Nasza percepcja up\u0142ywu czasu opiera si\u0119 na interakcji z otoczeniem pozostawiaj\u0105cej \u015blady w naszej pami\u0119ci. Potrafimy odr\u00f3\u017cni\u0107 \u015blad pami\u0119ciowy \u2013 wspomnienie od aktualnego doznania zmys\u0142owego. To tworzy poj\u0119cie przesz\u0142o\u015bci i umo\u017cliwia kategoryzacj\u0119 naszych dozna\u0144\/zdarze\u0144 jako poprzedzaj\u0105cych lub nast\u0119pczych, prowadz\u0105c przy powtarzalno\u015bci do koncepcji przyczyny i skutku. Takie doznania s\u0105 stale odbierane z otaczaj\u0105cego nas \u015bwiata zdominowanego przez ci\u0105g\u0142e zmiany i ruch. Percepcja ruchu tworzy poj\u0119cie czasu i jest podstawowym mechanizmem przystosowawczym wi\u0119kszo\u015bci zwierz\u0105t. Nasze zmys\u0142y dzia\u0142aj\u0105 dzi\u0119ki ruchowi i zmianom. Nawet obserwacja nieruchomego krajobrazu jest mo\u017cliwa dzi\u0119ki mimowolnym ruchom oka a unieruchomienie ga\u0142ek ocznych szybko prowadzi do \u015blepoty. Ruchy mimowolne ga\u0142ek ocznych umo\u017cliwiaj\u0105 ci\u0105g\u0142e pobudzanie kom\u00f3rek \u015bwiat\u0142oczu\u0142ych siatk\u00f3wki na granicach \u015bwiat\u0142o-cie\u0144 obrazu rzutowanego przez soczewk\u0119 oczn\u0105. Podobnie s\u0142yszenie wymaga ci\u0105g\u0142ego pobudzania kom\u00f3rek w\u0142oskowatych w narz\u0105dzie Cortiego naszego ucha, przez fale d\u017awi\u0119kowe. Nasz m\u00f3zg jest stale pobudzany sygna\u0142ami nerwowymi pochodz\u0105cymi z ca\u0142ego organizmu, w tym ze zmys\u0142\u00f3w informuj\u0105cych o bod\u017acach zewn\u0119trznych, r\u00f3wnie\u017c kontroluj\u0105cych ruch naszego cia\u0142a w ci\u0105g\u0142ym sprz\u0119\u017ceniu zwrotnym.<\/p>\n
Porz\u0105dkowanie sekwencji \u015blad\u00f3w pami\u0119ciowych wymaga powtarzalnych \u015blad\u00f3w referencyjnych \u2013 obserwowanych wschod\u00f3w i zachod\u00f3w s\u0142o\u0144ca, faz ksi\u0119\u017cyca, p\u00f3r roku. Aby porz\u0105dkowa\u0107 obserwowane wydarzenia wymy\u015blono zegary i kalendarze tworz\u0105c skal\u0119 referencyjn\u0105 do wszelkiego ruchu i zmian \u2013 czas. Jednak subiektywn\u0105 miar\u0105 czasu jest cz\u0119sto\u015b\u0107 sygna\u0142\u00f3w stymuluj\u0105cych nasz m\u00f3zg \u2013 kiedy dzieje si\u0119 ma\u0142o, czas si\u0119 d\u0142u\u017cy.<\/p>\n
Obserwacje sekwencji zdarze\u0144 umo\u017cliwiaj\u0105 wydzielenie ich cech, kt\u00f3re zawsze poprzedzaj\u0105 inne zdarzenia i nie zachodz\u0105 bez nich. Tworzymy poj\u0119cia przyczyny i skutku. Te sekwencje s\u0105 w z\u0142o\u017conym \u015bwiecie zdarze\u0144 zwykle nieodwracalne. Nieodwracalno\u015b\u0107 narzuca kierunek zmian nazywany strza\u0142k\u0105 czasu (Eddington, 1927) obserwowan\u0105 w termodynamice uk\u0142ad\u00f3w otwartych. Wiele izolowanych proces\u00f3w w skali atomowej wydaje si\u0119 odwracalnymi i przebiega z r\u00f3wnym prawdopodobie\u0144stwem wstecz. Jednak oddzialywanie wielu obiekt\u00f3w w z\u0142o\u017conym \u015brodowisku zwykle sprawia, ze pewne stany z\u0142o\u017conego uk\u0142adu s\u0105 znacznie bardziej prawdopodobne ni\u017c inne. Gaz, w skutek dyfuzji, wype\u0142nia ca\u0142e naczynie. Uduszenie lokatora na skutek dyfuzji powietrza do innego pokoju raczej si\u0119 nie zdarza. W fizyce statystycznej rozwa\u017ca si\u0119 takie zjawiska jako mo\u017cliwe ale nies\u0142ychanie ma\u0142o prawdopodobne. W z\u0142o\u017conych uk\u0142adach wysokie prawdopodobie\u0144stwo przechodzi w praktyce w pewno\u015b\u0107, bardzo ma\u0142e, dotyczy zjawisk niemo\u017cliwych. Oddzia\u0142ywania wielu cz\u0105steczek prowadz\u0105 do takiego samego efektu jak pomiar w teorii kwant\u00f3w, kt\u00f3ry powoduje przej\u015bcie mieszaniny stan\u00f3w kwantowych opisywanych funkcj\u0105 falow\u0105 do jednego konkretnego stanu (kolaps funkcji falowej). Fala staje si\u0119 cz\u0105steczk\u0105 o okre\u015blonym po\u0142o\u017ceniu, wymieniaj\u0105c\u0105 energi\u0119 z otoczeniem a procesy staj\u0105 si\u0119 nieodwracalne (kwantowa dekoherencja, kwantowy darwinizm). Tak z\u0142o\u017cony system jak s\u0142ynny kot Schrodingera nie mo\u017ce by\u0107 mieszank\u0105 stan\u00f3w \u2013 jest albo \u017cywy albo nie. Istota czasu wi\u0105\u017ce si\u0119 z nieodwracalno\u015bci\u0105 zdarze\u0144 cho\u0107 do jego pomiaru potrzebujemy zjawisk powtarzalnych. <\/p>\n
