Tip:
Highlight text to annotate it
X
STRUKTURA KOSMOSU
PROWADZENIE: BRIAN GREENE
ILUZJA CZASU
"Dawno, dawno temu...",
to magiczne zdanie jest na początku każdej dobrej opowieści,
a jaka jest opowieść "o czasie"?
Ludzie mawiają, że "czas płynie",
że "czas to pieniądz", że "marnujemy czas",
że "zabijamy czas", że próbujemy "zaoszczędzić czas."
Ale co, tak naprawdę, wiemy o czasie?
Cóż, tak jak ta rzeka,
czas zdaje się płynąć bez końca od jednej chwili do kolejnej.
Upływ czasu zdaje się biec zawsze w jednym kierunku:
ku przyszłości.
Ale to może nie być prawdą.
Odkrycia z ostatniego stulecia pokazały,
że wiele z tego co myślimy o czasie,
może być niczym więcej niż iluzją.
Wbrew codziennemu doświadczeniu,
czas w ogóle może nie płynąć...
Nasza przeszłość być może nie przeminęła,
nasza przyszłość być może już istnieje.
Okazuje się, że czas, sam może przyspieszać lub zwalniać,
a wydarzenia, które według nas mogą przebiegać tylko w jednym kierunku
mogą także biec wstecz.
Ale jak to możliwe?
Jak możemy mylić się w kwestii czegoś tak znanego?
Jeśli czas nie jest tym, za co go wszyscy uważamy, to czym jest?
Czy miał on początek?
Czy będzie miał koniec? Skąd on się wziął?
Chcielibyśmy opanować czas jak jakąś rzecz,
lecz on zupełnie się temu nie poddaje,
przez swoją ulotność,
przez swoje cechy prowadzące z powrotem do samej jego koncepcji.
Czas jest rzeczą, którą każdy dokładnie rozumie,
do momentu gdy poprosimy, aby o nim opowiedział.
"Czym jest czas?" to pytanie do fizyki za 64000 dolarów.
W zasadzie żaden aspekt czasu, który odczuwamy
nie jest przez nas naprawdę w pełni zrozumiany.
Więc jak zacząć odkrywać tajemnicę
czegoś tak głębokiego i nieuchwytnego jak czas?
Cóż, jednym ze sposobów jest jego mierzenie.
Używając zegarów najróżniejszych kształtów, rozmiarów i typów,
mierzymy czas z coraz większą dokładnością od tysięcy lat.
Pierwszym zegarem był, że tak powiem,
zegar tykający raz dziennie:
obracająca się Ziemia.
Powtarzalny, codzienny obrót naszej planety wokół własnej osi
i jej roczny obieg wokół Słońca,
zawsze były przewidywalnymi i stałymi ruchami wykorzystywanymi do pomiaru czasu.
Wciąż szukamy rzeczy, które ciągle się powtarzają.
Ta powtarzalność, ta cykliczność rzeczy, tworzy zegar.
Czas staje się pewnym powtarzalnym procesem.
Mierząc ruch Ziemi zegarem słonecznym,
podzieliliśmy dzień na godziny.
Ziemia obraca się raz na dobę.
a my liczymy dni patrząc na wschody i zachody słońca.
Za pomocą wychyleń wahadła,
godziny można podzielić na minuty i sekundy.
Za pomocą drgań kryształu kwarcu,
poprawiliśmy dokładność podziału do tysięcznych części sekundy.
Narodowy Instytut Standaryzacji i Technologii, w Kolorado,
jest miejscem, gdzie naprawdę dokładnie można sprawdzić, jaki jest aktualny czas.
Jest to oficjalny czas amerykański.
Nie ma nic bardziej dokładnego niż to.
Tutaj, czas mierzy się z niepojętą dokładnością
przy użyciu jednych z najmniejszych obiektów we wszechświecie:
atomów rzadkiego metalu zwanego cezem.
Atomy mają swoją naturalną częstotliwość.
A wszystko, co drga i...
...daje powtarzające się ruchy, może być zegarem.
Częstotliwość, z jaką tyka atom cezu
jest oficjalnym strażnikiem czasu dla świata.
Kiedy atom cezu jest bombardowany energią,
to drga, emitując impulsy światła ponad 9 mld razy na sekundę.
Można policzyć to tykanie atomu cezu.
Atom cezu tyka 9192631770 razy na sekundę.
Za każdym razem naliczając taką liczbę jego tyknięć,
upływa jedna sekunda.
Upływa jedna sekunda, potem kolejna, potem kolejna, potem kolejna sekunda.
To jest po prostu zdumiewające.
Mój zegarek śpieszy się lub późni o jedną sekundę na kilka miesięcy.
A tu mówimy o zegarach,
które śpieszą się lub późnią o jedną sekundę na 100 milionów lat!
Tego rodzaju historia,
gdzie daną miarę czasu zastępujemy czymś co wiemy, że jest bardziej dokładne,
jest stałym procesem reformowania fizyki od setek lat.
Jednak bez względu na to jak dokładne stają się nasze zegary,
czas pozostaje tajemnicą.
Zegary mogą nam powiedzieć, która jest godzina,
ale nie są w stanie powiedzieć nam, czym jest sam czas.
Co tak faktycznie mierzymy?
Możemy nie wiedzieć, czym jest czas,
ale doświadczanie upływu czasu jest podstawą naszego życia.
Zawsze myślimy o czasie,
wspominając przeszłość, robiąc plany na przyszłość,
żyjąc w rytmie stałego: tyk, tyk, tyk...
Rozejrzyjcie się po jakiejkolwiek stacji kolejowej,
a zobaczycie, jak czas rządzi naszym życiem.
