| nr. 1 (11) - marzec, kwiecień 2000 [ CP-1250 ] | ( wersja ASCII ) | ( wersja ISO 8859-2 )
Refleksje na temat czasu Granice nauki
ilustracja: Aleksander Jasiński
Natura czasu od dawna podświadomie zaprzątała świadomość człowieka. Potocznie mówi się, że płynie, przemija. Jest linearny, a podobno świadomie każdy odczuwa go inaczej. Młodym pędzi, starszym się wlecze... Doświadczamy tego na co dzień budząc się, działając, zasypiając, starzejąc... Odmierzamy go. Filozoficznie twierdzimy, że nigdy dwa razy nie wchodzi się do nurtu tego samego czasu, tak jak nie wstępuje się do nurtu tej samej rzeki; chyba że doznajemy déja vu... W fantastyce w czasie się podróżuje: w wehikule, kapsułach czasu, relatywistycznych rakietach, tunelach czasoprzestrzennych. W religii - w kolejnych wcieleniach czy inkarnacjach dusz... Modny i wyświechtany jest paradoks bliźniaków albo zabicie któregoś ze swych antenatów przed własnymi narodzinami. Wpada się w pętle czasowe, pełne czasowych i przyczynowych paradoksów, gdzie można nieświadomie przelecieć nawet całe miesiące albo utracić czy zyskać ileś tam lat. W nauce mechanicystycznej (newtonowskiej) czas (podobnie jak i przestrzeń) był absolutny. Miał strukturę niezależną od czegokolwiek. W czasie (jak i w przestrzeni) dziać się mogły dowolne zjawiska fizyczne. Czas był jakby "pusty", matematyczny; sam z siebie, z własnej natury płynął jednostajnie, liniowo czyli linearnie, trwał... Istniał jako niezależny byt mechaniki klasycznej. Parametryzował równania ruchu, pozwalał deterministycznie przewidywać przyszłość układów fizycznych. W nauce relatywistycznej (einsteinowskiej) czas (a i przestrzeń) utracił swą absolutność, stopił się z przestrzenią w czasoprzestrzeń. Stał się względny, zależny od prędkości układu inercjalnego w jakim był mierzony. Został czwartym wymiarem. Stał się zjawiskiem lokalnym, przestał być (obok przestrzeni) bierną areną zjawisk fizycznych, lecz immanentną własnością tychże zjawisk w postaci metryki czasoprzestrzennej, metryki Minkowskiego, takiej niby-euklidesowej przestrzeni metrycznej. Powiązany został z wymiarami przestrzennymi stałą, niezależną od niczego prędkością światła. Ciało poruszające się w czasoprzestrzeni z prędkością światła z powodu kontrakcji długości musi być "płaskie" w kierunku ruchu, dylatacja czasu wymaga, by czas z nim związany wcale nie "płynął", a i rozpędzenie ciała do prędkości c wymagało nieskończonej energii, przy której stawało się nieskończenie masywne, chyba że posiadało masę zerową. Teoretycznie po przekroczeniu prędkości światła masa i czas stawały się... urojone. Tak oto pojawiły się rozdzielne światy materialne: tardionów, które nigdy nie przekraczały, a co najwyżej osiągały prędkość światła oraz urojonych tachionów, które nigdy nie były wolniejsze od prędkości światła. Oba światy dzieliła nieprzekraczalna bariera "asymptotycznej swobody", do której oba światy nieskończenie się zbliżały, ale się w niej nie zbiegały. Z powodu swej linearności, własności lokalności i stałości prędkości światła czas wydziwiać zaczął niesłychane rzeczy: inaczej "biegł" w różnych układach odniesienia z punktu widzenia innych układów odniesienia. Na przykład wydłużał się w nieskończoność przy spadku obserwatora na czarną dziurę z zewnątrz, natomiast stawał się skończony z punktu widzenia wnętrza samej czarnej dziury, co dało fantastom bodziec do spotkań