Nasza percepcja czasu jest wi\u0119c wynikiem z\u0142o\u017conych proces\u00f3w termodynamicznych w organizmach \u017cywych. Czy w ten spos\u00f3b tworzymy czas czy te\u017c istnieje on obiektywnie ?<\/p>\n
Zewn\u0119trzna skala referencyjna czasu umo\u017cliwia powi\u0105zanie naszego subiektywnego odczucia czasu z odczuciami innych obserwator\u00f3w maj\u0105cych podobne codzienne do\u015bwiadczenia, nawet wtedy gdy doznajemy przerw w obserwacji takich jak utrata przytomno\u015bci, czy sen. Post\u0119p techniczny utrudnia takie porozumienie i w rozmowie telefonicznej z antypodami trudno umawia\u0107 si\u0119 o zachodzie s\u0142o\u0144ca. Problem synchronizacji zegar\u00f3w sta\u0142 si\u0119 istotny w trakcie rozwoju sieci kolejowej w Wielkiej Brytanii. Rozk\u0142ad jazdy sta\u0142 si\u0119 precyzyjny dzi\u0119ki telegrafowi i wymianie sygna\u0142\u00f3w mi\u0119dzy stacjami. Podobn\u0105 metod\u0119 synchronizacji zegar\u00f3w mi\u0119dzy obserwatorami poruszaj\u0105cymi si\u0119 wzgl\u0119dem siebie bardzo szybko, zaproponowa\u0142 Einstein w szczeg\u00f3lnej teorii wzgl\u0119dno\u015bci (podobnie jak wcze\u015bniej H.Poincare). Za\u0142o\u017cyli oni sta\u0142\u0105 i niezale\u017cn\u0105 od pr\u0119dko\u015bci obserwatora warto\u015b\u0107 pr\u0119dko\u015bci \u015bwiat\u0142a. To za\u0142o\u017cenie zosta\u0142o z dobr\u0105 dok\u0142adno\u015bci\u0105 potwierdzone do\u015bwiadczalnie.<\/p>\n
Wyniki do\u015bwiadcze\u0144 Michelsona-Morleya (koniec XIX wieku) potwierdzi\u0142y jedynie jednakow\u0105 pr\u0119dko\u015b\u0107 \u015bwiat\u0142a w r\u00f3\u017cnych kierunkach i brak “dryfu eteru”, w nawi\u0105zaniu do dominuj\u0105cej w XIX w. (H.Lorentz) koncepcji medium propaguj\u0105cego \u015bwiat\u0142o. \u0179r\u00f3d\u0142o \u015bwiat\u0142a nie porusza\u0142o si\u0119 jednak wzgl\u0119dem interferometru Michelsona-Morleya. Sta\u0142o\u015b\u0107 pr\u0119dko\u015bci \u015bwiat\u0142a z ziemskich \u017ar\u00f3de\u0142 (lasery) sta\u0142a si\u0119 przedmiotem wielu precyzyjnych pomiar\u00f3w i sama pr\u0119dko\u015b\u0107 jest jedn\u0105 z najdok\u0142adniej wyznaczonych wielko\u015bci w fizyce. Dopiero kilka znacznie p\u00f3\u017aniejszych prac dowodzi sta\u0142o\u015bci pr\u0119dko\u015bci \u015bwiat\u0142a z pozaziemskich ruchomych \u017ar\u00f3de\u0142. Z czasem eter okaza\u0142 si\u0119 ca\u0142kowicie niepotrzebny i o nim zapomniano. Podstawowe za\u0142o\u017cenie teorii- sta\u0142o\u015b\u0107 pr\u0119dko\u015bci \u015bwiat\u0142a, by\u0142o wielokrotnie podwa\u017cane w ci\u0105gu XX wieku ale przekonuj\u0105co potwierdzane w szeregu dobrych prac (np. Phys. Rev. Lett. 39<\/b>, 1051). Podstawow\u0105 trudno\u015bci\u0105 by\u0142o to, \u017ce wi\u0119kszo\u015b\u0107 najdok\u0142adniejszych pomiar\u00f3w opiera\u0142a si\u0119 na interferometrycznych obserwacjach \u015bwiat\u0142a z ruchomych, odleg\u0142ych \u017ar\u00f3de\u0142 i mierzy\u0142a pr\u0119dko\u015b\u0107 fazow\u0105 \u015bwiat\u0142a propagowanego przez powietrze. Jego charakterystyczny wsp\u00f3\u0142czynnik za\u0142amania (lub sta\u0142a dielektryczna) jest odpowiedzialny za propagacj\u0119 fazy \u015bwiat\u0142a i zmienia jego pr\u0119dko\u015b\u0107 fazow\u0105. R\u00f3wnie\u017c \u015bwiat\u0142o z pozaziemskich \u017ar\u00f3de\u0142 mo\u017ce w pewnym stopniu oddzia\u0142ywa\u0107 z materi\u0105 mi\u0119dzygwiezdn\u0105 i pochodzi\u0107 z lokalnej reemisji. Wiele p\u00f3\u017aniejszych pomiar\u00f3w rozwa\u017ca\u0142o niezale\u017cnie efekt pr\u0119dko\u015bci \u017ar\u00f3d\u0142a \u015bwiat\u0142a i odbiornika. Efekt zerowy wydaje si\u0119 by\u0107 dowiedziony przekonuj\u0105co. <\/p>\n