Może nie jest to takie znane,
ale podróżowanie koleją odegrało kluczową rolę
w jednym z najbardziej zaskakujących odkryć dotyczących czasu.
Poproszę bilet!
Czy pociąg jedzie punktualnie?
Tak, proszę pana.
Dziękuję.
W początkach podróży kolejowych,
czas stanowił specyficzny problem.
Wtedy to, każde miasto ustanawiało swój własny czas.
Południe było wtedy, gdy słońce było wprost *** głowami - mniej więcej.
To jaki czas był w innych miastach,
właściwie nie było ważne.
Sprawa komplikowała się jeszcze bardziej,
ponieważ pociągi mierzyły czas względem miasta, z którego wyjechały.
Tak więc, jeśli jechałem z Paryża do Genewy,
to przez całą drogę miałem czas paryski,
ponieważ stamtąd wyjechałem.
Ale gdy jechałem w przeciwnym kierunku,
z Genewy do Paryża, to miałem czas genewski.
Gdy zaczęło pojawiać się coraz więcej linii kolejowych,
i coraz więcej różnych czasów stykało się z sobą,
to wywoływało to koszmarną dezorientację.
Potrzeba synchronizacji zegarów na duże odległości stała się palącą kwestią,
zwłaszcza gdy miasta były połączone pojedynczym torem.
Tu właśnie zaczyna się nowoczesna historia czasu.
Podczas gdy potrzeba synchronizacji zegarów stawała się coraz bardziej krytyczna,
młody fizyk nazywający się Albert Einstein
podjął pracę w urzędzie patentowym w Bernie w Szwajcarii.
Tu miał on wgląd we wszystkie wielkie wynalazki dotyczące czasu.
Patenty wskazywały na nowe i ekscytujące sposoby synchronizowania zegarów
poprzez wymianę sygnałów telegraficznych
lub zegary synchronizowane za pomocą fal radiowych.
To jak synchronizuje się czas,
czym jest czas i jakimi sposobami się go mierzy,
natychmiast stało się dla Einsteina ważne i ekscytujące.
Wkrótce Einstein wstrząsnął światem swoim radykalnym poglądem na naturę czasu.
A te urządzenia mechaniczne dały mu nieoczekiwaną inspirację.
Einstein zdał sobie sprawę, że te próby synchronizacji zegarów,
były czymś więcej niż tylko twórczymi wynalazkami.
Uświadomił sobie bowiem,
że ukazują one głębokie pęknięcie w naszym rozumieniu czasu.
Większość ludzi, postrzega czas w dość prosty, bezpośredni sposób:
tykanie czasu jest takie samo dla wszystkich i wszędzie.
To zdroworozsądkowy obraz
ustanowiony przez ojca współczesnej nauki, Isaaca Newtona.
Dla Izaaka Newtona czas był czymś,
co jest niezmienną własnością wszechświata.
Czas zawsze zmienia się w tym samym tempie.
Czas po prostu biegnie i naprawdę nic nie możemy z nim zrobić.
Obraz czasu Newtona wydawał się sensowny,
ale Einstein zrozumiał, że był on błędny.
Odkrył on, że czas może biec w różnym tempie.
Jakkolwiek dziwnie to brzmi, oznacza to,
że dla mnie czas może nie być taki sam jak dla ciebie.
Odkrycie Einsteina rozbiło Newtonowską koncepcję rzeczywistości.
Einstein powiedział, że czas nie jest etykietką na cały wszechświat,
że czas jest doświadczany indywidualnie.
To co Einstein nam dał, to znacznie bogatsza wizja,
gdzie każdy ma swój własny prywatny czas, biegnący według własnego tempa.
Nie istnieje jeden czas, w sensie uniwersalnego tik-tak,
istnieje wiele czasów.
Einstein doszedł do tej szokującej rewelacji
wykrywając ukryty związek pomiędzy przestrzenią i czasem.
Einstein stwierdził, że istnieje głęboki związek pomiędzy ruchem w przestrzeni
i upływem czasu.
Ujmując rzecz z grubsza,
im więcej masz jednego, tym mniej masz drugiego.
Aby zobaczyć jak to działa, przejedźmy się trochę.
W tym momencie, zmierzam na na północ z prędkością 95 km/h.
To oznacza, że cały mój ruch odbywa się w kierunku północnym.
Ale skręćmy teraz w inną drogę w kierunku północno-zachodnim.
Wciąż jadę 95 km/h,
ale nie przemieszczam się już w takim tempie w kierunku północnym, jak minutę temu.
To dlatego, że część mojego ruchu na północ
została przesunięta i uwspólniona z moim ruchem na zachód.
Einstein zdał sobie sprawę,
że czas i przestrzeń są połączone, prawie w taki sam sposób,
jak północ i zachód.
Tym zaskakującym spostrzeżeniem,
Einstein obalił zdrowo-rozsądkową ideę,
że czas tyka tak samo dla wszystkich.
Wyjaśnię o co mi chodzi.
Ten facet tam mógłby powiedzieć, że w ogóle nie jestem w ruchu.
Ale jestem!
Może i nie poruszam się w przestrzeni,
ale poruszam się w czasie.
Bez względu na wszystko, mój zegarek po prostu ciągle tyka...
...i tyka.
I tak długo, jak długo stoję w bezruchu,
nie poruszam się w przestrzeni.
Einstein mówił, że cały mój ruch odbywa się w czasie.
Ale zobaczmy co się stanie, jeśli pójdę w kierunku tego faceta.
Przejaskrawiliśmy to, ale ponieważ jestem teraz w ruchu,
to facet zobaczy, że mój zegarek tyka wolniej
To dlatego, że z jego perspektywy,
część z mojego wcześniejszego ruchu w czasie
jest przekierowana na mój ruch w przestrzeni.
