Ce este timpul?

La o primă vedere am putea avea impresia că întrebarea “ce este timpul” nu prea are sens deoarece toţi suntem familiarizaţi cu această noţiune, toţi suntem afectaţi de timp şi avem impresia că semnificaţia lui este una banală. Dar nu este aşa. Mulţi gânditori şi oameni de ştiinţă s-au străduit să dea o definiţie timpului dar de cele mai multe ori acesta a rămas un mister. Unul dintre gânditorii secolelor trecute spunea “nimic nu mă intrigă mai mult decât spaţiul şi timpul şi totuşi nimic nu mă nelinişteşte mai puţin deoarece nu mă gândesc la ele”. Adică deşi noţiunile de timp şi spaţiu sunt interesante şi oarecum de nepătruns, nu întotdeauna le dăm importanţă deoarece ne-am obişnuit cu ele, prin urmare le considerăm ca fiind ceva firesc.

http://www.youtube.com/watch?v=T3HOS0b1yZE

În fizică timpul este foarte studiat şi i se acordă o mare importanţă după cum vom vedea în cele ce urmează.Înainte să ne aventurăm în lumea astrofizicii este bine să ştim că de foarte multe ori simţul nostru practic nu va funcţiona atunci când vine vorba de înţelegerea unor fenomene întâlnite în acest domeniu. Cu alte cuvinte ne va fi greu să acceptăm sau să înţelegem unele fenomene deoarece legile după care funcţionează universul la scară mare sau la mărimi subatomice sunt foarte diferite de lumea în care trăim noi oamenii. Dar cu cât lucrurile sunt mai neobişnuite cu atât descoperim un univers deosebit de captivant şi intesant. Adevărul este că perceţia noastră despre spaţiu şi timp (spun spaţiu şi timp deoarece aceste noţiuni sunt inseparabile, după cum vom vedea imediat) este ciudată sau putem spune că nu este corectă. Dar să vedem cum s-a ajuns la o asemenea afirmaţie.

Pentru noi timpul trece liniar, este universal, adică dacă pe Pământ au trecut două ore atunci înseamnă că oriunde, în orice colţ al universului au trecut tot două ore. Pe această linie a timpului nu putem să ne mişcăm decât înainte, nu putem să mergem înapoi în trecut, nu putem să ne transpunem în viitor. Aceasta era şi viziunea lui Newton despre timp. Newton a lucrat, printre altele, la definirea conceptului de gravitaţie. Pentru el gravitaţia reprezenta o forţă care ne ţine legaţi de planetă pentru ca să nu fim azvârliţi în spaţiu, o forţă care ţine planetele pe orbită. Poate vă întrebaţi de ce am sărit de la timp la gravitaţie. Răspunsul este mai mult decât fascinant. Şi uite că nu se poate să vorbim despre timp fără să nu îl pomenim pe Einstein. Dacă pentru Newton timpul era liniar, pentru Einstein timpul este relativ, timpul are bucle, timpul trece diferit în funcţie de locul unde ne aflăm. În teoria relativităţii, Einstein face unele afirmaţii uimitoare: spaţiul şi timpul sunt strâns legate, de fapt ele sunt unite; gravitaţia care l-a intrigat atât de mult pe Newton nu mai este privită ca o simplă forţă ci acum ea înseamnă curbura spaţiului şi a timpului!Probabil o să spuneţi că intr-adevăr sună foarte frumos dar cum putem înţelege acest fenomen? Vom face o analogie tocmai pentru a ne forma un punct de vedere cât mai corect.De exemplu dacă luăm o membrană de cauciuc iar în mijlocul ei plasăm o sferă grea vom observa că suprafaţa membranei este deformată sub acţiunea greutăţii sferei. Acum dacă lansăm o bilă de rulment pe membrană vom vedea că bila este atrasă spre sferă şi bila va începe să se mişte circular în jurul sferei. Dacă înlocuim membrana cu spaţiul cosmic, sfera cu soarele iar bila cu Pământul, obţinem o imagine a gravitaţiei, o imagine a deformării pe care masa o exercită asupra sapţiului şi timpului din jurul ei.

Curbura spaţiu-timp în apropierea unui obiect masiv

Imaginile pe care le vedeţi sunt foarte bune pentru a ne ajuta să întelegem mai bine semnificaţia curburii spaţiului şi a timpului dar analogia nu este perfectă deoarece vedem doar deformarea spaţiului şi o vedem doar sub greutatea soarelui sau a Pământului, în vreme ce deformarea spaţiului şi a timpului are loc de jur împrejurul acestor corpuri masive.

Ceea ce mi se pare fascinant este faptul că timpul este influenţat de prezenţa materiei, chiar mai mult, timpul este o manifestare a materiei! Dar cum afectează prezenţa materiei trecerea timpului? Cel mai bine putem vedea dacă analizăm o gaură neagră.