Metoda synchronizacji polega\u0142a na wys\u0142aniu do drugiego obserwatora (2) pulsu \u015bwiat\u0142a, kt\u00f3ry momentalnie odbity by\u0142 rejestrowany przez wysy\u0142aj\u0105cego (1). (1) raportowa\u0142 koledze (2) swoje odczyty czasu wys\u0142ania i odbioru pulsu z instrukcj\u0105 aby ustawi\u0142 sw\u00f3j zegar tak, aby momentowi odbicia odpowiada\u0142a \u015brednia mi\u0119dzy jego czasem wys\u0142ania i odbioru pulsu. Z punktu widzenia (1), puls odbity od szybko poruszaj\u0105cego si\u0119 drugiego obserwatora ma do pokonania t\u0119 sam\u0105 drog\u0119 do niego i spowrotem. Jednak (2) widzi to innaczej. (1) stale si\u0119 oddala (lub zbli\u017ca) wi\u0119c droga pulsu \u015bwiat\u0142a spowrotem ma inn\u0105 d\u0142ugo\u015b\u0107. Kolejnym odbijanym pulsom \u015bwiat\u0142a (np. wysy\u0142anym co sekund\u0119) b\u0119d\u0105 wi\u0119c odpowiada\u0107 momenty czasu drugiego obserwatora zale\u017cne od pr\u0119dko\u015bci wzgl\u0119dnej i odleg\u0142o\u015bci mi\u0119dzy nimi. Co wi\u0119cej zasada wzgl\u0119dno\u015bci wymaga aby opis czasu i po\u0142o\u017ce\u0144 by\u0142 symetryczny w uk\u0142adach odniesienia obu obserwator\u00f3w. Zmienia si\u0119 jedynie znak pr\u0119dko\u015bci wzgl\u0119dnej \u2013 je\u015bli (2) porusza si\u0119 z pr\u0119dko\u015bci\u0105 v wzgl\u0119dem (1) to (1) porusza si\u0119 z pr\u0119dko\u015bci\u0105 -v wzgl\u0119dem (2). Z tych za\u0142o\u017ce\u0144 wynikaj\u0105 przekszta\u0142cenia po\u0142o\u017ce\u0144 i czas\u00f3w w obu uk\u0142adach znane od nazwiska ich autora jako przekszta\u0142cenia Lorentza. Opisuj\u0105 one tzw. dylatacj\u0119 (spowolnienie) czasu i kontrakcj\u0119 (skr\u00f3cenie) przestrzeni. Miara czasu i odleg\u0142o\u015bci staje si\u0119 wzgl\u0119dna. Symetria wymagana przez zasad\u0119 wzgl\u0119dno\u015bci dotyczy jedynie uk\u0142ad\u00f3w poruszaj\u0105cych si\u0119 ze sta\u0142\u0105 pr\u0119dko\u015bci\u0105, tzw. uk\u0142ad\u00f3w inercjalnych. Przyspieszanie, np. zawracanie, burzy t\u0119 symetri\u0119 i np. jest \u017cr\u00f3d\u0142em s\u0142ynnego paradoksu bli\u017cni\u0105t. Co ciekawe, monochromatyczne \u015bwiat\u0142o odbierane przez (2) ma nieco inn\u0105 cz\u0119stotliwo\u015b\u0107 ni\u017c \u015bwiat\u0142o wysy\u0142ane przez (1). Opisuje to znany w fizyce efekt Dopplera, obserwowany w astronomii jako przesuni\u0119cie ku czerwieni \u015bwiat\u0142a odleg\u0142ych, uciekaj\u0105cych gwiazd. Zmiana koloru (cz\u0119stotliwo\u015bci) \u015bwiat\u0142a mo\u017ce wi\u0119c by\u0107 r\u00f3wnie\u017c miar\u0105 dylatacji czasu.<\/p>\n
Je\u015bli komu\u015b metoda synchronizacji zegar\u00f3w wyda si\u0119 arbitraln\u0105 to ten sam efekt spowalniania czasu mo\u017cna wywie\u017a\u0107 z dw\u00f3ch zasad filozoficznych- jednorodno\u015bci przestrzeni i zasady wzgl\u0119dno\u015bci. Pierwsza z nich wymaga aby czas i po\u0142o\u017cenie zdarzenia obserwowanego przez (1) by\u0142y liniowo zale\u017cne od czasu i po\u0142o\u017cenia mierzonego przez (2). Hendrik Lorentz, Henri Poincare, Oliver Heaviside byli \u015bwiadomi tych efekt\u00f3w przed Einsteinem na gruncie rozwijanej \u00f3wcze\u015bnie teorii eteru. Przekszta\u0142cenia Lorentza wynikaj\u0105 bowiem z postulatu aby prawa elektrodynamiki, opisane formalnie przez r\u00f3wania Maxwella, mia\u0142y t\u0119 sam\u0105 form\u0119 w dw\u00f3ch uk\u0142adach poruszaj\u0105cych si\u0119 wzgl\u0119dem siebie ze sta\u0142\u0105 pr\u0119dko\u015bci\u0105. W matematycznym opisie praw elektrodynamiki znanych w po\u0142owie XIX wieku i zestawionych jako r\u00f3wnania Maxwella ukryta by\u0142a wzgl\u0119dno\u015b\u0107 czasu a fizycy zdali sobie z tego spraw\u0119 dopiero po up\u0142ywie p\u00f3\u0142 wieku.<\/p>\n