I nie chodzi tylko o mój zegarek,
jeżeli rzeczywiście wyolbrzymimy ten efekt
będzie on postrzegał, że cały mój ruch,
że mój głos i wszystko co mnie dotyczy, ulega spowolnieniu.
Teraz gdy przestałem się poruszać,
upływ czasu na naszych zegarkach ponownie się zgadza.
To było kluczowe spostrzeżenie Einsteina:
ruch w przestrzeni, wpływa na upływ czasu.
To oszałamiające,
że pomiary czasu pomiędzy nami nie zgadzają się.
Zatem czas nie jest niezależny od nas?
Dlaczego mój pomiar czasu zależy od tego jak się poruszam lub jak ktoś inny się porusza?
Przecież to nie ma żadnego sensu...
Czas biegnie wolniej dla osoby, która się porusza.
To niesamowite.
Nikt przed Einsteinem nawet sobie nie wyobrażał istnienia czegoś takiego.
To była wyjątkowość Einsteina.
Dlaczego nigdy nie widzimy tego efektu w życiu codziennym?
Cóż, przy małych prędkościach jakie mamy na Ziemi,
wpływ ruchu na czas jest tak mały,
że go nie doświadczamy.
Jednak efekt jest rzeczywisty i może być zmierzony.
Aby to zrobić, potrzebne są tylko dwa zegary atomowe i odrzutowiec.
Taki eksperyment przeprowadzono w 1971 roku,
kiedy to wskazania zegara atomowego, który obleciał wokół świat,
naukowcy porównali z zegarem stacjonarnym.
Tak jak Einstein przewidział,
wskazania zegarów nie były już zgodne.
Różnica wynosiła tylko kilkaset miliardowych części sekundy,
ale był to bardzo realny dowód wpływu ruchu na upływ czasu.
Teoria Einsteina została potem przetestowana jeszcze wielokrotnie.
Każdorazowo się sprawdzając.
To naprawdę tworzy fundament naszego rozumienia sposobu działania natury.
Efekty tego, co kiedyś było uważane za niejasne i nieistotne,
są teraz przed naszymi oczami w dzisiejszych technologiach.
Wraz z odkryciem tego nieoczekiwanego związku pomiędzy przestrzenią i czasem,
Einstein zrozumiał, że nie mogą one już być traktowane jak oddzielne pojęcia.
Przestrzeń i czas są z sobą złączone,
w coś, co zaczęto nazywać "czasoprzestrzenią".
Einstein zunifikował koncepcję przestrzeni z pojęciem czasu
w czterowymiarową strukturę nazywaną czasoprzestrzenią.
To połączenie przestrzeni i czasu doprowadziło Einsteina do chyba najbardziej niepojętego wniosku:
wyraźna różnica jaką widzimy pomiędzy przeszłością, teraźniejszością i przyszłością,
może być tylko złudzeniem...
W codziennym życiu, doświadczamy czas jako ciągły przepływ.
Ale równie użytecznym jest myślenie o czasie jako o serii stopklatek lub chwil,
a każde wydarzenie może być traktowane jak odsłanianie tych chwil jedna po drugiej...
...jedna po drugiej...
Jeśli ułożylibyśmy kolejno te wszystkie stopklatki:
każdą chwilę tu na Ziemi,
każdą chwilę obiegu Ziemi wokół Słońca
i każdą chwilę w całym wszechświecie,
to zobaczylibyśmy każde zdarzenie, które kiedykolwiek się zdarzyło lub kiedykolwiek się wydarzy.
Każde miejsce w przestrzeni,
i każdą poszczególną chwilę w czasie:
od narodzin naszego wszechświata w Wielkim Wybuchu, około 14 mld lat temu,
do powstawania gwiazd w naszej galaktyce,
powstania Ziemi 4,5 mld lat temu,
poprzez czasy dinozaurów,
aż po zdarzenia zachodzące na Ziemi dzisiaj jak...
...mnie pracującego w moim biurze.
Postrzeganie czasoprzestrzeni w ten sposób,
doprowadziło Einsteina do obalenia naszego obrazu przeszłości, teraźniejszości i przyszłości.
Aby to poczuć, trzeba pomyśleć o pozornie prostej koncepcji teraźniejszości.
Dla mnie lista zdarzeń, które dzieją się właśnie teraz może obejmować:
wskazanie południa na moim biurowym zegarze,
skok mojego kota z parapetu okna
a także bardzo dalekie wydarzenia takie jak:
lot gołębia w Wenecji w tej właśnie chwili,
uderzenie meteoru w Księżyc
lub eksplozja gwiazdy
w dalekim zakątku wszechświata.
Te i inne wydarzenia, które według mnie dzieją się w tym samym momencie czasu,
ale w różnych rejonach naszego wszechświata,
tworzą to, co intuicyjnie uważam za "teraźniejszość".
Można je sobie wyobrazić jako leżące na jednym plastrze czasoprzestrzeni.
Nazwijmy go "plastrem teraźniejszości".
Zdrowy rozsądek mówi, że ty, ja i wszyscy inni zgodzą się z tym,
co dzieje się lub co istnieje teraz,
chwila za chwilą, za chwilą.
Wszyscy zgadzają się z tym, co znajduje się na danym "plastrze teraźniejszości".
Ale Einstein pokazał, że biorąc pod uwagę ruch,
to zdrowo-rozsądkowe wyobrażenie czasu można wyrzucić do kosza.
Abym mógł to zilustrować, pomyślcie o czasoprzestrzeni jako o bochenku chleba.
Einstein uświadomił sobie, że tak jak istnieją różne sposoby na pocięcie bochenka chleba
na poszczególne kromki,
istnieją też różne sposoby na pocięcie czasoprzestrzeni
na poszczególne "plastry teraźniejszości".