cywilizacji w takich właśnie obszarach czasoprzestrzennych. Dalej wszystko kolapsowało w osobliwości ograniczone różnego rodzaju sferami, czyli horyzontami zdarzeń, spod których światło nie było w stanie się wydostać, a w samych osobliwościach zawodziły prawa fizyki i wszystko ulegało zmiażdżeniu. Lecz mechanika kwantowa pozwalała czarnym dziurom "parować" kwantami, pozwalała "wygładzać" osobliwość lub do niej z powodu efektów kwantowych nie dopuszczać. Pojawił się na przykład Wszechświat bez brzegu, który nie miał początku, gdyż efekty kwantowe dopuszczały powstanie czasoprzestrzeni w "gładkim" zjawisku tunelowania kwantowego nie dosłownie z "nicości", bo z samej próżni kwantowej, ale i czas przed tunelowaniem też musiał być urojony. W pewnym rozwiązaniu równań kosmologicznych Wszechświat mógł w szczególny sposób rotować i mogły w nim istnieć zamknięte krzywe czasoprzestrzenne, które umożliwiały w naturalny sposób podróże w czasie po tych krzywych geodezyjnych, z wszystkimi kłopotami przyczynowymi związanymi z takimi podróżami. Tyle że rotacja Wszechświata, tej jego widzialnej części, nie jest dostrzegalna, choć pojawiały się, aczkolwiek nie w pełni potwierdzane, wzmianki o odkryciu takiego obracania się świata... Okazuje się, że równania mechaniki kwantowej są niezależne od kierunku czasu. ¦wiatowi kwantów obojętny jest kierunek upływu czasu. Antycząstki mogą być cząstkami poruszającymi się wstecz w czasie. Albo za naruszeniem symetrii ładunkowej i parzystości musi zostać naruszona tak zwana symetria czasowa, symetria T, mimo że sam Wszechświat rozszerza się zgodnie z tak zwaną termodynamiczną strzałką czasu. Teorie inflacji natomiast sugerują, że rozdęcie Wszechświata o bodajże sześćdziesiąt rzędów wielkości było możliwe dlatego, że czas nagle zmienił w momencie tego rozdęcia swój bieg na przeciwny... A tak w ogóle, to nie ma jednoznacznej struktury matematycznej mechaniki kwantowej. Jest kilka jej ujęć: za pomocą teorii przestrzeni Hilberta, gdzie mamy trzy tak zwane interpretacje; za pomocą "całek po drogach"; przy pomocy C*-algebr; i statystycznie, przy pomocy macierzy gęstości. I na przykład w ujęciu "całek po trajektoriach" czas po tzw. analitycznym przedłużeniu z wielką ochotą chce uciec od metryki Minkowskiego do metryki euklidesowej, gdzie staje się... urojony. Traci zatem fizyczne znaczenie, a taki czas urojony ma strukturę nie linearną, ale krąży jakby po okręgu, którego promień - w modelu kosmologicznym np. ostatecznego kolapsu Wszechświata - okazuje się być odwrotnością... temperatury. Tam, gdzie mechanika kwantowa ma być zgodna z ogólną teorią względności, czyli w teorii kwantowej grawitacji, fizyka ma do czynienia z tak zwanymi wielkościami plankowskimi. Są to jakby elementarne kwanty: czasu, masy i wymiaru długości. Stałe te jakby skalują całą fizykę i Wszechświat, i z tychże to stałych tworzą się inne, pochodne stałe fizyczne. Czas plankowski, jakby kwant czasu (chronon), ma wielkość dziesiątki w minus 44 potędze, i nic mniejszego od niego nie istnieje. To jakby najmniejszy czas, w którym pojawiła się czasoprzestrzeń. Z kolei plankowska długość to jakby kwant przestrzeni, 10 do minus 35 metra, i również nic mniejszego nie może zaistnieć. W jednej z teorii ujmujących wielkości plankowskie czasoprzestrzeń ma strukturę piany kwantowej, gdzie między "pęcherzykami" piany powstają topologiczne tunele