Dylatacja czasu zosta\u0142a z dobr\u0105 dok\u0142adno\u015bci\u0105 potwierdzona do\u015bwiadczalnie znacznie p\u00f3\u017aniej, przy u\u017cyciu zegar\u00f3w atomowych na pok\u0142adzie samolotu okr\u0105\u017caj\u0105cego Ziemi\u0119, czy przy pomocy pomiaru czasu \u017cycia nietrwa\u0142ych cz\u0105stek elementarnych (mion\u00f3w) w funkcji ich pr\u0119dko\u015bci. Akceptuj\u0105c, \u017ce procesy \u017cyciowe podlegaj\u0105 tym samym zasadom, trzeba przyzna\u0107, \u017ce czas mo\u017ce by\u0107 spowolniony.<\/p>\n
Jedn\u0105 z konsekwencji transformacji Lorentza jest powi\u0105zanie czasu z odleg\u0142o\u015bci\u0105 w ruchomych uk\u0142adach odniesienia. Doprowadzi\u0142o to do koncepcji czasoprzestrzeni rozwini\u0119tej przez Hermanna Minkowskiego r\u00f3wnolegle z pracami Einsteina. Czasoprzestrze\u0144 to zbi\u00f3r momentalnych zdarze\u0144 opisanych przez po\u0142o\u017cenie w przestrzeni i moment czasu. Jest to przestrze\u0144 metryczna a wi\u0119c wymaga definicji odleg\u0142o\u015bci mi\u0119dzy zdarzeniami (metryki). Jest ona nazywana interwa\u0142em czasoprzestrzennym. Jego kwadrat to r\u00f3\u017cnica mi\u0119dzy kwadratem drogi jak\u0105 przebywa \u015bwiat\u0142o w czasie mi\u0119dzy momentami obu zdarze\u0144 a kwadratem odleg\u0142o\u015bci przestrzennej tych zdarze\u0144. Taki interwa\u0142 mi\u0119dzy zdarzeniami nie zale\u017cy od inercjalnego uk\u0142adu odniesienia obserwatora \u2013 jest jednakowy dla wszystkich inercjalnych obserwator\u00f3w ! Wszystkie zdarzenia, kt\u00f3re obserwator widzi w danym momencie s\u0105 rozdzielone interwa\u0142em r\u00f3wnym zero. Mog\u0105 to by\u0107 zdarzenia bliskie obserwatorowi przestrzennie jak i odleg\u0142e gwiazdy. Je\u015bli kwadrat interwa\u0142u jest ujemny to zdarzenia nie mog\u0105 mie\u0107 na siebie \u017cadnego wp\u0142ywu i by\u0107 w relacji przyczynowo skutkowej. Obserwator nie mo\u017ce dostrzec zdarze\u0144, kt\u00f3rych kwadrat interwa\u0142u jest ujemny gdy\u017c odleg\u0142o\u015b\u0107 do nich jest zbyt du\u017ca aby \u015bwiat\u0142o dotar\u0142o do obserwatora w trakcie r\u00f3\u017cnicy czasu. Ka\u017cdy obserwator mo\u017ce wydzieli\u0107 w czasoprzestrzeni zbi\u00f3r zdarze\u0144 o kwadracie interwa\u0142u dodatnim. Te z dodatni\u0105 r\u00f3\u017cnic\u0105 czas\u00f3w nazwie przysz\u0142osci\u0105, te z ujemn\u0105, przesz\u0142o\u015bci\u0105. Tworz\u0105 one dwa sto\u017cki w czterowymiarowej przestrzeni obejmuj\u0105cej tr\u00f3jwymiarow\u0105 euklidesow\u0105 przestrze\u0144 po\u0142o\u017ce\u0144 i jeden wymiar czasu. Wydarzenia przesz\u0142e istniej\u0105 tu cho\u0107 ju\u017c si\u0119 wydarzy\u0142y, wydarzenia przysz\u0142e istniej\u0105 cho\u0107 jeszcze nie nast\u0105pi\u0142y. Przestrze\u0144 Minkowskiego jest stosunkowo prostym modelem zak\u0142adaj\u0105cym, \u017ce \u015bwiat\u0142o porusza si\u0119 ze sta\u0142\u0105 pr\u0119dko\u015bci\u0105 po liniach prostych.<\/p>\n
