Prima pagină Ştiinţă

Masina timpului

descopera@mpg.ro | 25.07.2007 |
Masina timpului     Masina timpului + zoom
Galerie foto (1)

Timpul ne insoteste pretutindeni, amintindu-ne de unicitatea fiecarei clipe a trecerii noastre prin Univers. Dar ce este timpul in esenta sa? Avea dreptate Einstein cand spunea ca timpul este relativ? Sa fie posibila calatoria in timp?

De milenii, cei mai straluciti savanti si oameni de stiinta au incercat sa rezolve una dintre cele mai mari enigme ale umanitatii: natura timpului. Are timpul un inceput? Va ajunge vreodata la un sfarsit? De ce se misca doar intr-o directie? Si ce este de fapt timpul? Albert Einstein a rasturnat toate teoriile existente cand, la inceputul secolului XX, a demonstrat ca timpul este relativ si ca depinde de miscare si de gravitatie. Teoria sa revolutionara a deschis calea catre studiul gaurilor negre, al gaurilor de vierme si asupra calatoriilor in timp.

Astazi, la inceput de secol XXI, majoritatea fizicienilor sunt convinsi ca acceptia comuna a timpului care se scurge ireversibil, zi de zi, este complet gresita si ca, in curand, vom avea instrumen­tele teoretice si practice necesare descoperirii adevaratei naturi a timpului, o natura mult mai subtila si mai complexa decat cea pe care o banuiam. Timpul lui Einstein Timpul este anonimul care ne aluneca printre degete, luand cu el intreaga noastra existenta. Fiecare stie ce este timpul deoarece il simte cum trece – acesta este, probabil, cel dintai aspect al experientei umane.

La fel de adevarat este insa ca aceasta trecere este perceputa diferit de catre fiecare individ. Timpul psihologic nu este la fel de obiectiv ca timpul fizic. Albert Einstein spunea ca „o ora petrecuta in compania unei fete dragute trece mult mai repede decat o ora petrecuta pe scaunul unui dentist.“ Poate ca de aceea au aparut ceasurile – modul stiintific de a masura timpul obiectiv, in afara trairilor personale. Acum cateva sute de ani, oamenii presupuneau ca timpul si spatiul sunt pur si simplu date de Dumnezeu. Sf. Augustin din Hippo a remarcat faptul ca „incercarea de a defini timpul se manifesta prin insiruirea unor cuvinte ce se vor pierde fara a reusi, insa, sa contureze un portret al acestuia.“

Demonstratia lui Albert Einstein conform careia timpul este relativ a fost un adevarat soc si pentru comunitatea stiintifica, si pentru cea religioasa. Pe scurt si pe intelesul tuturor, esenta teoriei este ca „timpul meu nu este acelasi cu timpul tau, daca ne miscam diferit.“ Daca iei, de exemplu, un avion de la Bucuresti la Cape Town, vei fi in contratimp cu cateva nanosecunde (nanosecunda este a miliarda parte dintr-o secunda) fata de cei ramasi pe loc.

Mai precis, durata calatoriei va fi un pic diferita daca o masori tu in avion, fata de cea indicata de ceasul Aeroportului Otopeni. Deci intervalul de timp dintre doua puncte stabile nu este fix, ci depinde de contextul in care este masurat. Deformarea timpului prin miscare se numeste efect de dilatatie si poate fi demonstrata folosind ceasuri atomice. Intr-un faimos experiment din 1971, doi fizicieni au instalat intr-un satelit care urma sa se invarta in jurul Pamantului doua ceasuri atomice. Ele au inregistrat o diferenta de 59 de nanosecunde fata de ceasurile de pe Pamant – exact cum prezicea teoria lui Einstein.