Gaură neagră devorând o stea

Aceste obiecte exotice au un comportament foarte interesant. O gaură neagră este ca o prăpastie, în care odată ce ai căzut nu mai poţi ieşi din ea. Nici măcar lumina (care are cea mai mare viteză posibilă în universul nostru) nu poate să învingă imensa atracţie gravitaţională pe care un asemenea monstru o degajă. Din moment ce gravitaţia este atât de puternică ne putem închipui că spaţiul şi timpul sunt foarte afectate de prezenţa găurii negre. O echipă de astronauţi care s-ar aventura prin spaţiul cosmic şi ar staţiona în apropierea unei găuri negre ar observa lucruri de necrezut. Dacă unul dintre astronauţi ar coborî tot mai aproape de o gaură neagră, cei din nava spaţială ar vedea cum ceasul colegului lor işi încetineşte mişcările, adică timpul trece mult mai încet pentru colegul lor astronaut decît pentru cei aflaţi pe navă. De fapt cu cât astronautul se apropie de steaua întunecată cu atât ceasul lui va bate mai încet până când cei de pe navă vor vedea că ceasul s-a oprit, timpul a încetat să mai existe.Pentru nefericitul astronaut care a fost capturat de gaura neagră lucrurile stau foarte diferit. În doar câteva secunde el va fi absorbit de steaua întunecată şi va trimis în inima ei, unde cel mai sigur trupul lui va fi rupt în bucăţi şi transformat în atomi sub acţiunea gravitaţiei. Dar dacă astronautul ar putea scăpa cumva din această închisoare şi s-ar întoarce pe Pământ ar observa că deşi el a petrecut doar câteva secunde în gaura neagră, pe Pământ s-au scurs câteva zeci sau chair sute de mii de ani. Cu alte cuvinte astronautul nostru a făcut o călătorie în timp.

Conform teoriei relativităţii nu doar prezenţa materiei are influenţă asupra trecerii timpului ci şi mişcarea. De fapt dacă ne-am afla într-un tren fără geamuri, în aşa fel încât să nu putem vedea afară, nu ne-am da seama dacă trenul respectiv este în repaus sau are o mişcare uniform accelerată. Şi nu ne-am da seama dacă trenul execută o mişcare accelerată sau se află într-un câmp gravitaţional. Dacă am putea să călătorim cu viteze apropiate de cea a luminii am observa că pe măsură ce creştem viteza tot mai aproape de 300.000 km/s masa noastră ar creşte enorm, până la infinit iar timpul ar încetini, la fel ca în apropierea unei găuri negre. Descoperirile lui Einstein permit oricărei persoane să afirme ca se află în repaus în timp ce restul lumii trece pe lângă ea. De exemplu dacă eu şi o prietenă facem o excursie în spaţiu cosmic şi, având imbrăcăminte de cosmonaut, ne aventurăm puţin prin spaţiu iar eu nu mă deplasez deloc, o voi vedea pe prietena mea că ea se mişcă. Acelaşi lucru poate să spună şi ea: eu mă mişc şi ea se află într-o stare de repaus. Deşi pare imposibil ca aceste evenimente să aibă loc ele sunt cât se poate de reale! La fel ar putea fi, undeva în viitor, şi alt concept legat de timp: călătoria în timp.

Călătoria în timp

Când ne gândim la o posibilă călătorie în timp, de obicei ne imaginăm cum ar fi dacă ne-am întoarce în propriul nostru trecut. Dar oare o asemenea întoarcere în trecut este posibilă? Ştim din teoria relativităţii că spaţiul se curbează, putem să ne deplasăm în mai multe direcţii prin spaţiu şi atunci ne întrebăm oare timpul nu este la fel? Răspunsul este afirmativ iar in acest caz putem lua în calcul călătoria în timp. În momentul de faţă nu există legi ale fizicii care să interzică practicarea călătoriei în trecut sau viitor dar deocamdată nu avem mijloacele necesare pentru o asemenea acţiune. Oamenii de ştiinţă au câteva idei despre condiţiile în care s-ar putea realiza o aşa numită „maşină a timpului”. Găurile negre ar putea fi o soluţie numai că întâmpinăm unele probleme. O călătorie print-o stea întunecată este destul de riscantă deoarece forţele gravitaţionale imense ar sfâşia corpul oricărui cosmonaut care ar încerca să intre în ea şi în plus prezenţa unui om ar destabiliza gaura neagră şi în momentul respectiv ea s-ar închide, făcând imposibilă trecerea într-un alt moment din timp. Chiar dacă am reuşi să trecem peste aceste obstacole, totuşi gaura

neagră oferă doar un „bilet” pentru dus, reîntoarcerea parcurgând acelaşi drum fiind imposibilă. Deci aceste obiecte exotice nu sunt chiar ideale pentru o asemenea călătorie.O altă posibilitate pentru a face o călătorie în timp este oferită de găurile de vierme. Fizicienii spun că aceste ciudăţenii există în realitate, numai că pentru a le controla am avea nevoie de cantităţi imense de energie şi nu orice fel de energie ci ar fi necasară o energie negativă. (Energia negativă nu este acelaşi lucru cu energia întunecată). Problema este că energia negativă se găseşte foarte greu în natură deoarece are efect repulsiv, ea respinge materia pe care o cunoaştem noi iar ideea creării energiei negative nu este chiar una fericită deoarece aceasta se obţine foarte greu şi deocamdată este prezisă doar de teorie.