Dlatego, że ruch wpływa na upływ czasu,
ktoś kto jest w ruchu będzie miał inną koncepcję tego co dzieje się teraz,
a więc będzie ciąć ten bochenek na inne "plastry teraźniejszości".
Jego plastry będą przecięte pod innym kątem.
Ta osoba, która się przemieszcza, będzie odchylać ten nóż,
odkrawając te plastry pod innym kątem.
Nie będą one równoległe do plastrów mojego czasu.
Aby poczuć jak dziwaczne są tego skutki,
wyobraźcie sobie kosmitę
tu w galaktyce 10 mld lat świetlnych od Ziemi,
a tam daleko na Ziemi
faceta na stacji benzynowej.
Gdy obydwaj siedzą nieruchomo, nie poruszając się w stosunku do siebie,
ich zegary tykają w tym samym tempie,
a więc są oni w tym samym "plastrze teraźniejszości",
który w poprzek przecina ten bochenek.
Ale zauważcie co się stanie, jeżeli kosmita wskoczy na rower
i pojedzie w kierunku przeciwnym do Ziemi.
Ponieważ ruch spowalnia upływ czasu,
ich zegary nie będą już tykać w tym samym tempie.
A jeśli ich zegary nie będą już zgodne
to ich "plastry teraźniejszości" także przestaną być zgodne.
Plaster "teraz" kosmity przecina bochenek inaczej.
Jest odchylony pod kątem ku przeszłości.
Ponieważ kosmita jedzie w spokojnym tempie,
jego plaster jest odchylony ku przeszłości tylko o drobną wartość.
Ale przy tak ogromnej odległości,
te małe wartości kąta dają ogromną różnicę w czasie.
Więc gdyby kosmita mógł zobaczyć na swoim odchylonym "plastrze teraźniejszości"
to co dzieje się właśnie na Ziemi,
to nie zobaczy już faceta na stacji benzynowej
ani sytuacji sprzed 40 lat kiedy to nasz facet był niemowlakiem.
Zdumiewające, ale "plaster teraźniejszości" kosmity cofnął się jeszcze bardziej:
o ponad 200 lat w historii Ziemi,
i obecnie obejmuje wydarzenia,
które uważamy za odległą przeszłość, jak to
gdy Beethoven kończył swoją 5 symfonię.
Nawet przy stosunkowo niskiej prędkości,
doświadczamy ogromnych rozbieżności naszej teraźniejszości.
tego co dzieje się w tym samym czasie,
gdy rozciąga się to wystarczająco daleko w przestrzeni.
A jeżeli nie jest to wystarczająco dziwne,
to kierunek poruszania się też robi różnicę.
Zobaczcie co się stanie, gdy kosmita zawróci
i pojedzie w kierunku Ziemi.
"plaster teraźniejszości" kosmity jest odchylony ku przyszłości,
a więc obejmuje zdarzenia, które wydarzą się na Ziemi za 200 lat:
być może pra-pra-pra-wnuczka naszego faceta teleportuje się właśnie
z Paryża do Nowego Jorku.
Gdy już wiemy, że twoje "teraz" może być tym, co ja uważam za przeszłość,
lub twoje "teraz" może być moją przyszłością,
a twoje "teraz" jest tak samo ważne jak moje "teraz",
to wyciągamy wniosek, że przeszłość i przyszłość muszą realnie istnieć.
One mogą być twoim "teraz".
Oznacza to, że przeszłość, teraźniejszość, przyszłość...
wszystkie są równie realne,
wszystkie one istnieją.
Jeśli wierzysz prawom fizyki,
to tyle samo rzeczywistości jest w przyszłości i przeszłości,
ile jest w chwili obecnej.
Przeszłość nie przeminęła a przyszłość już... istnieje.
Przeszłość, przyszłość i teraźniejszość istnieją w takim samym sensie.
Tak jak myślimy o przestrzeni jako istniejącej "gdzieś tam",
także o całym czasie powinniśmy myśleć jako "gdzieś tam" istniejącym.
Wszystko, co kiedykolwiek się zdarzyło lub się wydarzy,
wszystko to istnieje.
Od Leonarda da Vinci robiącego ostatnie pociągnięcie pędzla przy obrazie Mony Lisy,
przez podpisanie Deklaracji Niepodległości
i twój pierwszy dzień w szkole,
aż po wydarzenia, które z naszego punktu widzenia, dopiero się wydarzą,
jak np. pierwsze lądowanie ludzi na Marsie.
Tą śmiałą teorią,
Einstein roztrzaskał jedną z najbardziej podstawowych koncepcji
naszego doświadczania czasu.
"Rozróżnienie pomiędzy przeszłością, teraźniejszością i przyszłością",
jak kiedyś powiedział, "to tylko złudzenie, chociaż uporczywe".
Ale jeśli każdy moment w czasie, już istnieje,
to jak mamy wyjaśnić bardzo realne poczucie,
że czas, jak ta rzeka, wydaje się nieustannie płynąć?
Cóż, być może byliśmy oszukiwani, i czas nie płynie.
Może strumień czasu jest bardziej jak zamarznięta rzeka:
gdzie każda chwila jest zamknięta na zawsze w jakimś miejscu
Nawet najbardziej wyjątkowe wytłumaczenie świata
musi mieć związek z upływem czasu.
Fizyka radykalnie pogwałca
nasze codzienne doświadczanie czasu.
Całe nasze doświadczenie z czasem jest zakotwiczone w teraźniejszości.
I wszystko, co kiedykolwiek pojęliśmy to tylko bieżąca chwila.
Nie ma nic w prawach fizyki, co preferuje jedno "teraz" względem innych "teraz".