W Og\u00f3lnej Teorii Wzgl\u0119dno\u015bci (OTW) Einstein rozwa\u017cy\u0142 wp\u0142yw mas na interwa\u0142 czasoprzestrzenny. Masy s\u0105 \u017ar\u00f3d\u0142em si\u0142y grawitacji i powoduj\u0105 przyspieszenie. Jedno ze sformu\u0142owa\u0144 zasady r\u00f3wnowa\u017cno\u015bci g\u0142osi, \u017ce efekty grawitacyjne s\u0105 r\u00f3wnowa\u017cne zjawiskom w przyspieszaj\u0105cych uk\u0142adach odniesienia a uk\u0142ad swobodnie spadaj\u0105cy w polu grawitacyjnym jest lokalnie r\u00f3wnowa\u017cny inercjalnemu. Masa ci\u0119\u017cka (\u017ar\u00f3d\u0142o grawitacji) i masa bezw\u0142adna (spowalniaj\u0105ca przyspieszenie) s\u0105 wi\u0119c tym samym. Zosta\u0142o to precyzyjnie wykazane w eksperymencie Eotvosa. Mo\u017cna wi\u0119c rozwa\u017ca\u0107 synchronizacj\u0119 zegar\u00f3w mi\u0119dzy przyspieszaj\u0105cymi uk\u0142adami poprzez efekty grawitacji. Od czasu wyja\u015bnienia przez Maxa Plancka widma cia\u0142a doskonale czarnego (1900) fizycy wierz\u0105, \u017ce energia no\u015bnika \u015bwiat\u0142a \u2013 fotonu jest proporcjonalna do cz\u0119stotliwo\u015bci jego fali. Masywne cz\u0105stki elementarne mog\u0105 by\u0107 w ca\u0142o\u015bci zamienione w \u015bwiat\u0142o w procesie anihilacji zachowuj\u0105c swoj\u0105 energi\u0119. Cz\u0105stka spadaj\u0105ca w polu grawitacyjnym przyspieszaj\u0105c zyskuje energi\u0119 a wi\u0119c foton zwi\u0119ksza cz\u0119stotliwo\u015b\u0107 swojej fali. Foton uciekaj\u0105cy spod wp\u0142ywu masy zmniejsza cz\u0119stotliwo\u015b\u0107 swojej fali co jest opisywane jako przesuni\u0119cie ku czerwieni (podobnie jak fotonu wys\u0142anego z oddalaj\u0105cego si\u0119 uk\u0142adu). Te zjawiska maj\u0105 konsekwencje dla czasu. Cz\u0119stotliwo\u015b\u0107 fotonu \u2013 oscylacje pola elektrycznego i magnetycznego, mo\u017ce sterowa\u0107 zegarem, kt\u00f3ry przyspiesza w trakcie grawitacyjnego spadania i zwalnia w trakcie oddalania si\u0119 od masy podobnie jak zwalnia w poruszaj\u0105cym sie uk\u0142adzie inercjalnym. Ma to wp\u0142yw na interwa\u0142 czasoprzestrzenny a wi\u0119c na geometri\u0119 czasoprzestrzeni. Nie jest to jednak jedyny wp\u0142yw grawitacji na interwa\u0142. Podstawowa w fizyce zasada najmniejszego dzia\u0142ania sugeruje, \u017ce tor \u015bwiat\u0142a w pobli\u017cu masy powinien by\u0107 zakrzywiony. Obliczony przez Einsteina czynnik modyfikuj\u0105cy odleg\u0142o\u015b\u0107 przestrzenn\u0105 w interwale czasoprzestrzennym umo\u017cliwi\u0142 ilo\u015bciowe wyja\u015bnienie zjawiska zakrzywiania toru promieni \u015bwiat\u0142a w pobli\u017cu masy. Zar\u00f3wno samo zjawisko, jak i zgodno\u015b\u0107 jego rozmiaru z obliczeniami Einsteina, zosta\u0142y potwierdzone w trakcie s\u0142ynnej ekspedycji Eddingtona (1919 r) na wysp\u0119 Ksi\u0105\u017c\u0119c\u0105 (Afryka zachodnia) w celu obserwacji ca\u0142kowitego za\u0107mienia s\u0142o\u0144ca. Obserwacje gwiazd przys\u0142anianych przez tarcz\u0119 s\u0142o\u0144ca (Hiady w gwiazdozbiorze Byka) wykaza\u0142y zmian\u0119 ich po\u0142o\u017cenia na niebie (zakrzywienie toru \u015bwiat\u0142a) w pe\u0142nej zgodno\u015bci z obliczeniami i by\u0142y jednym z pierwszych dowod\u00f3w na poprawno\u015b\u0107 OTW. Dzi\u0119ki Eddingtonowi z dnia na dzie\u0144 Einstein sta\u0142 si\u0119 \u015bwiatowym celebryt\u0105. Jak to zwykle bywa, dow\u00f3d Eddingtona by\u0142 pocz\u0105tkowo kwestionowany przez wyniki drugiej ekspedycji do obserwacji ca\u0142kowitego za\u0107mienia, prowadzonej przez Franka Dysona w Sobral w Brazylii. Jej wyniki sugerowa\u0142y lepsz\u0105 zgodno\u015b\u0107 zmiany po\u0142o\u017cenia przys\u0142anianych gwiazd z newtonowskim modelem \u015bwiat\u0142a. Z czasem okaza\u0142o si\u0119 jasne, \u017ce pomiary Dysona obarczone by\u0142y b\u0142\u0119dami przypisywanymi defektowi astrograf\u00f3w u\u017cywanych do pomiaru (historia opisana w Physics Today<\/em> 62<\/strong> (3), 37\u201342 (2009)). Podobne pomiary potwierdzaj\u0105ce wyniki OTW by\u0142y p\u00f3\u017aniej powtarzane wielokrotnie, np. w ekspedycji University of Texas w 1973 r. Jeszcze dok\u0142adniejsze wyniki uzyskano z radioastronomicznych pomiar\u00f3w za\u0107mienia kwazar\u00f3w przez S\u0142o\u0144ce. OTW ma wi\u0119c do\u015b\u0107 solidn\u0105 baz\u0119 do\u015bwiadczaln\u0105.