Găuri de vierme

Dar dacă nu ne-am orienta spre lumea microscopică, acolo nu am găsi nimic care să ne ajute? Răspunsul este că am găsi mai mult decât ne-am aştepa. Deşi la nivel macrocosmic timpul şi spaţiul par a fi netede şi neîntrerupte, la nivel subatomic lucrurile stau foarte diferit. Cu cât ne apropiem mai mult de lumea cuantică, cu atât

putem să observăm regiuni tot mai mici iar la acest nivel spaţiul şi timpul parcă o iau razna. În lumea cuantică orice este posibil. Aici călătoria în timp este o joacă de copii. Electronii se deplasează dispărând dintr-un loc şi reapărând într-altul şi pot să existe în mai multe locuri în acelaşi timp. Oricât de ciudat şi incredibil ni s-ar părea acest fenomen pentru lumea microscopică este un eveniment normal şi acest lucru ar trebui să ne bucure deoarece modul şocant de funcţionare al particulelor subatomice face ca lumea în care trăim să fie sigură şi stabilă. Aici putem întâlni găuri de vierme minuscule care sunt create pentru un timp foarte scurt ca apoi să dispară. Fizicienii teoreticieni au mers atât de departe cu gândirea încât au presupus că este posibil ca aveste găuri de vierme să fie manipulate de civilizaţii foarte avansate care au capacitatea de a manipula cantităţi imense de energie şi astfel ei ar putea mări găurile de vierme până la dimensiuni utilizabile astfel încât să călătorească ei spre noi.

Unii oameni de ştiinţă au propus ca soluţie pentru călătoria în timp găsirea şi manipularea corzilor cosmice (acestea sunt diferite de corzile din teoria corzilor), care şi-au început existenţa odată cu Big Bangul, iar acum ar trebui să aibă dimensiuni colosale. Dacă am putea să ciocnim două asemenea corzi am putea de asemenea să rupem barierele timpului. Dar şi în acest caz întâlnim o serie de obstacole. Pentru a manevra aceste corzi cosmice, în cazul în care există (sunt prezise de teorie), am avea nevoie de energia pe care o posedă o jumătate de galaxie, energie de care nu dispunem în momentul de faţă. Toate aceste scenarii sunt destul de îndepărtate de noi dar se pare ca o călătorie în timp nu este imposibil de efectuat.

Navă spaţială executând o călătorie prin timp

Dacă vorbim de călătoria în trecutul nostru, oricât de frumos ar părea la început, ajungem să ne confruntăm cu o serie de paradoxuri cum ar fi:

Paradoxul bunicului – adică dacă ne-am întoarce în trecut în era dinozaurilor de exemplu şi din greşeală am modifica ceva, am ucide un animal care este rudă îndepărtată de-a oamenilor, ne-am ucide strămoşul şi atunci specia umană ar înceta să mai existe (cel puţin teoretic).

Paradoxul sexual – adică dacă mă întorcem în trecut este posibil să mă îndrăgostesc de tata sau bunicul (mama, bunica), fără să-mi dau seama, înainte ca eu să mă nasc, şi atunci ce se întâmplă ci mine, încetez să mai exist?

Paradoxul informaţiei – în acest caz este posibil ca cineva din viitor care a construit o maşină a timpului să se întoarcă în trecut şi să dea secretul călătoriei în timp propriei persoane mai tinere. Asta înseamnă că informaţia vine din viitor ceea ce e paradoxal deoarece ea nu are origine din moment ce maşina timpului deţinută de omul de ştinţă mai tânăr nu a fost creată de sine însuşi ci aceasta i-a fost dată de persoana lui din viitor.

Astfel se pare că dacă legile fizicii nu interzic o deplasare în trecut, conduita morală ar putea să se opună. Oamenii de ştiinţă au căutat soluţii care să atenueze aceste conflicte şi au venit cu unele idei salvatoare. Aşadar este posibil să existe legi ale naturii care să ne împiedice să ne ucidem părinţii înainte ca noi să ne naşte şi să ne oprească să întreprindem acţiuni care ar putea schimba istoria. O altă variantă posibilă este dată de luarea în considerare a universurilor paralele. Adică dacă ne-am deplasa în propriul trecut, ne-am întoarce într-un univers paralel care coincide cu al nostru unde am găsi oameni care sunt identici din punct de vedere genetic cu persoana noastră dar nu am fi noi. Astfel am putea să facem tot ce ne dorim deoarece propriul nostru trecut este în siguranţă.