Tylko z naszego subiektywnego punktu widzenia czujemy, że rzeczy się zmieniają.
Analogicznie do istnienia filmu na celuloidowej taśmie,
można myśleć o wszystkich chwilach jako już istniejących.
Różnica jest taka, że w filmach
światło projektora podświetla każdą przechodzącą klatkę,
a według praw fizyki,
nic nie wskazuje na istnienie jakiegoś projektora, który wyświetla jedną chwilę po drugiej.
Nasze mózgi mogą tworzyć takie wrażenie,
ale w rzeczywistości, to co doświadczamy jako upływ czasu,
może naprawdę być niczym więcej niż iluzją.
Ale jeśli czas, tak jak ta zamarznięta rzeka, nie płynie,
a cały czas "gdzieś tam" jest,
to czy możliwe jest podróżowanie do przyszłości lub przeszłości?
Odlot 50 lat w przyszłość, Lot 24.
Jeśli moglibyśmy podróżować w czasie,
czy byłoby to coś, co wszyscy sobie wyobrażamy?
Przeniósł się w czasie do świata, który dopiero będzie.
Podróżnicy w czasie.
Podejrzewam, że znowu coś pójdzie źle z wehikułem czasu!
Wciśnij przełącznik Jed.
Czy możemy udać się gdziekolwiek chcemy, w dowolny czas?
Spróbujemy podróży w czasie.
Nikt poza Hollywood nie zrobił jeszcze działającego wehikułu czasu,
ale co zaskakujące, podróż w czasie może być możliwa.
Przyjmujemy na pokład, Lot 24 do czarnej dziury Cygnus X-1.
Jednym ze sposobów podróżowania w czasie jest wykorzystanie
dziwnej cechy grawitacji.
Ta znana nam siła, która dociska nasze stopy do gruntu
może mieć ogromny wpływ na czas.
- Cześć! - Witam!
Do zobaczenia później, proszę Pana!
Racja, dużo później.
Więc jak wykorzystać grawitację do zbudowania wehikułu czasu?
Cóż, z teorii Einsteina wynika, że grawitacja,
tak jak ruch, może wpływać na czas.
To tak, jakby grawitacja mogła rozciągnąć czas, spowalniając jego upływ.
Im silniejsze przyciąganie grawitacyjne,
tym bardziej czas spowalnia.
Tu na Ziemi, efekt jest zbyt mały, aby go zauważyć,
ale jednak realnie istnieje.
W porównaiu z kimś mieszkającym na ostatnim piętrze wieżowca,
ktoś mieszkający na parterze doświadcza nieco wolniejszego upływu czasu,
ponieważ grawitacja jest odrobinę silniejsza bliżej ziemi.
Ale gdybyśmy mogli polecieć do czarnej dziury,
wpływ grawitacji na czas byłby ogromny.
Czarne dziury powstają, po zapadnięciu się dużych gwiazd
i mają one ogromną grawitację,
miliony a nawet miliardy razy silniejszą niż ziemska.
Ktoś oglądający twoją podróż w pobliżu czarnej dziury,
zobaczyłby, że czas dla ciebie, dramatycznie zwalnia.
W pobliżu czarnej dziury,
wyglądałbyś dla oddalonego przyjaciela
na poruszającego się powoli,
mówiącego powoli
i biologicznie starzejącego się powoli.
Dla niego mijałyby lata a dla ciebie mogłyby to być tylko minuty.
Więc w zależności od wielkości czarnej dziury
i dystansu zbliżenia się,
gdybym spędził godzinę lub dwie na jej orbicie,
to na Ziemi minęło by około 50 lat!
Odbyłbym podróż do przyszłości Ziemi.
- Witam Pana! - Cześć!
Długo się nie widzieliśmy.
- Podróże w czasie Panu służą! - Dziękuję!
To jest trochę jak źródło młodości.
Więc po powrocie, znajdę się w przyszłości.
Wszyscy postarzeją się o 50 lat,
ale ja będę starszy zaledwie o kilka godzin.
No tak, podróże w przyszłość to jedno.
A co z podróżami do przeszłości?
Cóż, to także może być możliwe,
przy wykorzystaniu czegoś przewidywanego równaniami Einsteina:
tunelu czasoprzestrzennego.
Jeśli tunele czasoprzestrzenne istnieją,
są one jakby skrótami w czasoprzestrzeni,
tunelami, które nie tylko łączą jedno miejsce z innym,
ale także jedną chwilę w czasie, z inną.
Tunel czasoprzestrzenny połączyłby jeden punkt czasoprzestrzeni
z innym jej punktem, wcześniejszym w czasie,
coś w rodzaju metra poprzez czas.
Więc powiedzmy, że chciałbym się cofnąć w czasie
i spotkać siebie samego na początku tego filmu.
Jeżeli taki tunel przyłączyć tu i tam,
to wszystko co muszę zrobić, to nim przejść.
- Hej, dobrze cię znowu zobaczyć! - Dzięki. Dobrze jest wrócić!
Cóż, to byłoby coś dziwacznego.
Ale prawdziwym problemem z podróżą w czasie do przeszłości jest to,
że dość szybko pewne kwestie stają się kłopotliwe.
Myślę o tym, że gdybym coś zmienił w mojej przeszłości,
na przykład zapobiegł spotkaniu się moich rodziców.
Czy to oznacza, że nigdy bym się nie urodził?
Jeśli udasz się do przeszłości, nie będziesz mógł zmienić rzeczy,
o których wiadomo, że są prawdą o przeszłości, bo już się wydarzyły.
Jeśli się cofniesz i zabijesz kogoś kogo uważasz za twojego dziadka,
to będzie to musiał być jakiś inny facet którego wziąłeś za dziadka,
bo wszystko będzie musiało być jakimś cudem spójne,
nawet jeśli w jakiś pokrętny sposób.
