bserwatorów, stanowi rodzaj czasu uniwersalnego, który jednak - wbrew•~e\>vtonowi - nie jest wspólny dla nich wszystkich. Dzięki tej skali czasowejo molegowie mogą datować wydarzenia z historii Wszechświata, a także w ogóle• sensowny sposób mówić o Wszechświecie jako o jednym układzie. [...]

można było mówić o jednym czasie, lecz o moim czasie i Twoim czasie,zależnie od stanu ruchu. Krótko mówiąc, okazało się, że czas jest względny.

Chociaż czas Einsteina również podlegał ścisłym prawom fizycznym i speł-niał matematyczne równania, psychologiczny efekt obalenia czasu uniwer-salnego był nader znaczący. W ciągu kilku dziesięcioleci od opublikowaniapierwszej pracy Einsteina naukowcy starali się coraz dokładniej zgłębić ta-jenmice czasu. Czy różne zegary mierzą różne rodzaje czasu? Czy istniejenaturalny zegar lub miara czasu dla całego Wszechświata? Czy był początekczasu i czy nastanie jego koniec? Co wyznacza wyróżniony kierunek jegobiegu, co powoduje różnicę między przeszłością a przyszłością? Co sprawia,że odczuwamy upływ czasu? Czy możliwe są podróże w czasie, a jeśli tak, jakmożna rozwiązać paradoksy związane z podróżami w przeszłość? Zadziwiająceże mimo prawie stu lat intensywnych badań, na wiele z tych pytań wciąż nic "mamy zadowalających odpowiedzi. Rewolucja rozpoczęta przez Einsteina po-zostaje niedokończona, a my wciąż zgłębiamy naturę czasu. [... ]

[... ] Einstein wprowadził spore zamieszanie swoją teorią, głoszącą, że niema uniwersalnego czasu, żadnego głównego zegara odmierzającego bicie serckosmosu. Czas jest względny: zależy od ruchu i grawitacji, a Wszechświatpełen jest ruchu i grawitacji. Ziemia obraca się wokół Słońca z prędkością,"300 km/s, Słońce krąży wokół środka Galaktyki z prędkością 220 km/s, a naszaGalaktyka wykonuje wewnątrz Lokalnej Grupy galaktyk obrót z podobną pręd-kością. Ponadto grupy galaktyk same się poruszają, gdyż Wszechświat się roz-szerza, a naj dalej położone od nas galaktyki zdają się oddalać z prędkości,bliską prędkości światła. Poza tym wszechobecnym ruchem, wszystkie obiektyastronomiczne mają pola grawitacyjne, a niektóre z nich są ogromne i drastycz- .nie zakrzywiają czas. Biorąc pod uwagę mnogość czasów, jak można móv r'o Wszechświecie przeżywającym swą historię w rytm uderzeń jednego kosmice-nego bębna?

Bezładny kosmos, pełen chaotycznego ruchu i przypadkowo rozłożonych skup' .:materii, nie miałby jednej historii, ponieważ nie byłoby w nim uniwersalnego czasu.Szczęśliwie, choć i zarazem zagadkowo, Wszechświat w największej skali nie jestchaotyczny. Zarówno rozkład galaktyk, jak i ich ruch są zastanawiająco jednorod .•,ne. Dobrym tego przykładem jest promieniowanie reliktowe, które wypełnia caprzestrzeń kosmiczną. Odkryli je w 1965 roku Amo Penzias i Robert Wilson. TO'mikrofalowe promieniowanie przenikaj ące cały Wszechświat jest powszechnie uwa",żane za pozostałość gorącej ery Wielkiego Wybuchu, w której powstał Wszech-świat. [...]

. Czas znika!

Oczywiście, zagadnienie czasu w fizyce kwantowej jest bez wątpienia niejasne,sztą nie bez powodu. Po pierwsze [...], nie ma w niej czegoś takiego jak dokładny

r - wszystkie fizyczne czasomierze podlegają zasadzie nieoznaczoności. ToW nieprzewidywalny sposób zaciemnia ich pracę i może nawet powodować ich chódi tyłu. Po drugie, czas Einsteina różni się od czasu Newtona: jest elastyczny, a jego" atność jest nierozłącznie związana z prawami rządzącymi materią i grawi-

.Ją. [ ... ]Największa trudność związana z czasem kwantowym to problem samego pojęcia

Einsteina: nie ma absolutnego, uniwersalnego czasu. Twój i mój czas mogą się

Page 5: Czas Einsteina - KUL · 2010. 10. 6. · 136 PAUL DAVIS CZAS EINSTEINA 137 jedna sekunda oznacza już nie 1/86 400 częsc" doby, lecz 9 192 631 770 .ude- rzeń" atomu cezu.? M"? Czas

142 PAUL DAVIS

Zagadnienia

różnić, a żaden z nich nie jest "poprawny" lub .niepoprawny'': oba są równie dobre.Z punktu widzenia czterowymiarowej czasoprzestrzeni różne czasy odpowiadająróżnym rozkładom, przekrojom czasoprzestrzeni. Christopher lsham, czołowy bry-tyjski ekspert od kwantowej grawitacji, wyjaśnia to w następujący sposób: "Główną'cechą ogólnej teorii względności jest to, że wszystkie rozkłady czasoprzestrzenisą dopuszczalne i mają równorzędny status, W tym sensie «czas» jest konwencją;każdy wybór jest właściwy, pod warunkiem że pozwala na ścisłe uporządkowaniezdarzeń przez przypisanie im wartości czasu'".