czasoprzestrzenne, gdzie możliwe jest (lub nie) przemieszczanie się między światami. W teoriach superstrun, jednych z możliwych kwantowych teorii grawitacji, gdzie wszystkie cząstki są drganiami nie punktowych, ale rozciągłych zamkniętych lub otwartych strun, czas fizyczny (a i trzy wymiary przestrzenne) jest zmienną dynamiczną, którą otrzymuje się wprowadzając sztuczny, urojony czas (i urojone współrzędne). Nie ma on nic wspólnego z rzeczywistym, czyli fizycznym czasem (i przestrzenią), jest jakby trikiem matematycznym, który pozwala, by ta sztuczna czasoprzestrzeń była nieobserwowalna, ale w tej sztucznej przestrzeni struny mogą zakreślać fizyczne, rzeczywiste "wstęgi świata". Jest to jedna z teorii tzw. konformalnych. Jeśli wymiar tej sztucznej przestrzeni jest zerowy, istnieje tylko kwazi-czas; jeśli jednostkowy - pojawiają się dwa wymiary i ich krzywizny, jeśli podwójny... to więcej. Odpowiedź na pytanie o początek Wszechświata zmusza niejako do wprowadzenia sztucznej czasoprzestrzeni. W innej z kolei teorii sama czasoprzestrzeń ma matematyczną strukturę pętli i węzłów, i upodobnia się ta czasoprzestrzeń do wielowymiarowej "kolczugi", gdzie czas i więcej niż trójwymiarowa przestrzeń są odrębnymi bytami, podlegającymi nieoznaczoności kwantowej. Jeszcze inna teoria schodzi niejako poniżej skali plankowskiej i ukazuje czasoprzestrzeń jako sieć spinową nadającą samej czasoprzestrzeni stany kwantowe, opisuje obrazy procesów elementarnych leżących u jej podstaw... Wszystko jakby przemawia za tym, że przed początkiem Wszechświata, przed początkiem czasoprzestrzeni, wszystko było urojone, wyłącznie matematyczne, bez jakichkolwiek objawów fizyczności. I urojony czas (a-czas?), i przestrzeń, i... Co za pierwotny, matematyczny "byt" , mógł pojawić się, zaistnieć, i w jaki sposób? I jeśli był abstrakcyjny, matematyczny, i matematycznym znaczeniu niefizyczny, gdyż tylko "językowo-symboliczny", to jak się ufizycznił, dlaczego i po co? Czymże jest urojony czas biegnący po okręgu, czas który w skali plankowskiej jest li tylko innego rodzaju "długością", czas zespolony z pozostałymi wymiarami przestrzennymi? Gdzie leży granica początku czasu, przestrzeni i Wszechświata, i ich istoty? Czyżby leżała wyłącznie w logicznych ograniczeniach nauki i możliwości poznawczych umysłu ludzkiego? Kurt Gödel wykazał twierdzenie o niezupełności, w którym stanowił, że żaden system dedukcyjny (a takimi systemami są wszystkie teorie tworzone przez myśl ludzką) nie jest w stanie udzielić odpowiedzi na wszystkie pytania dotyczące systemów liczbowych (a takimi systemami jest matematyka i teorie wiodące do abstrakcyjnego, matematycznego pra-bytu poprzedzającego czas, przestrzeń i początek Wszechświata). Twierdzenie to kwestionuje nasze nieograniczone możliwości w dziedzinie tworzenia matematyki, logiki i samego chyba procesu poznania. Nie pozostaje chyba nic innego poza przyznaniem się, że czas jest wyłącznie urojonym wymysłem ludzkiej świadomości. Podobno nie istnieje, nie płynie, lecz nam, żyjącym z czterech wymiarach, tak tylko się wydaje. Może nawet i sam Wszechświat nie istnieje? Czyżby to była prawdziwa natura czasu (i przestrzeni)? 10.02.2000 Grog { korespondencję prosimy kierować na adres redakcji }
| 33 |  |
The VALETZ Magazine : http://magazine.valetz.art.pl { redakcja@valetz.art.pl } (c) by The VALETZ Magazine. Wszelkie prawa zastrzeżone.