<\/p>\n Czynniki modyfikuj\u0105ce, wprowadzone do miary interwa\u0142u czasoprzestrzennego, powoduj\u0105 wprowadzenie krzywizny do idealnej przestrzeni Minkowskiego. \u015awiat\u0142o przenosz\u0105ce informacje i synchronizuj\u0105ce zegary nie musi rozchodzi\u0107 si\u0119 po liniach prostych. \u0179r\u00f3d\u0142em krzywizny mog\u0105 by\u0107 r\u00f3wnie\u017c p\u0119d, ci\u015bnienie i napr\u0119\u017cenia. Te rozwa\u017cania doprowadzi\u0142y do sformu\u0142owania przez Einsteina og\u00f3lnych r\u00f3wna\u0144 pola, kt\u00f3rych rozwi\u0105zania prowadz\u0105 do wielu sprzecznych z intuicj\u0105 wniosk\u00f3w. Czy czas synchronizowany przez cz\u0119stotliwo\u015b\u0107 fali \u015bwiat\u0142a jest naszym termodynamicznym czasem zwi\u0105zanym z nieodwracalno\u015bci\u0105 zdarze\u0144 ? Zgodno\u015b\u0107 z do\u015bwiadczeniem wielu wniosk\u00f3w OTW sugeruje, \u017ce tak.<\/p>\n Czy teoria wzgl\u0119dno\u015bci przeczy mo\u017cliwo\u015bci podr\u00f3\u017cy w czasie wstecz ? W tej kwestii wypowiada si\u0119 OTW. W\u015br\u00f3d wielu rozwa\u017canych modeli krzywej czasoprzestrzeni s\u0105 r\u00f3wnie\u017c modele niejednosp\u00f3jne. W topologii, tym terminem okre\u015bla si\u0119 przestrzenie, w kt\u00f3rych dowolne zamkni\u0119te p\u0119tle nie daj\u0105 si\u0119 w spos\u00f3b ci\u0105g\u0142y \u015bci\u0105gn\u0105\u0107 do punktu. Tak\u0105 przestrzeni\u0105 jest na przyk\u0142ad powierzchnia obwarzanka (torusa), gdy\u017c p\u0119tli biegn\u0105cej po obwodzie nie daje si\u0119 \u015bci\u0105gn\u0105\u0107 do punktu (podobnie jak p\u0119tli wok\u00f3\u0142 przekroju obwodu). Takim teoretycznym modelem krzywej czasoprzestrzeni jest r\u00f3wnie\u017c tunel \u0142\u0105cz\u0105cy dwa obszary czasoprzestrzeni umo\u017cliwiaj\u0105cy drog\u0119 ‘na skr\u00f3ty’ mi\u0119dzy nawet odleg\u0142ymi (mierzonymi interwa\u0142em) wydarzeniami. Idealna przestrze\u0144 Minkowskiego, podobnie jak przestrze\u0144 euklidesowa, jest przestrzeni\u0105 jednosp\u00f3jn\u0105.<\/p>\n Koncepcja tworzenia\/istnienia tuneli czasoprzestrzennych \u0142\u0105cz\u0105cych r\u00f3\u017cne obszary czasoprzestrzeni np. przysz\u0142o\u015bci z przesz\u0142o\u015bci\u0105 nie jest formalnie sprzeczna z prawami fizyki cho\u0107 teoria narzuca wiele ogranicze\u0144. Wym\u00f3g silnych p\u00f3l grawitacyjnych powoduje, \u017ce przez tunel nie jest mo\u017cliwa synchronizacja zegar\u00f3w. \u015awiat\u0142o nie jest w stanie pokona\u0107 ogromnej si\u0142y ci\u0105\u017cenia tak jak w czarnych dziurach. Pierwsze rozwi\u0105zania r\u00f3wna\u0144 Einsteina opisuj\u0105ce tunel (Schwarzschild, 1916) rzeczywi\u015bcie mog\u0142y opisywa\u0107 czarn\u0105 dziur\u0119 bez \u0142adunku i momentu obrotowego. Aby zrealizowa\u0107 stabilny tunel potrzebujemy jeszcze ‘bia\u0142\u0105 dziur\u0119’ opisuj\u0105c\u0105 wyj\u015bcie z tunelu. O ile istniej\u0105 mechanizmy fizyczne, kt\u00f3re mog\u0105 prowadzi\u0107 do powstania czarnej dziury (kolaps grawitacyjny), to nie znamy \u017cadnych mog\u0105cych formowa\u0107 bia\u0142\u0105 dziur\u0119 – miejsca sk\u0105d energia-masa i \u015bwiat\u0142o mog\u0105 si\u0119 jedynie wydostawa\u0107. Taka para dziur mog\u0142aby tworzy\u0107 jednokierunkowy tunel czasoprzestrzenny. Astronomowie nigdy nie obserwowali bia\u0142ych dziur ale bia\u0142\u0105 dziur\u0105 m\u00f3g\u0142by by\u0107 znany nam wszech\u015bwiat powsta\u0142y w wyniku ‘wielkiego wybuchu’ (ang. Big Bang), a zgodnie z og\u00f3ln\u0105 teori\u0105 wzgl\u0119dno\u015bci bia\u0142e dziury nie mog\u0105 si\u0119 tworzy\u0107, mog\u0105 jedynie istnie\u0107 od zawsze. Te wyniki mog\u0142yby by\u0107 w niewielkim stopniu