Z braku absolutnego, podstawowego czasu wynika, że procesy fizyczne nie mogąw żacInym razie jawnie zależeć od czasu jako takiego - bo czyj czas należałobwybrać? Wyłania się tu pewien paradoks; zdaje się, że w takim razie w kwantowymWszechświecie nic się nie może zmieniać - takjecInak nie jest. Chodzi raczej o t01,

że zmiany następujące we Wszechświecie Einsteina należy mierzyć wyłącznie przy'"użyciu rzeczywistych, fizycznych zegarów, bez odwoływania się do nieistniejącegopojęcia "samego czasu",

Trzeba tu stwierdzić, że wielu czołowych fizyków jest z tego powodu bardzoniezadowolonych. Starają się oni usilnie odkryć "prawdziwy", "wewnętrzny" czas,zakryty matematyczną stroną ogólnej teorii względności. Liczą, że jakaś pomysłowakombinacja wielkości opisujących geometrię czasoprzestrzeni nabierze właściwościcharakterystycznych dla uniwersalnej miary czasu - taki "wewnętrzny" czas mógłbyposłużyć jako autentyczne tło pomiarów zachodzących zmian. JecInakjak dotąd brakprzesłanek, by przypuszczać, że on istnieje.

Czas świecki i czas święty, odwracalność icykliczność czasu św~tego,,~e~70~~~~i~'t' w _ funkcja ontofaniczna i wzorotwórcza; antropo~or ..~znOSC.1 .. ,'

~. °u cyklicznego, chrystianizacja czasu: od "świata bez ~I~tom do ."h~stom S;;!~ł"'" od czasu świętego do roku liturgicznego, czas WSI l czas was a , h""~ : ' ł "1' czas kupca'" teologiczne i teleologiczne modele czasu - l~ prz~-. ,OSClOa" ',. tyfika ' iako figura przezywama2.\\'Yciężanie: laicyzacja, mechamzacJa, kwan 1 cja, .zegar J h' . kc wielkość

• ,I'io U Darwinowskie otwarcie czasu linearnego; ~zas Jako ruc 1 c~ ~a o" " dzielna organiczne i funkcjonalne rOZUID1emeczasu; koncepcje hlpotetyc~eg~=~uniw;rsalnego: matematyc~y~, absolutny .czas Newtona, czas ,~o::~y,Einstein: czas wobec ruchu i graWItacJI, nowa WIZJakosmosu, re1atywnosc

Fragmenty książki Paula Davisa About Time. Einstein 's Unjinished Revolution, wydanejw 1995 roku.

Przedruk według wydania polskiego: Paul Davis, Czas. Niedokończona rewolucja Einsteina.przeł. Leszek Kallas, Prószyński i S-ka, Warszawa 2002, s. 21-35,141-143,198-200.Tytuł jednego z podrozdziałów wykorzystano jako tytuł całego przedruku. Pominięto motta,i część przypisów.

Lektury uzupełniające

4 C. Isham, Gad, Time and the Creation oj the Uniwerse, [w:] Explorations in Science and;Theology, red. E. Winder, London 1993, s. 58.

;', - ." ł B Szwarcman Czarnota Gdańsk 1996..,Aries Philippe, Czas historii, prze. . -. 'l rzeł P Machni-"~ ... Anthony F Imperia czasu. Kalendarze, zegary l ku tury, P .'it"vem .,. kowski, Poznań 2001. .' , . [ .] t oż Problemy'gachtin Michaił, Formy czasu i czasoprze~trzem w powzescl, w. eg ,~. literatury i estetyki, przeł. W. Grajewski, Warszawa 1982, s. 278-48~.. ., . l Wstępne rozwazanza sOCJO-&naszczyk Tadeusz, Czas jako kategorza spo eczna. , . ., ., ',. o czasie Wrocław 1981 Zwłaszcza rozdz. I, Razwoj pojec o czasieogzczne, .

" społecznym, s. 18-48. .' ( .) t OŻ Historia''{kaudel Femand, Historia i nauki społeczne: długie trwanz~, w. eg , ,'. '. . ł B Geremek, przedmowa B. Geremek l W. Kula, Warszawa

l trwanie, prze. ., 1971 s.46-89. . l kiB'IZozow~ka-Krajka Anna, Syrr:bolika dobowego cyklu powszednzego w po s m

,.,' r '" .__ •.. _.1_.~.; ••,,_ T ,,1-.1,1'"1 100Ll.