Ale jeśli można podróżować do przeszłości,
to dlaczego nie jesteśmy nawiedzani przez turystów z przyszłości?
Chodzi mi o to, pomyślcie -
nie widzimy żadnych podróżników w czasie
przeskakujących do i z naszego świata,
a przynajmniej większość ludzi uważa, że nie widzi,
więc można chyba założyć, że podróż do przeszłości,
po prostu nie jest możliwa,
przynajmniej jeszcze nie.
Ale skoro matematyka jeszcze tego nie wykluczyła,
to nie możemy odrzucić podróży do przeszłości zupełnie.
Nie jest to wcale jasne czy kiedykolwiek stanie się to praktyczną rzeczywistością,
ale przynajmniej jako zasada nie wydaje się to być zakazane.
Według mnie jest to niemożliwe,
ale to uderzające, że my nadal nie jesteśmy w stanie tego stanowczo dowieść.
Chociaż wygląda na to, że podróż do przeszłości jest nieosiągalna,
to co z wynikającym z naszego codziennego doświadczenia faktem,
że czas zdaje się płynąć tylko w jednym kierunku:
ku przyszłości.
Nazywa się to "strzałką czasu".
Strzałka czasu to chyba najbardziej wyrazisty fakt o naszym wszechświecie,
którego całkowicie nie rozumiemy.
To dlaczego żyjemy we wszechświecie,
który ma ukierunkowany czas, jest tajemnicą.
Nie dotyczy to przestrzeni.
W przestrzeni, mogę przejechać z Nowego Jorku do Chicago,
a potem zmienić zdanie i przejechać z Chicago do Nowego Jorku.
Istnieje więc jednokierunkowy aspekt czasu,
którego nie rozumiemy, na podstawowym poziomie.
Dlaczego nie może on płynąć wstecz?
Co to w ogóle znaczy,
że czas płynie do przodu z przeszłości w przyszłość?
Co możemy powiedzieć o tym skąd się bierze strzałka czasu?
Dlaczego widzimy tylko wydarzenia przebiegające w jednym kierunku?
Dlaczego nigdy nie widzimy ich przebiegających wstecz?
Cóż, to musi być kwestia praw fizyki.
Z pewnością nie pozwalają one aby wydarzyło sią coś takiego...
Cóż, właściwie to pozwalają!
Prawa fizyki są równaniami matematycznymi,
którymi opisujemy wszystko
od zachowania się atomów
do wirowania galaktyk.
Zostały one opracowane i potwierdzone
przez stulecia obserwacji i eksperymentów.
Zaskakująco, w prawach fizyki nie ma niczego,
co mówiłoby, że bieg zdarzeń musi zachodzić
w znanej nam sekwencji "do przodu w czasie."
Według tych równań,
wydarzenia równie dobrze mogą biec w odwrotnej kolejności.
Większość równań używanych do opisania tego
co widzimy w otaczającym nas wszechświecie.
nie ma przypisanej strzałki czasu.
Istnieją równania, które działają tak samo dobrze
przy zmierzaniu do przodu w czasie, jak i przy cofaniu się w czasie.
Jest to pewna sprzeczność pomiędzy fizyką,
która zdaje się być całkowicie odwracalna,
a większością naszego życia,
które zdaje się być nieodwracalne.
Chociaż jawnie przeczy to codziennemu doświadczeniu,
prawa fizyki mówią właśnie, że takie dziwaczne rzeczy są możliwe!
Ale jak to możliwe?
Cóż, odpowiedź nie jest tak naciągana, jak mogłoby się wydawać.
Oto dlaczego:
wszyscy wiemy, co się stanie, jeżeli upuszczę ten kieliszek wina.
Pomysł, że ten bałagan może się jakoś cofnąć
i utworzy się z powrotem cały kieliszek z winem w środku
wydaje się absurdalny.
Jednak zgodnie z prawami fizyki,
to może się zdarzyć.
Wszystko co trzeba zrobić, to odwrócić wszystkie wektory prędkości.
Każdy kawałek szkła,
każda kropla wina,
każda cząsteczka i atom cieczy, szkła, stołu i powietrza
ma mieć odwrócony wektor prędkości,
i proszę!
Jeżeli dla praw fizyki jest obojętne czy kieliszek rozbija się czy scala,
to dlaczego nigdy nie widzimy zjawiska scalania?
Jak możemy pogodzić prawa fizyki z naszym codziennym doświadczeniem?
Czegoś musi brakować w naszym rozumowaniu, ale czego?
Co odpowiada za strzałkę czasu?
Tak jak wiele dobrych tajemnic,
ta też prowadzi nas na cmentarz,
w naszym poszukiwaniu wskazówek.
W Wiedniu, w pobliżu miejsc spoczynku
Beethovena, Brahmsa, Schuberta i Straussa,
jest nagrobek 19-to wiecznego austriackiego fizyka Ludwiga Boltzmanna.
Wyryty jest na nim elegancki wzór: S = k log W.
Jest to matematyczne sformułowanie ważnej koncepcji
znanej jako entropia.
Entropia jest miarą czegoś, znanego nam wszystkim:
nieuporządkowania lub przypadkowości.
Jest to ważna idea, ponieważ wszystko we wszechświecie ma tendencję,
przechodzenia od porządku do nieuporządkowania.
Oto sposób, aby uzmysłowić sobie tą ideę.
Weźmy moją książkę, ma ona 569 stron.
Jest bardzo uporządkowana,
po pierwszej stronie, następuje druga, po niej trzecia i tak dalej.
Ale teraz, wydrzyjmy z niej kartki i pozwólmy entropii zrobić swoje.