podwa\u017cane przez teori\u0119 kwantow\u0105. W 1975 r Stephen Hawking og\u0142osi\u0142 zdumiewaj\u0105cy wynik. Czarne dziury nie s\u0105 ca\u0142kowicie czarne i nawet przy braku kolapsuj\u0105cej materii s\u0142abo promieniuj\u0105 tzw. promieniowaniem Hawkinga. Jest ono, w praktyce, niemierzalnie ma\u0142e ale w kosmicznej skali czasu mo\u017ce doprowadzi\u0107 do ‘odparowania’ i znikni\u0119cia czarnej dziury. Para czarna-bia\u0142a dziura aby utworzy\u0107 tunel czasoprzestrzenny musi unikn\u0105\u0107 matematycznej osobliwo\u015bci modelu w ich centrum (parametry rozbiegaj\u0105 do niesko\u0144czono\u015bci). Odbiegaj\u0105c od za\u0142o\u017ce\u0144 Schwarzschilda, rozszerzenie modeli OTW m.in. o poj\u0119cie skr\u0119tno\u015bci doprowadzi\u0142o do teorii grawitacji Einsteina-Cartana (Einstein-Cartan-Sciama-Kibble), kt\u00f3ra unika grawitacyjnej osobliwo\u015bci w centrum czarnej dziury i daje opis tunelu czasoprzestrzennego (tzw. most Einsteina-Rosena) prowadz\u0105cego do rozszerzaj\u0105cego si\u0119 nowego \u015bwiata. Je\u015bli taki most \u0142\u0105czy\u0142by dwa obszary jednego \u015bwiata to by\u0142by on jednak niestabilny i nawet \u015bwiat\u0142o nie zd\u0105\u017cy\u0142oby go przeskoczy\u0107 (Wheeler, Fuller, 1962). Powy\u017csze modele matematyczne opisuj\u0105 wi\u0119c niedro\u017cne tunele (ang. non-traversable). Powsta\u0142o p\u00f3\u017aniej wiele modeli matematycznych tuneli dro\u017cnych, jednak wymaga\u0142y one za\u0142o\u017cenia istnienia bardzo egzotycznych, nieznanych form materii b\u0105d\u017a dotyczy\u0142y bardzo ma\u0142ych rozmiar\u00f3w i mas umo\u017cliwiaj\u0105cych co najwy\u017cej przekaz przez nie informacji. Inne teorie (np. teoria strun) tworz\u0105 modele tuneli mo\u017cliwych do przekroczenia przez cz\u0142owieka jednak s\u0105 to ciekawe osi\u0105gni\u0119cia matematyczne o nik\u0142ej bazie do\u015bwiadczalnej.<\/p>\n Pozostawmy na boku problemy praktyczne zwi\u0105zane z tym, \u017ce du\u017ce krzywizny czasoprzestrzeni zwi\u0105zane s\u0105 z ogromnymi si\u0142ami ci\u0105\u017cenia i ich zmianami przestrzennymi mog\u0105cymi rozerwa\u0107 wi\u0119kszo\u015b\u0107 znanej na ziemi materii. Pozostaj\u0105 fundamentalne pytania: czy przesz\u0142o\u015b\u0107 i przysz\u0142o\u015b\u0107 istniej\u0105 w spos\u00f3b realny a przysz\u0142o\u015b\u0107 jest zdeterminowana ? Je\u015bli przyj\u0105\u0107, \u017ce konsekwencje bie\u017c\u0105cych zdarze\u0144 s\u0105 w du\u017cej mierze przypadkowe (co sugeruje kopenhaska interpretacja mechaniki kwantowej i do\u015bwiadczalne niespe\u0142nianie tzw. nier\u00f3wno\u015bci Bella) i tak samo by\u0142o w przesz\u0142o\u015bci, to nasza podr\u00f3\u017c wstecz czasu mog\u0142aby przenie\u015b\u0107 nas w nieznany z historii \u015bwiat, kt\u00f3ry rozwin\u0105\u0142by si\u0119 w inn\u0105, nieznan\u0105 przysz\u0142o\u015b\u0107. \u015awiat ten m\u00f3g\u0142by pozostawia\u0107 przysz\u0142o\u015bci ertefakty ca\u0142kowicie r\u00f3\u017cne od tych jakie ujawnia historia, a wi\u0119c nie by\u0142by nasz\u0105 histori\u0105. St\u0105d blisko do koncepcji r\u00f3wnoleg\u0142ych \u015bwiat\u00f3w, mno\u017cacej byty w niesko\u0144czono\u015b\u0107, ma\u0142o atrakcyjnej poznawczo i nic nie znacz\u0105cej dla pozostawionego w tera\u017aniejszo\u015bci naszego \u015bwiata. Je\u015bli natomiast przysz\u0142o\u015b\u0107 jest zdeterminowana (nawet je\u015bli jest wynikiem chaosu deterministycznego), to zastanawiaj\u0105cym jest dlaczego usi\u0142ujemy pozna\u0107 i zrozumie\u0107 otaczaj\u0105cy nas \u015bwiat je\u015bli nie mo\u017cemy nic zmieni\u0107 ? Je\u015bli teoria ewolucji jest prawdziwa, to dlaczego natura wyposa\u017cy\u0142a nas w instynkt samozachowawczy ka\u017c\u0105cy ucieka\u0107 przed atakuj\u0105cym lwem, je\u015bli to nie zmienia\u0142oby szansy prze\u017cycia ? Wygl\u0105da wi\u0119c na to, \u017ce jeste\u015bmy powolnymi podr\u00f3\u017cnikami w czasie jedynie do przodu. Pr\u00f3by przyspieszenia podr\u00f3\u017cy przez utrat\u0119 przytomno\u015bci czy hibernacj\u0119 s\u0105 zawsze ryzykowne. Najbardziej atrakcyjny wariant podr\u00f3\u017cy i powrotu jest trudny do pogodzenia z aktualn\u0105 wiedz\u0105 fizyczn\u0105.