Tento text pochádza výlučne z knihy:
Struktura Vesmíru (2. vydání) - Čas, Prostor a Povaha reality /r. 2012 od Brian Greene.
Čas
Špeciálna a obecná teória relativity otriasla univerzalitou a jednotou času. Tieto teórie nás šokujú rovnako ako vesmír, ktorý popisujú, pretože aj keď podľa našich predstáv, čas všetkým ľuďom odbíja rovnako, každému človeku ubieha inak. Môj čas sa nemusí zhodovať s časom, ktorý ste práve namerali na vašich hodinkách vy.
Prax nás od začiatku učí, že minulosť sa od budúcnosti líši. Budúcnosť predstavuje pestrú paletu možností, no minulosť je spútaná v jednu vec, ktorá sa už stala. Cítime, že do istej miery môžeme formovať budúcnosť, no minulosť sa nám javí ako nedotknuteľná. A medzi minulosťou a budúcnosťou je pojem súčasnosti, časového stanovišťa, ktoré sa znovu a znovu oživuje od jedného okamžiku k druhému, rovnako ako obrázky filmu, ktoré sa tiahnu intenzívnym svetlom projektoru a stávajú sa chvíľkovou prítomnosťou. Ako sa nám zdá, čas ubieha v nekonečnom, perfektne rovnomernom rytme a dosahuje prchavého cieľa nazývaného prítomnosť s každým úderom bubeníkovej paličky. Skúsenosti s časom nás naučili, že existuje akýsi jeden smer plynutia času.
Plynutie času
Naozaj čas plynie? Ak áno, čo vlastne plynie? A ako rýchlo plynie táto "časová látka"? Má čas smer (šípku)? Priestor žiadnu šípku nemá. Astronaut môže letieť hore-dole, doľava-doprava, dopredu-dozadu. Tak kde sa vzala šípka času?
Plynie čas?
Z pohľadu vnímanej bytosti vyzerá odpoveď jednoznačne. Keď píšem tieto slová, jasne cítim, že čas ubieha. S každým úderom do klávesnice ustupuje jedna prítomnosť ďalšej. I keď vy, čítate tieto slová, bezpochybne cítite, že vaše očí snímajú slovo za slovom. Lenže fyzici si už na čase veľakrát vylámali zuby, pretože ešte nikto z nich nenašiel medzi zákonmi fyziky jediný presvedčivý dôkaz, ktorý by plynutie času podporoval. Z Einsteinových poznatkov poskytuje nepriamy dôkaz, že čas neplynie. Aby sme tomu pochopili, pozrime si obrázok 1.1.
obrázok 1.1.
Krajce chleba tvoria prítomnosti daného pozorovateľa. Každý rez predstavuje priestor v čase. Keď rozvinieme tento pohľad do logického extrému, tak každý rez predstavuje celý vesmír v danom momente. Celý chlieb predstavuje vesmír na púti časom od jeho minulosti až k budúcnosti. Ak by ste sa chceli pozrieť bližšie, mohli by ste chlieb zväčšiť a pozorovať všetko na planéte Zem. Mohli by ste vidieť Alexandra Veľkého, Aristotela, Leonarda da Vinci ako dokončuje posledným ťahom štetca Monu Lisu. Keby ste pokračovali v prehliadaní obrázkov, videli by ste svoju babičku, ako si hrá ako malé dievčatko, svojho otca, ktorý nastupuje v prvý deň do školy. Ešte viac doprava by ste videli samých seba ako čítate tento riadok. Možno by ste otáčali ďalej a dostali by ste sa až ku konci našej hviezdy, kedy sa nafúkne ako veleobor.
Cit pre tok času si môžeme predstaviť ako filmový projektor. Svetlo, ktoré osvetľuje jeden časový plátok za druhým, privádza tento plátok k chvíľkovému životu do prítomnosti a následne ho uvrháva do tmy minulosti.
Je to úplne postavené na hlavu. Špeciálna relativita, na ktorej pracoval Einstein, hovorí, že každá prítomnosť je tak skutočná ako každá iná. Einstein veril, že realita zahŕňa minulosť, prítomnosť a budúcnosť rovnako a že tok času je fiktívny.
Ilúzia minulosti, prítomnosti a budúcnosti
Aby sme pochopili, ako funguje Einsteinov pohľad, potrebujeme definíciu reality. Keď premýšľam o realite, ktorá existuje v tejto chvíli, tak si v duchu predstavujem zamrznutú momentku (obrázok) celého vesmíru práve teraz. Napríklad odbitie polnoci - moja mačka vyskakujúca z okna, prvý ľúč svetla osvetľujúci Dublin, hluk na tokijskej burze, spojenie dvoch určitých vodíkových atómov v Slnku. Odohráva sa to práve teraz. Čiže existuje v mojom obrázku Karol Veľký? Nie. Existuje tam Nero? Nie. Existuje niekto narodený v roku 2500? Nie. Nikto z týchto ľudí neexistuje v mojom pozastavenom obrázku vesmíru. Toto je realita v danej chvíli. Nenechajte sa zmiasť realitou, pretože všetko, čo práve teraz vidíte, je minulosť. Svetlu trvá istý čas, kým sa dostane do vašich očí. Čokoľvek vidíte práve teraz sa vlastne už stalo. Ak čítate z monitora tieto riadky vo vzdialenosti 30cm, tak ich vidíte ako vyzerali pred miliardtinou sekundy. Ak sa rozhliadate po normálnej izbe, vidíte ju ako vyzerala pred 10 - 20 miliardinami sekundami. Keď sa pozriete na Mesiac, tak 1,25 sekundy a keď na Slnko, tak ho vidíte ako vyzeralo pred 8 minútami.
