Czym jest czas? Proste wyjaśnienie

Artur Debata / Getty Images

Fizycy definiują czas jako postęp zdarzeń od przeszłości do teraźniejszości i do przyszłości. Zasadniczo, jeśli system się nie zmienia, jest ponadczasowy. Czas można uznać za czwarty wymiar rzeczywistości, używany do opisu wydarzeń w przestrzeni trójwymiarowej. Nie jest to coś, co możemy zobaczyć, dotknąć lub posmakować, ale możemy zmierzyć jego przejście.

Strzała Czasu

Bogdan Vija / EyeEm / Getty Images

Równania fizyki działają równie dobrze niezależnie od tego, czy czas przesuwa się do przodu (czas dodatni), czy wstecz do przeszłości (czas ujemny). Jednak czas w świecie przyrody ma jeden kierunek, zwany strzałka czasu . Pytanie, dlaczego czas jest nieodwracalny, jest jednym z największych nierozwiązanych pytań w nauce.

Jednym z wyjaśnień jest to, że świat przyrody podlega prawom termodynamiki. The druga zasada termodynamiki stwierdza, że ​​w izolowanym systemie entropia systemu pozostaje stały lub wzrasta. Jeśli wszechświat uważany jest za układ izolowany, jego entropia (stopień nieuporządkowania) nigdy nie może się zmniejszyć. Innymi słowy, wszechświat nie może powrócić do dokładnie tego samego stanu, w jakim był wcześniej. Czas nie może się cofnąć.

Dylatacja czasu

zhuyufang / Getty Images

W mechanice klasycznej czas jest wszędzie taki sam. Zsynchronizowane zegary pozostają w zgodzie. Jednak ze szczególnej i ogólnej teorii względności Einsteina wiemy, że czas jest względny. Zależy to od układu odniesienia obserwatora. Może to spowodować dylatacja czasu , gdzie czas między zdarzeniami wydłuża się (wydłuża) im bliżej prędkości światła. Poruszające się zegary działają wolniej niż zegary stacjonarne, przy czym efekt staje się wyraźniejszy w miarę zbliżania się zegara ruchomego prędkość światła . Zegary w odrzutowcach lub na orbicie rejestrują czas wolniej niż te na Ziemi, cząstki mionowe rozkładają się wolniej podczas upadku, a Eksperyment Michelsona-Morley potwierdzone skrócenie długości i wydłużenie czasu.

Podróż w czasie

MARK GARLICK / SCIENCE PHOTO LIBRARY / Getty Images

Podróż w czasie oznacza przemieszczanie się do przodu lub do tyłu do różnych punktów w czasie, podobnie jak przemieszczanie się pomiędzy różnymi punktami w przestrzeni. Przeskakiwanie do przodu w czasie występuje w naturze. Astronauci na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej przeskakują w czasie, gdy wracają na Ziemię z powodu jej wolniejszego ruchu względem stacji.

Pomysł cofnąć się w czasie jednak stwarza problemy. Jedną z kwestii jest przyczynowość lub przyczyna i skutek. Cofanie się w czasie może spowodować paradoks czasowy. Klasycznym przykładem jest „paradoks dziadka”. Zgodnie z paradoksem, jeśli cofniesz się w czasie i zabijesz dziadka przed narodzinami matki lub ojca, możesz zapobiec własnemu narodzinom. Wielu fizyków uważa, że ​​podróż w czasie do przeszłości jest niemożliwa, ale istnieją rozwiązania paradoksu czasowego, takie jak podróżowanie między równoległe wszechświaty lub rozgałęzione punkty.

Postrzeganie czasu

Catherine Falls Commercial / Getty Images

Ludzki mózg jest przystosowany do śledzenia czasu. Jądra nadskrzyżowaniowe mózgu to obszar odpowiedzialny za rytmy dobowe lub okołodobowe. Ale neuroprzekaźniki i leki wpływają na postrzeganie czasu. Substancje chemiczne, które pobudzają neurony, dzięki czemu działają szybciej niż normalnie, przyspieszają czas, podczas gdy zmniejszone odpalanie neuronów spowalnia percepcję czasu. Zasadniczo, gdy czas wydaje się przyspieszać, mózg rozróżnia więcej zdarzeń w przedziale. Pod tym względem czas naprawdę wydaje się lecieć, gdy się dobrze bawi.

Czas wydaje się zwalniać w sytuacjach kryzysowych lub niebezpieczeństwach. Naukowcy z Baylor College of Medicine w Houston twierdzą, że mózg tak naprawdę nie przyspiesza, ale ciało migdałowate staje się bardziej aktywne. Ciało migdałowate to obszar mózgu, który tworzy wspomnienia. Gdy pojawia się więcej wspomnień, czas wydaje się przeciągać.

To samo zjawisko wyjaśnia, dlaczego starsi ludzie wydają się postrzegać czas jako płynący szybciej niż wtedy, gdy byli młodsi. Psychologowie uważają, że mózg tworzy więcej wspomnień z nowych doświadczeń niż tych znanych. Ponieważ w późniejszym życiu powstaje mniej nowych wspomnień, czas wydaje się płynąć szybciej.

Początek i koniec czasu

Fotografia Billy'ego Currie / Getty Images

Jeśli chodzi o wszechświat, czas miał początek. Punktem wyjścia było 13,799 miliardów lat temu, kiedy Wielki Wybuch wystąpił. Możemy zmierzyć kosmiczne promieniowanie tła jako mikrofale z Wielkiego Wybuchu, ale nie ma żadnego promieniowania o wcześniejszym pochodzeniu. Jednym z argumentów przemawiających za pochodzeniem czasu jest to, że gdyby rozciągał się w nieskończoność wstecz, nocne niebo byłoby wypełnione światłem starszych gwiazd.

Czy czas się skończy? Odpowiedź na to pytanie jest nieznana. Gdyby wszechświat rozszerzał się w nieskończoność, czas trwałby dalej. Jeśli nastąpi nowy Wielki Wybuch, nasza linia czasu dobiegnie końca i zacznie się nowy. W eksperymentach fizyki cząstek losowe cząstki powstają z próżni, więc nie wydaje się prawdopodobne, aby wszechświat stał się statyczny lub ponadczasowy. Tylko czas powie.

Kluczowe punkty

• Czas to postęp wydarzeń z przeszłości w przyszłość.
• Czas płynie tylko w jednym kierunku. Można poruszać się w czasie do przodu, ale nie do tyłu.
• Naukowcy uważają, że tworzenie pamięci jest podstawą postrzegania czasu przez człowieka.

Źródła

• Carter, Rito. Księga ludzkiego mózgu . Wydawnictwo Dorling Kindersley, 2009, Londyn.
• Richards, E.G. Czas mapowania: kalendarz i jego historia . Oxford University Press, 1998, Oksford.
• Schwartz, Herman M. Wprowadzenie do szczególnej teorii względności , McGraw-Hill Book Company, 1968, Nowy Jork.