Jak widzicie, strony stały się bardzo nieuporządkowane.
Powód jest prosty:
jest tylko jeden sposób na upadek z zachowaniem porządku
ale ogromna liczba sposobów na upadek nieuporządkowany,
a zatem, jest o wiele bardziej prawdopodobne,
że upadną w całkowitym bałaganie.
Tego właśnie doświadczamy w naszym życiu codziennym.
Reczy przechodzą od porządku do nieporządku,
w tym przypadku od uporządkowanej książki
do losowo rozrzuconych kartek.
Gdziekolwiek spojrzymy,
widzimy przykłady entropii lub nieporządku,
zwiększających się z upływem czasu:
jajko pęka i rozchlapuje się,
kostki lodu tracą swój regularny kształt gdy topnieją w wodę,
kłęby dymu stają się coraz bardziej rozproszone.
Stany uporządkowane stają się nieuporządkowane
- jak się wydaje - w kierunku zgodnym ze strzałką czasu.
Widzimy, że stopień bałaganu, czy miara nieuporządkowania
wzrasta tylko w jednym kierunku w czasie.
W ten sposób według Boltzmanna, zaczyna toczyć się koło historii.
Więc może to jest odpowiedź.
Może strzałka czasu pochodzi z tendencji natury
do ewoluowania w kierunku coraz większego nieporządkowania.
To na pewno wygląda na postęp,
jest tylko jeden mały problem z takim rozumowaniem.
Ponieważ prawa fizyki nie rozróżniają pomiędzy przyszłością i przeszłością,
entropia powinna wzrastać nie tylko w kierunku przyszłości, ale także przeszłości.
A to jest bez sensu.
To tak, jakby powiedzieć, że entropia powinna wzrastać
w każdym kierunku, w którym patrzymy.
Patrząc w czas wstecz powinna ona rosnąć,
i tak samo patrząc w czas do przodu powinna rosnąć.
Oznaczałoby to, że strony mojej książki najpierw byłby nieuporządkowane
a potem połączyłby się, tworząc starannie ułożoną książkę w moich rękach.
A kiedy ostatni raz ktoś widział, żeby coś takiego się stało?
Jak nasze codzienne doświadczenia mogą być tak sprzeczne z prawami fizyki?
Musi tu być jakiś element układanki, którego brakuje.
Jeśli mamy pewność, że przeszłość musiała być bardziej uporządkowana,
i że wszystko zmierza do nieporządku zgodnie z równaniem entropii,
to czy oprócz praw fizyki, jest coś jeszcze, co to wyjaśnia?
Cóż, pomyślmy o odbiciu piłki bejsbolowej.
Prawa fizyki mogą nam pomóc przewidzieć, gdzie piłka upadnie,
ale te prawa nie są wszystkim czego potrzebujemy.
Puszczając film od tyłu widać,
że potrzeba także pewnych warunków wstępnych,
takich jak jak wymagana siła uderzenia piłki.
Jeżeli prawa fizyki nie dają nam wyjaśnienia strzałki czasu,
to być może trzeba szukać wcześniej, w warunkach początkowych wszechświata.
To przenosi naszą uwagę z powrotem do Wielkiego Wybuchu.
Gdyby historia wszechświata była jak film, który wyświetlamy od tyłu,
to zobaczylibyśmy tym większe uporządkowanie im bardziej byśmy się cofnęli w czasie.
Stopniowo, dzisiejszy wszechświat z miliardami galaktyk skupionych tu i ówdzie,
zamieniłby się na powrót w chmury gazu i pyłu, z których kiedyś powstały.
Te chmury gazu i pyłu, zbliżałyby się coraz bardziej do siebie.
Tak więc, jeśli cofalibyśmy się jeszcze dalej w przeszłość,
to kurczyłyby się one do coraz mniejszej objętości.
Aż w końcu dotarlibyśmy do miejsca gdzie się to zatrzymuje.
Jeśli to reprezentuje całą przestrzeń i każdą chwilę czasu, to zauważymy,
że po prostu nie ma już więcej przestrzeni i czasu przed tym momentem.
Zatem pierwotnym źródłem uporządkowania i niskiej entropii,
musi być sam początek wszechświata: Wielki Wybuch.
Wielki Wybuch to wysoce uporządkowany stan.
To prawdopodobnie najbardziej uporządkowane zdarzenie w całej fizyce.
I stąd, wszystko to co działo się potem,
było wzrostem nieuporządkowania.
To co dał nam Wielki Wybuch, to powód,
dla którego wszechświat wygląda inaczej,
gdy patrzymy do tyłu, niż wtedy gdy patrzymy do przodu w czasie.
Co więcej, kiedy wrócimy do początków,
wszechświat nie powinien wyglądać inaczej niż dziś, ale być bardziej uporządkowany.
Dlaczego entropia była niska?
Nie wiemy.
Ale przynajmniej wiemy,
że u zarania wszechświata,
entropia była niska.
Stąd możemy rozumieć, że to Wielki Wybuch ustawił
strzałkę czasu na swojej drodze.
Można to sobie wyobrazić jako nakręcany zegar.
Tak jak energia zgromadzona w sprężynie nakręconego zegara
uwalnia się przy jego rozkręcaniu się,
wszechświat rozkręca się począwszy od Wielkiego Wybuchu,
stając się coraz bardziej nieuporządkowany.
Nasz wszechświat był zapoczątkowany przy niezwykle uporządkowanym stanie.
I to właśnie odpowiada za to, że czas zdaje się mieć kierunek.
Jeszcze nie wiemy dlaczego nasz Wszechświat wystartował
z wysoce uporządkowanym stanem,
ale fakt, że tak było, oznacza,
że przy każdym rozbiciu kieliszka,
jest kontynuowane coś co zostało rozpoczęte miliardy lat temu.