Newtonova predstava absolútneho priestoru a času obsahuje zamrznutý obrázok vesmíru každého pozorovateľa v danej chvíli. Každého prítomnosť je rovnaká prítomnosť, čím sa záznamy všetkých zhodujú. Problém je, že pozorovatelia pohybujúci sa oproti sebe majú odlišné predstavy toho, čo existuje v danú chvíľu a teda majú odlišné predstavy o realite.
Pri pohyboch pozorovateľov normálnymi rýchlosťami, s ktorými sa každý deň stretávame je uhol medzi ich rezmi malý - obrázok 2.1.
obrázok 2.1.
Preto si nevšimnete rozpor svojej prítomnosti s prítomnosťou iných ľudí. A preto sa v špeciálnej teórií relativity budeme zameriavať na to, čo by sa dialo pri rýchlosti svetla. Výsledné efekty budú väčšie ako na obrázku 2.2., kde sa chlieb zväčšil a tým pádom sa zväčšila aj medzera na konci dvoch prítomností.
obrázok 2.2.
Čo je veľmi dôležité pre pochopenie je, že jednotlivci pohybujúci sa oproti sebe i normálnymi rýchlosťami, budú mať stále odlišnejšie názory na svoju prítomnosť, keď budú od seba vzdialenejší.
Aby sme boli konkrétní, predstavte si mimozemšťana v lodi vzdialenej 10 miliárd svetelných rokov od vás. Keďže ste obaja v kľude, zhodnete sa na prítomnosti. Jeho prítomnosť je rovnaká ako vaša. Avšak mimozemšťan sa ľoďou začne pohybovať 16 km/hod od vás. Tým, že sa začal pohybovať sa jeho zrezanie vesmíru pootočí (obrázok 3.1.). Táto zmena nemá skoro žiadny vplyv na jeho blízke okolie. Avšak má veľký dopad na vaše okolie, na vás. Udalosti na planéte Zem, patriaceho na jeho zoznam prítomnosti, sa podľa vás stali pred 150 rokmi! Podľa jeho poňatia prítomnosti, ktoré je rovnako tak správne ako to vaše, ešte pred chvíľou súhlasilo s vaším - ste sa ešte nenarodili. Keby sa pohyboval rovnakou rýchlosťou k vám, uhol pootočenia by bol opačný (obrázok 3.2.) a jeho prítomnosť by sa zhodovala s tým, čo by ste vy nazývali budúcnosťou o 150 rokov neskôr. Podľa jeho prítomnosti by ste už nemali byť súčasťou tohto sveta. A keby mimozemšťan letel rýchlosťou 1600 km/hod (pomalšie ako concord), tak by jeho prítomnosť zahrňovala udalosti, ktoré sa stali podľa vás pred 15 000 rokmi alebo po. Záleží, či sa pohybuje k vám alebo od vás.
obrázok 3.1.
obrázok 3.2.
Prekvapujúce je to, že nič z toho nevytvára paradox/rozpor, pretože čím je niečo ďalej, tým dlhšie trvá svetlu, než danú vzdialenosť urazí. Mimozemšťan by nemohol napríklad zabrániť atentátu na A. Lincolna. Nemohol by ho zachrániť, pretože pri tak veľkých vzdialenostiach by trvalo veľmi dlho, kým by sa sem informácia o plánovanom atentáte dostala.
Rovnaké je to ohľadne otázky budúcnosti. Napríklad, kto sa stane slovenským prezidentom v roku 2103. Je viac než pravdepodobné, že kandidát sa ešte nenarodil, tobôž sa nerozhodol ani kandidovať. Lenže ak sa by sa mimozemšťan začal pohybovať rýchlosťou 10,5 km/hod, jeho rez prítomnosťou (jeho poňatie, čo existuje práve teraz), zahrňuje voľbu prezidenta 22. storočia. Niečo, čo sa nám javí zatiaľ nerozhodnuté sa už pre neho stalo.
Uvedené príklady zdôrazňujú dve základné veci. Relativistické efekty sa stanú zjavné až pri rýchlosti svetla alebo pri veľkých vzdialenostiach aj malými rýchlosťami. Po druhé, príklad nám dáva nahliadnuť, či je časopriestor (chlieb) entita alebo iba pojem, abstraktné spojenie priestoru práve teraz s jeho históriou alebo domnelou budúcnosťou. Vidíte, že mimozemšťanove zastavené obrázky v mysli toho, čo sa deje práve teraz sú pre neho tak reálne ako tie naše pre nás. Takže by sme boli poriadni obmedzenci, keby sme do pohľadu, čo tvorí realitu, nezahrnuli aj jeho pohľad. Jediné obmedzenie pochádza z rychlostného limitu svetla, čomu v grafickému znázorneniu pripadá maximálny uhol pootočenia 45°/-45°.