Teoria lui Albert Einstein s-ar confirma si mai convingator daca am detine tehnologia necesara pentru a depasi viteza luminii (300.000 km/s) – lucru care astazi este irealizabil, tinand de domeniul fizicii teoretice sau al SF-ului. In sfarsit, ipotetic vorbind, daca am atinge aceasta viteza, consecintele ar fi cel putin ciudate: de exemplu, am putea calatori cu o racheta timp de doi ani pana la cea mai apropiata stea, urmand ca apoi sa ne reintoarcem pe Pamant, unde i-am gasi pe cei dragi mai batrani cu 14 ani decat i-am lasat. Acesta se numeste „efectul gemenilor“: daca un membru al unei perechi de gemeni ar pleca in calatorie, la inapoiere cei doi nu ar mai avea aceeasi varsta.

 
Ambiguitatea timpului
In afara de miscare, mai exista un mod de a dilata timpul – gravitatia. Timpul curge cu atat mai incet, cu cat gravitatia este mai mica. Acest fenomen poate fi demonstrat daca punem ceasuri in rachete sau daca, de exemplu, masu­ram frecventa vibratiilor din timpul exploziei unei cladiri, la baza si la varful acesteia. Pe Terra, acest efect este minuscul, dar daca ne-am apropia de o gaura neagra, timpul ar deveni din ce in ce mai greoi, pana cand, la intrarea in aceasta, ar ingheta cu totul. Se pare ca in interiorul gaurii negre se afla punc­tul fara intoarcere, eternitatea, timpul fara de timp si spatiul fara de spatiu.

Alta ambiguitate e aceea ca, din moment ce timpul este diferit pentru observatori diferiti, notiunile de „acum“ sau de „prezent universal“ nu mai au nici un sens. In viata de zi cu zi, impartim timpul in trecut, prezent si viitor, dar acestea sunt doar niste etichete menite sa ne puna ordine in viata. Din punctul de vedere al fizicii moderne, in loc de a spune ca „doar timpul prezent este real, pentru ca se intampla acum“, mai corect ar fi sa ne gandim la toate evenimentele din trecut si viitor ca si cum s-ar petrece acum.

Ramane un mister, daca admitem ca fizicienii au dreptate, de ce percepem timpul ca pe ceva ce trece moment cu moment. Filosofii si fizicienii cerceteaza de milenii daca scurgerea timpului este un efect fizic, sau o iluzie. Ceea ce se stie sigur este ca in fizica nu exista nimic care sa corespunda unui flux sau unei miscari a timpului. Sunt unii care ar putea spune ca, desi conceptele de trecut si viitor nu au un sens universal, cu siguranta exista o distinctie in timp intre directia spre trecut si directia spre viitor. Ei ar argu­menta ca suntem totusi inconjurati de procese care au o directie in timp: oa­me­nii imbatranesc, focul se aprinde, arde, apoi se stinge. Insa acestora fizicienii le pot raspunde ca la mijloc se afla o lege fundamentala a naturii – caldura paraseste corpurile calde si intra in corpurile reci.

Cand punem mai multe cubulete de gheata intr-un pahar cu whisky, nu ne astep­tam ca lichidul sa inceapa sa clocotea­sca. In­tregul Univers pare a fi supus unei degradari termice continue si ireversibile: toate sursele sale de energie – asemenea stelelor – se consuma si mor. Toate proce­sele din Cosmos se hranesc din resturile de energie ale Big Bang-ului, pana cand aceasta va fi epuizata in intre­gi­me, moment in care Universul va muri. Daca acceptam aceasta teorie – tri­bu­tara cosmologiei clasice a Big Bang-ului –, atunci putem spune ca moartea termica a Universului va insemna si moartea spatiului si a timpului.

Toate lucrurile care au un inceput ajung la un sfarsit. Daca timpul s-a nascut o data cu Big Bang-ul, neexistand un inainte, daca credem, asemenea Sf. Augustin, ca „lumea a fost facuta cu timp, nu in timp“, atunci e logic ca timpul sa se termine la un moment dat. Aceasta teorie are insa, si in fizica, si in filosofie, numeroase critici si alternative.

