Czas jest wszystkim, co znamy, ale trudno go zdefiniować i zrozumieć. Nauka, filozofia, religia i sztuka mają różne definicje czasu, ale system jego pomiaru jest dość spójny. Czym jest czas tak naprawdę?
Każdy zegar opiera się na sekundach, minutach i godzinach. Podczas gdy definicje tych jednostek zmieniły się na przestrzeni dziejów, ich korzenie sięgają starożytnego Sumeru. Czy czas w ogóle można zamknąć w jakąś definicję?
Czym jest czas – naukowa definicja czasu
Fizycy definiują czas jako postęp zdarzeń z przeszłości do teraźniejszości i w przyszłość. Jeżeli system jest niezmienny, to jest ponadczasowy. Czas może być uważany za czwarty wymiar rzeczywistości i być wykorzystywany do opisu zdarzeń w przestrzeni trójwymiarowej. Nie jest to coś, co możemy zobaczyć, dotknąć lub posmakować, ale możemy zmierzyć jego upływ.
Jak? Wystarczy spojrzeć na definicję sekundy.
Jedna sekunda to czas równy 9 192 631 770 okresom promieniowania odpowiadającego przejściu między dwoma poziomami F=3 i F=4 struktury nadsubtelnej stanu podstawowego atomu cezu (133Cs).
Czytaj też: Natrafili na dziecko z usuniętymi kończynami. Mógł to być element rytuału
Czytaj też: Czy istnieją równoległe wszechświaty?
Strzałka czasu
Równania fizyki działają równie dobrze bez względu na to, czy czas posuwa się do przodu w przyszłość (czas pozytywny), czy do tyłu w przeszłość (czas negatywny). Jednak czas w świecie przyrody ma jeden kierunek zwany strzałką czasu. Pytanie, dlaczego czas jest nieodwracalny, jest jedną z największych tajemnic nauki.
Jednym z wyjaśnień jest to, że świat, który obserwujemy podąża za prawami termodynamiki. Drugie prawo termodynamiki stwierdza, że w układzie zamkniętym entropia (stopień nieuporządkowania materii) pozostaje stała lub wzrasta. Jeżeli Wszechświat jest uważany za układ zamknięty, to jego entropia nigdy nie może się zmniejszyć. Innymi słowy, Wszechświat nie może wrócić do dokładnie tego samego stanu, w którym znajdował się wcześniej. Czas nie może poruszać się do tyłu.
Czytaj też: Nietoperze przewidują przyszłość, choć w zaskakujący sposób
Dylatacja czasu
W klasycznej fizyce, czas jest wszędzie taki sam. Zegary zsynchronizowane pozostają niezmienne. Wiemy jednak, że szczególna i ogólna teoria względności Einsteina wykazuje, że czas jest względny. Co to znaczny? Mniej więcej tyle, że czas zależy od układu odniesienia.
Może prowadzić to do dylatacji czasu, gdzie czas między zdarzeniami staje się dłuższy (rozszerzony). Dzieje się tak przy prędkościach bliskich prędkości światła. Zegary poruszające się pracują wolniej niż stacjonarne, a efekt jest wyraźniejszy w miarę zbliżania się do prędkości światła. Zegary w rakietach lub na orbicie rejestrują czas wolniej od tych na Ziemi. Miony rozpadają się wolniej podczas opadania, a eksperyment Michelsona-Morleya potwierdził rozszerzanie i zwężanie czasu oraz jego dylatację.
Podróże w czasie
Podróże w czasie oznaczają przemieszczanie się do przodu lub do tyłu do różnych punktów w czasie. W teorii jest to podobne do przemieszczania się między różnymi punktami w przestrzeni. Ale wcale nie trzeba wehikułu czasu, by podróżować w czasie. Skakanie do przodu występuje w naturze. Astronauci na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej (ISS) skaczą do przodu, gdy wracają na Ziemię z powodu jej wolniejszego ruchu w stosunku do stacji.
Idea podróżowania w czasie do tyłu stwarza jednak pewne problemy. Jednym z problemów jest przyczynowość, czyli zależność przyczyny i skutku. Cofnięcie się w czasie może wywołać paradoks czasowy. Klasycznym przykładem jest paradoks dziadka. Zgodnie z nim, jeżeli cofniesz się w czasie i zabijesz dziadka, zanim urodzi się twoja matka lub ojciec, możesz zapobiec własnym narodzinom. Wielu fizyków uważa, że podróżowanie w czasie do przeszłości jest niemożliwe. Istnieją jednak rozwiązania paradoksów czasowych, takie jak podróżowanie między wszechświatami równoległymi lub punktami rozgałęzień.
Czytaj też: Zaginiony bliźniak Księżyca? Astronomowie natrafili na trop
Postrzeganie czasu
Ludzki mózg jest przystosowany do śledzenia upływu czasu. Jądra nadskrzyżowaniowe są regionem odpowiedzialnym za rytmy okołodobowe. Neurotransmitery i leki wpływają na postrzeganie czasu. Substancje chemiczne, które pobudzają neurony w pewien sposób przyspieszają czas, podczas gdy inne go spowalniają. Mówimy jednak o percepcji upływu czasu, a nie jego realnym biegu. Co to oznacza? W pewnych schorzeniach, sytuacjach lub po zażyciu konkretnych substancji, może się wydawać, że czas płynie szybciej. To jednak tylko wrażenie – nasz odbiór czasu.
Czas wydaje się zwalniać podczas sytuacji zagrożenia. Naukowcy z Balyor College of Medicine w Houston przekonują, że mózg tak naprawdę nie przyspiesza, ale ciało migdałowate staje się bardziej aktywne. Jest to region mózgu, który sprawia, że wspomnienia stają się bardziej aktywne. Gdy tworzy się więcej wspomnień, czas wydaje się wydłużać.
To samo zjawisko wyjaśnia, dlaczego starsi ludzie wydają się postrzegać czas jako płynący szybciej niż w przeszłości, gdy byli młodzi. Psychologowie uważają, że mózg tworzy więcej wspomnień o nowych doświadczeniach niż o tych znanych. Ponieważ w późniejszym okresie życia powstaje mniej nowych wspomnień, czas wydaje się płynąć szybciej.
Czytaj też: Nie wierzysz w skuteczność maseczek? Sprawdź tę animację
Czytaj też: Prawdopodobnie tych gwoździ użyto do ukrzyżowania Jezusa
To wszystko jednak dotyczy subiektywnego poczucia upływu czasu – każdy może mieć inne.
Początek końca czasu
Czas miał swój początek. Punktem wyjścia jest moment 13,799 mld lat temu, kiedy doszło do Wielkiego Wybuchu. Możemy mierzyć kosmiczne promieniowanie tła jako mikrofale z Wielkiego Wybuchu, ale nie ma żadnego promieniowania sprzed tego momentu. Jednym z argumentów za początkiem czasu jest to, że gdyby rozciągał się on w nieskończoność wstecz, niebo nocne byłoby wypełnione światłem starszych gwiazd.
Czy czas kiedyś się skończy? Nie znamy odpowiedzi na to pytanie. Gdyby Wszechświat rozszerzał się w nieskończoność, czas trwałby dalej. Gdyby doszło do kolejnego Wielkiego Wybuchu, nasza linia czasu zakończyłaby się i doszłoby do swoistego restartu. W eksperymentach na cząstkach elementarnych nie wydaje się prawdopodobne, aby Wszechświat stał się ponadczasowy. Ale jak będzie? Czas pokaże.