<\/p>\n Powy\u017csze rozwa\u017cania dotycz\u0105 bliskich podr\u00f3\u017cy w czasie, pomijaj\u0105c skal\u0119 kosmologiczn\u0105, gdzie r\u00f3\u017cne modele mog\u0105 rozwa\u017ca\u0107 pocz\u0105tek czasu, koniec lub jego cykliczno\u015b\u0107. Modele te zadaj\u0105 geometri\u0119 czasoprzestrzeni pr\u00f3buj\u0105c znale\u017a\u0107 rozwi\u0105zania r\u00f3wna\u0144 pola podanych przez Einsteina.<\/p>\n Pr\u00f3by pogodzenia praw fizyki kwantowej z OTW s\u0105 trudne ale wi\u0119kszo\u015b\u0107 prac opiera si\u0119 na r\u00f3wnaniu Wheeler\u2019a-DeWitt\u2019a (1967). Sugeruje ono, \u017ce czas istnieje jedynie lokalnie a wszech\u015bwiat jest globalnie \u2018bezczasowy\u2019. Zdefiniowana przez autor\u00f3w kosmiczna uniwersalna funkcja falowa<\/a> jest niezmienna. Lokalnie czas pojawia si\u0119 dla obserwator\u00f3w wewn\u0119trznych przez mechanizm spl\u0105tania kwantowego nie oddzia\u0142ywuj\u0105cych poduk\u0142ad\u00f3w, umo\u017cliwiaj\u0105cego pomiar czasu z jednego z poduk\u0142ad\u00f3w (PhysRevA.89.052122<\/a>). By\u0107 mo\u017ce wi\u0119c, pytania o pocz\u0105tek i koniec wszech\u015bwiata maj\u0105 ma\u0142y sens.<\/p>\n Modele wszech\u015bwiata oparte o OTW opisuj\u0105 \u015bwiaty, w kt\u00f3rych cz\u0142owiek nie m\u00f3g\u0142by istnie\u0107, wi\u0119c maj\u0105 dla nas czysto teoretyczne znaczenie. O ile mog\u0105 by\u0107 oparte na wynikach wsp\u00f3\u0142czesnych pomiar\u00f3w, np. rozk\u0142adu kierunkowego mikrofalowego t\u0142a kosmosu, to ich wiarygodno\u015b\u0107 jest okre\u015blona tylko przez \u015bcis\u0142o\u015b\u0107 zastosowanej matematyki. W fizyce, wielokrotnie okazywa\u0142o si\u0119, \u017ce dobry model matematyczny zjawiska umo\u017cliwia\u0142 przewidywanie nowych, nieznanych wcze\u015bniej konsekwencji, kt\u00f3re by\u0142y nast\u0119pnie odkrywane do\u015bwiadczalnie. Matematyka okazywa\u0142a si\u0119 m\u0105drzejsza od ludzi. Kiedy Maxwell w po\u0142owie XIX wieku sformu\u0142owa\u0142 matematycznie zestaw r\u00f3wna\u0144 opisuj\u0105cych poznane prawa elektrodynamiki, nie by\u0142 \u015bwiadom ich konsekwencji. Wiele lat p\u00f3\u017aniej, formalny warunek aby prawa te wygl\u0105da\u0142y tak samo w innych (inercjalnych) uk\u0142adach odniesienia, naprowadzi\u0142 Lorentza na regu\u0142y transformacyjne prowadz\u0105ce do prze\u0142omu w my\u015bleniu o \u015bwiecie i czasie. Jednak wszystko wskazuje na to, \u017ce jest jedynie tera\u017aniejszo\u015b\u0107. Przesz\u0142o\u015b\u0107 by\u0142a a przysz\u0142o\u015b\u0107 dopiero (mo\u017ce) b\u0119dzie. Na jej kszta\u0142t du\u017cy wp\u0142yw ma tera\u017aniejszo\u015b\u0107 ale mamy wp\u0142yw na zmiany.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":" Nasza percepcja up\u0142ywu czasu opiera si\u0119 na interakcji z otoczeniem pozostawiaj\u0105cej \u015blady w naszej pami\u0119ci. Potrafimy odr\u00f3\u017cni\u0107 \u015blad pami\u0119ciowy \u2013 wspomnienie od aktualnego doznania zmys\u0142owego. To tworzy poj\u0119cie przesz\u0142o\u015bci i umo\u017cliwia kategoryzacj\u0119 naszych dozna\u0144\/zdarze\u0144 jako poprzedzaj\u0105cych lub nast\u0119pczych, prowadz\u0105c przy powtarzalno\u015bci do koncepcji przyczyny i skutku. Takie doznania s\u0105 stale odbierane z otaczaj\u0105cego nas \u015bwiata … <\/p>\n