5 intrebari si raspunsuri despre timp
1. Are timpul un inceput? Ce se intampla inainte sa apara timpul? A intreba ce a fost inainte de aparitia timpului este similar cu a intreba cam cat de la nord este situat Polul Nord. Stephen Hawking remarca: „Polul Nord marcheaza cea mai inde­par­tata limita geografica a Pamantului, dar Pamantul nu se termina practic acolo.“ In acelasi mod, timpul poate avea o limita extrema, Big Bang-ul. Teoria cosmologica a Big Bang-ului a oferit un raspuns despre cum s-au zamislit spatiul si timpul. Ultimele teorii din fizica sustin insa ca timpul nu ar avea inceput sau sfarsit, intrucat Universul s-ar afla intr-o eterna miscare de extindere/dilatare si restran­ge­re/contractie. Potrivit lor, nu ar fi existat un singur Big Bang, ci o infinitate. 
 
2. Putem intoarce timpul inapoi? Multi scriitori de literatura SF au sugerat ca sageata timpului poate fi aruncata si spre trecut, si spre viitor. Stiintific vorbind, insa, in lumina celor mai noi teorii din fizica, rasturnarea timpului ar fi posibila doar daca Universul s-ar extinde la maximum, adica la infinit, si apoi ar incepe, brusc, sa se contracte. In acest caz, ne-am confrunta cu urmatoarele consecinte: apa ar curge in sus, oamenii ar intineri, iar stelele ar absorbi toata caldura si lumina. Existenta ar avea sens invers, iar oamenii ar fi instabili din punct de vedere mental. Practic, ar fi tot lumea noastra, numai ca lucrurile s-ar petrece pe dos. Pana acum, orice incercare de a descrie din punct de vedere fizic modelul timpului care inverseaza Universul a esuat.

3. Este posibila intoarcerea in timp cu o viteza mai rapida decat a luminii? Teoretic, daca am putea depasi bariera luminii, am putea sa vizitam trecutul. Conform teoriei relativitatii, daca ai incerca sa accelerezi un corp cu viteza luminii, acesta ar deveni foarte greu. In masa lui ar intra din ce in ce mai multa energie, in timp ce energia necesara pentru cresterea vitezei ar sca­dea cantitativ. Ar fi nevoie de o cantitate uriasa de energie pentru a atinge viteza luminii, ceea ce actualmente este imposibil.

4. Exista ceva care sa poata calatori mai repede decat lumina? Teoria relativitatii nu exclude posi­bi­litatea unei calatorii cu viteze superioa­re celei a luminii. Fizicienii au descoperit tahionii – particule ipotetice care pot circula in timp mai repede decat lumina. Ei ar putea fi folositi pentru a calatori in trecut. Totusi, ma­rea majoritate a comunitatii stiintifice este sceptica in privinta existentei tahionilor.

5. Exista timpul in realitate? Spatiul si timpul sunt notiuni de baza ale fizicii. Multe teorii explica fenomene si formule plecand de la aceste notiuni. Spatiul si timpul sunt miezul multor structuri. Dar ce sunt ele cu adevarat nu stie nimeni.