Zkúsenosť a tok času
Ak uvažujeme týmto spôsobom, tak udalosti, nepozerajúc sa na to, kedy sa z určitého pohľadu stali, proste sú. Všetky existujú. Naveky obývajú svoje body v časopriestore. Nie je tu žiadny tok času. Ak ste sa skvele bavili na Silvestra 2005, stále sa bavíte, pretože ide o jednu nemennú polohu v časopriestore. Je ťažké prijať takýto popis, pretože sme dogmaticky zvyknutí rozlišovať medzi minulosťou, prítomnosťou a budúcnosťou. Naše zážitky sa hrnú skrz rezy. Akoby naša myseľ poskytovala svetlo projektoru, ako sme popisovali vyššie, takže okamžiky oživnú akonáhle sú ožiarené mocou vedomia. Vjem plynúci od jedného okamžiku k druhému sa rodí z nášho vedomého rozpoznávania zmien v myšlienkach, pocitoch a vnímania. A postupnosť zmien, akoby vykazovala spojitý pohyb, rozvíja sa do súvislého príbehu.
Bez nároku na psychologickú alebo neurologickú presnosť, si môžeme predstaviť ako by sme zažívali tok času v skutočnosti, keby neexistoval. Aby ste pochopili, čo tým mienim, predstavte si, že si na vašom DVD spúšťaťe "Vesničko má středisková", ale prehrávač vykazuje chyby. Náhodne skáče dozadu a dopredu (jeden snímok filmu je nasledovaný za druhým z úplne inej časti filmu). Otík je doma v Prahe a následne doma v chalupe, nechce k Turkovi, ale teraz sedí so sluchátkami na ulici hlavného mesta, strih, teraz dostal ranu, že strkať si použitú zápalku opäť do krabičky sa nevypláca. Keby ste sa na film pozerali prvýkrát, len ťažko by ste takémuto poskladanému filmu chápali. Lenže Otík, Turek ani ostatní herci nemajú s filmom žiadny problém a to preto, lebo sú vo vesmíre, kde majú nárok na psychologickú alebo neurologickú presnosť. Zastavíte DVD na nejakom obrázku a spýtate sa postáv na ich myšlienky a vzpomienky, odvetia tak akoby sa film prehrával na funkčnom prehrávači. Keby ste sa spýtali Otíka, či ho trochu nemiatlo, že sa v okamžiku presunul zo svojej chalupy do paneláku, asi by sa na vás díval trochu divne. V ktorejkoľvek časti filmu majú herci stále tie isté myšlienky, ktoré v ňom mali vždy. A hlavne by im tie myšlienky a pocit navodzovali pocit, že čas hladko a spojito plynie dopredu.
Zamyslite sa nad tým ešte trochu, pretože príklad so svetlom oživujúcim okamžiky je problematický ešte z iného dôvodu. Ak by svetlo projektoru odvádzalo svoju prácu správne a ožiarilo daný okamžik - dajme tomu úder polnoci na Silvestra 2005 - čo by pre tento okamžik znamenalo uchýliť sa do temna? Ak by bol okamžik osvetlený, znamenalo by to vlastnosť okamžiku, vlastnosť tak večnú a nemennú ako všetko, čo sa v ten okamžik prihodilo. Prejsť osvetlením - "obživnúť", prebudiť sa v súčasnosti, stať sa "súčasnosťou" a potom zaľahnúť v minulosť, bolo tým, čo už bolo - značí zažiť zmenu. Lenže pojem zmeny nemá vzhľadom k okamžiku žiadny význam. Zmena by musela nastať časom, zmena by sa vyznačovala uplynutím doby, ale o aký pojem času by mohlo ísť? Zo samotnej definície, nezahŕňa okamžik plynutie času, aspoň nie ten čas, ktorý si uvedomujeme - pretože okamžiky proste sú, sú surovinou času, nemenia sa. Určitý okamžik v čase sa nemôže meniť z rovnakého dôvodu ako sa nemôže pohybovať poloha konkrétneho miesta priestorom. Keby sa miesto v priestore pohlo, šlo by o iné miesto v priestore. Keby ste zmenili okamžik v čase, bol by to už iný okamžik. Intuitívna predstava svetla projektoru, ktorý dáva život každému novému teraz, proste v prísnej previerke neobstojí.
Každý okamžik je osvetlený a tak to i zostáva. Každý okamžik existuje. Sám Einstein mal problémy prijať takto zásadné zmeny v pohľade, hoci tá ona zmena vzišla z jeho vlastných poznatkov. Einstein povedal, že problém teraz ho vážne trápil. Einstein: "Plynutie času z minulosti do budúcnosti je len ilúzia".