Kieliszek rozbija się ale nie scala,
ponieważ podlega naturalnemu dążeniu
od porządku do nieładu,
które zaczęło się w Wielkim Wybuchu.
Gdybyśmy kiedykolwiek przenieśli się z przeszłości do przyszłości.
To wszystko, co zobaczymy wokół nas, wszystkie zmiany,
od powstawania gwiazd, do naszego życia,
to wszystko będzie trochę zjawiskami pobocznymi -
surferami unoszącymi się na fali rosnącej dezorganizacji we wszechświecie,
która określa różnicę między przeszłością i przyszłością.
Zatem to Wielki Wybuch mógł odcisnąć strzałkę czasu na naszym wszechświecie,
i wszystko, co się do tej pory wydarzyło,
może być po prostu dążeniem do jeszcze większego nieuporządkowania,
rozpoczętym tym zdarzeniem -
13,7 miliarda lat temu.
Ale jeśli czas miał początek
a nieuporządkowanie ciągle wzrasta,
to czy to oznacza, że czas będzie miał koniec?
Jaki będzie wszechświat w dalekiej, dalekiej przyszłości?
Ostatnie odkrycia rzucają nowe światło na to pytanie.
Siła eksplozji Wielkiego Wybuchu
gwałtownie wyrzuciła przestrzeń na zewnątrz.
W wyniku czego, do dzisiaj, wszechświat wciąż się rozszerza.
Do niedawna, większość ludzi sądziła, że ekspansja musi zwolnić.
Myśleliśmy o wypełnionej galaktykami przestrzeni,
jako o czymś w rodzaju samochodu jadącego po autostradzie.
"Słuchacie WUNI, gwiezdnych odgłosów kosmosu!"
Jeżeli kierowca zdejmie nogę z gazu,
to samochód stopniowo zwalnia.
Myśleliśmy podobnie: że wszechświat się rozszerza,
ale w coraz wolniejszym tempie.
Ale co zaskakujące, astronomowie odkryli,
że ekspansja wszechświata nie zwalnia tempa.
Ona przyspiesza.
To tak, jakby ktoś nie zabrał nogi z pedału gazu,
ale go docisnął, powodując włączenie turbo dopalacza.
I to powoduje, że ekspansja wszechświata przyspiesza coraz bardziej.
Ekspansja będzie w przyszłości nadal przyspieszać, a nie zwalniać.
To wbrew wszystkiemu co zwykliśmy na ten temat myśleć.
Będzie to miało bardzo dziwne konsekwencje dla przyszłości.
Ponieważ ekspansja naszego wszechświata przyspiesza,
to w dalekiej przyszłości, za około 100 mld lat,
wszystkie inne odległe galaktyki znikną z naszego pola widzenia.
Będzie to wyglądało,
jakby nasza galaktyka
była pośrodku nicości.
W rezultacie tego nasi potomkowie będą w strasznej rozterce.
Światło odległych galaktyk musi tak długo podróżować aby do nas dotrzeć,
że gdy na nie patrzymy, to właściwie spoglądamy w przeszłość.
Więc w dalekiej przyszłości, gdy już te odległe galaktyki nie będą widoczne,
astronomowie stwierdzą, że przeszłość,
w kryteriach kosmicznych,
jest poza zasięgiem.
Jeżeli chodzi o koniec istnienia czasu,
to jedna z teorii sugeruje, że być może
kosmos zdominują czarne dziury.
Potem jednak i one wyparują,
nie pozostawiając nic więcej, niż przypadkowe cząstki
dryfujące w przestrzeni.
W dalekiej przyszłości,
w której wszystko się rozpadło i wszystko się jakoś rozłożyło,
nie będzie zmian.
A bez zmian, tak naprawdę, nie będziemy mieli,
wyraźnego odczucia upływu czasu.
Jeżeli zdarzenia nie zachodzą,
to doprawdy nie wiadomo,
jak można sobie chociaż wyobrazić, że istnieje czas.
Nie można nawet powiedzieć,
jaki kierunek czasu jest do przodu a jaki do tyłu.
W bardzo realnym sensie,
pewnego dnia czas sam utraci swoje znaczenie.
Około 350 lat temu, Isaac Newton,
który był jednym z pierwszych, myślących naukowo o czasie,
napisał, że on nie potrzebuje definiować czasu,
ponieważ jest to coś "dobrze wszystkim znanego".
Ale starając się pogodzić nasze doświadczanie czasu z jego prawdziwą naturą,
byliśmy zmuszeni zakwestionować niektóre z naszych
najgłębiej osadzonych przekonań.
Teraz już wiemy, że każde zdarzenie zmierza od uporządkowania do nieładu,
nawiązując tym do samego Wielkiego Wybuchu,
i dając nam strzałkę czasu.
Powszechne odczucie, że tylko jeden prawdziwy czas rządzi wszechświatem,
ustępuje wizerunkowi, w którym czas jest inny dla każdego z nas.
Upływ czasu, który wydaje się nam tak samo prawdziwy jak płynąca rzeka,
może nie być niczym więcej niż iluzją.
Przeszłość, teraźniejszość i przyszłość,
mogą razem istnieć na równorzędnych zasadach.
Nasze codzienne doświadczanie czasu
zawsze wywiera potężny wpływ.
Nadal będziemy sobie wyobrażać, że czas jest uniwersalny,
że przeszłość przeminęła a przyszłość dopiero będzie.
Ale z powodu naszych odkryć naukowych,
możemy też spojrzeć poza własne doznania i zauważyć,
że jesteśmy częścią znacznie bogatszej i nieznanej rzeczywistości.
Tłumaczenie i napisy: Quantum Leap Engineer