Foto: Guliver, Defenselink, Mediafax


FACTS


Unitatile de masurare a timpului
Attosecunda
Este a miliarda parte dintr-o miliardime de secunda. O attosecunda reprezinta cel mai scurt interval de timp care are nume. O miscare din interiorul ato­mu­lui dureaza o attosecunda, acest fapt fiind observat de catre cercetatorii de la Universitatea Tehnica din Viena in cadrul unui experiment cu raze laser.
Picosecunda
Este a mia parte dintr-o miliardime de secunda. In apa (H2O), legatura dintre atomii de hidrogen se rupe si se reface la interval de cateva picosecunde.
Microsecunda
Este a miliona parte dintr-o secunda. Dupa ce fitilul dinamitei a ars, sunt suficiente 24 de microsecunde pentru ca aceasta sa explodeze. Un liliac poate percepe ecourile la un interval de doar 2 microsecunde. Secunda
O pulsatie a inimii unui om dureaza in jur de o secunda. Ritmul batailor inimii este diferit la fiecare persoana, dar in mod normal au loc intre 50 si 100 de batai pe minut.
Ora
In medie, o persoana consuma intr-o ora aproximativ 350.000 jouli de energie. In biologie, cea mai rapida reproducere a celulelor prin diviziune dureaza o ora.
Ziua
Timpul aproximativ in care Pamantul se invarteste o data in jurul axei sale. Mai precis, miscarea de rotatie dureaza 23 de ore, 56 de minute si 4 secunde.

 
CALATORIA IN VIITOR
Intr-un anumit sens, calatorim in viitor – dar secunda cu secunda, pe masura ce trece timpul. Teoria relativitatii spune, insa, ca am putea ajunge mult mai repede intr-un anumit moment din viitor, daca am calatori cu viteza luminii. De exemplu, daca am dispune de un aparat care ar atinge 300.000 km/s, am ajunge in anul 3000 intr-un singur an. Teoretic este posibil, practic e inca imposibil.


CALATORIA IN TRECUT
Gandul, masina a timpului care se afla la dispozitia fiecaruia dintre noi, ne transporta zilnic in trecut, prin intermediul amintirilor. Totusi, calatoria in trecut este diferita de cea in viitor si e mult mai greu de realizat. Pentru a reusi, ar trebui sa facem un salt in spatiu-timp, iar apoi ar trebui sa stim sa tinem sub control si sa exploatam bizarele deformari ale gravitatiei – intrucat totul s-ar petrece pe dos.


Who`s Who in Time
Galileo Galilei (1564-1642) A fost primul om de stiinta care a demonstrat ca timpul este un parametru-cheie in legile miscarii. Legenda spune ca, in timpul unei plicticoase slujbe religioase, Galilei se juca penduland un felinar si astfel a descoperit principiul ceasului cu pendul, in iunie 1637.

Issac Newton (1642-1727) Si-a fondat teoria despre timp in anul 1686. A considerat ca intregul Univers este aidoma unui mecanism de ceasor­nic si ca partile acestuia se misca cu precizie ma­te­matica, stabilita de legi fixe si previzile. Timpul lui Newton este absolut si univer­sal, acelasi pentru toata lumea, si nu de­pinde de modul in care se misca indivizii.

Alexander Friedman (1888-1925) A demonstrat ca un univers infinit aflat in continua expansiune poate avea un inceput localizat in timp – reluand astfel ideea Sf. Augustin. Modelul matematic prin care explica expansiunea Universului este prima teorie in care se foloseste termenul de Big Bang.

Albert Einstein (1879-1955) A revolutionat ideile lui Newton. A demonstrat ca timpul nu este absolut si universal, ci e relativ. Astfel, timpul tau si timpul meu nu sunt aceleasi daca ne miscam diferit, pentru ca timpul se dilata prin miscare. Einstein mai spunea ca „trecutul, prezentul si viitorul sunt doar iluzii.“

Hermann Minkowski (1864 -1909) A aratat ca teoria lui Einstein despre relativitatea timpului implica o legatura inexorabila intre timp si spatiu – notiuni ce nu pot fi separate. Minkowski afirma ca „de acum inainte, timpul si spatiul in sine sunt sortite sa se vestejeasca pana vor ajunge simple umbre.“

John Archibald Wheeler (n. 1911) Este fizicianul care a inventat si a definit exact termenul de gaura neagra. El considera gaurile negre niste tesaturi infinite ale timpului – portaluri spre eternitate. „Timpul este modalitatea prin care natura a facut ca lucrurile sa nu se intample toate deodata“, spunea el.

 
Tag-uri: Masina timpului