10 august 2011

Timpul lui Einstein

 
Toată lumea ştie ce este timpul deoarece îl simte cum trece - acesta este, probabil, cel dintâi aspect al experienţei umane. La fel de adevărat este însă că această trecere este percepută diferit de către fiecare individ.

Acum câteva sute de ani, oamenii presupuneau că timpul şi spaţiul sunt pur şi simplu date de Dumnezeu. Sf. Augustin din Hippo a remarcat faptul că "încercarea de a defini timpul se manifestă prin înşiruirea unor cuvinte ce se vor pierde fără a reuşi, însă, să contureze un portret al acestuia."
Demonstraţia lui Albert Einstein conform căreia timpul este relativ a fost un adevărat şoc şi pentru comunitatea ştiinţifică, şi pentru cea religioasă. Pe scurt şi pe înţelesul tuturor, esenţa teoriei este că "timpul meu nu este acelaşi cu timpul tău, dacă ne mişcăm diferit.“

Dacă iei, de exemplu, un avion de la Bucureşti la Cape Town, vei fi în contratimp cu câteva nanosecunde (nanosecunda este a miliarda parte dintr-o secundă) faţă de cei rămaşi pe loc. Mai precis, durata călătoriei va fi un pic diferită dacă o măsori în avion, faţă de cea indicată de ceasul Aeroportului Otopeni.

Deci intervalul de timp dintre două puncte stabile nu este fix, ci depinde de contextul în care este măsurat.

Deformarea timpului prin mişcare se numeşte efect de dilataţie şi poate fi demonstrată folosind ceasuri atomice. Într-un faimos experiment din 1971, doi fizicieni au instalat într-un satelit care urma să se învârtă în jurul Pământului două ceasuri atomice. Ele au înregistrat o diferenţă de 59 de nanosecunde faţă de ceasurile de pe Pământ - exact cum prezicea teoria lui Einstein.

Teoria lui Albert Einstein s-ar confirma şi mai convingător dacă am deţine tehnologia necesară pentru a depăşi viteza luminii (300.000 km/s) - lucru care astăzi este irealizabil, ţinând de domeniul fizicii teoretice sau al SF-ului.

În sfârşit, ipotetic vorbind, dacă am atinge această viteză, consecinţele ar fi cel puţin ciudate: de exemplu, am putea călători cu o rachetă timp de doi ani până la cea mai apropiată stea, urmând ca apoi să ne reîntoarcem pe Pământ, unde i-am găsi pe cei dragi mai bătrâni cu 14 ani decât i-am lăsat. Acesta se numeşte "efectul gemenilor“: dacă un membru al unei perechi de gemeni ar pleca în călătorie, la înapoiere cei doi nu ar mai avea aceeaşi vârstă.


În afară de mişcare, mai există un mod de a dilata timpul - gravitaţia. Timpul curge cu atât mai încet, cu cât gravitaţia este mai mică.

Acest fenomen poate fi demonstrat dacă punem ceasuri în rachete sau dacă, de exemplu, măsurăm frecvenţa vibraţiilor din timpul exploziei unei clădiri, la baza şi la vârful acesteia.

Pe Terra, acest efect este minuscul, dar dacă ne-am apropia de o gaură neagră, timpul ar deveni din ce în ce mai greoi, până când, la intrarea în aceasta, ar îngheţa cu totul. Se pare că în interiorul găurii negre se află punctul fără întoarcere, eternitatea, timpul fără de timp şi spaţiul fără de spaţiu.

Altă ambiguitate e aceea că, din moment ce timpul este diferit pentru observatori diferiţi, noţiunile de "acum“ sau de "prezent universal“ nu mai au nici un sens. În viaţa de zi cu zi, împărţim timpul în trecut, prezent şi viitor, dar acestea sunt doar nişte etichete menite să ne pună ordine în viaţă. Din punctul de vedere al fizicii moderne, în loc de a spune că "doar timpul prezent este real, pentru că se întâmplă acum“, mai corect ar fi să ne gândim la toate evenimentele din trecut şi viitor ca şi cum s-ar petrece acum.

Rămâne un mister, dacă admitem că fizicienii au dreptate, de ce percepem timpul ca pe ceva ce trece moment cu moment. Filosofii şi fizicienii cercetează de milenii dacă scurgerea timpului este un efect fizic sau o iluzie. Ceea ce se ştie sigur este că în fizică nu există nimic care să corespundă unui flux sau unei mişcări a timpului.

Sunt unii care ar putea spune că, deşi conceptele de trecut şi viitor nu au un sens universal, cu siguranţă există o distincţie în timp între direcţia spre trecut şi direcţia spre viitor. Ei ar argumenta că suntem totuşi înconjuraţi de procese care au o direcţie în timp: oamenii îmbătrânesc, focul se aprinde, arde, apoi se stinge. Însă acestora fizicienii le pot răspunde că la mijloc se află o lege fundamentală a naturii - căldura părăseşte corpurile calde şi intră în corpurile reci. Când punem cuburi de gheaţă într-un pahar cu whisky, nu ne aşteptăm ca lichidul să înceapă să clocotească.

Întregul Univers pare a fi supus unei degradări termice continue şi ireversibile: toate sursele sale de energie - asemenea stelelor - se consumă şi mor. Toate procesele din Cosmos se hrănesc din resturile de energie ale Big Bang-ului, până când aceasta va fi epuizată în întregime, moment în care Universul va muri.

Dacă acceptăm această teorie - tributară cosmologiei clasice a Big Bang-ului -, atunci putem spune că moartea termică a Universului va însemna şi moartea spaţiului şi a timpului. Toate lucrurile care au un început ajung la un sfârşit. Dacă timpul s-a născut o dată cu Big Bang-ul, neexistând un înainte, dacă credem, asemenea Sf. Augustin, că "lumea a fost făcută cu timp, nu în timp“, atunci e logic ca timpul să se termine la un moment dat. Această teorie are însă, şi în fizică, şi în filosofie, numeroase critici şi alternative.


La începutul anilor ‘80, a fost lansată ideea călătoriei în timp printr-o gaură de vierme. Gaura de vierme este o structură ipotetică a spaţiu-timpului, reprezentată sub forma unui tunel lung şi subţire care face legătura între două puncte de spaţiu-timp. Ea ar fi o zonă de gravitaţie intensă, asemănătoare unei găuri negre; dar, în timp ce gaura neagră este o călătorie către nicăieri, gaura de vierme are atât intrare, cât şi ieşire.

În limbajul SF, o gaură de vierme este o scurtătură între două puncte din spaţiu-timp. Obiectele care trec prin ea pot fi proiectate în trecut sau în viitor.

Unii fizicieni cred că găuri de vierme, de dimensiuni colosale, apar la fiecare Big-Bang, deci ele se află undeva în Cosmos. Alţii consideră că găurile de vierme ar trebui căutate în microlumea cuantică. Unii ingineri şi fizicieni cu idei mai nonconformiste au cochetat, la nivel teoretic, cu ideea construirii unei găuri de vierme, deci a unei maşini a timpului.

Primul pas în construirea unei găuri de vierme are loc într-un mediu controlat (laborator), în interiorul unui accelerator de particule numit collider.

Acceleratorul izbeşte două nuclee de uraniu cu o viteză enormă în condiţii asemănătoare celor ce existau la câteva microsecunde după Big Bang, atunci când temperatura era de 10 miliarde de miliarde de grade Celsius.

Şocul impactului amestecă nucleele dând naştere unui corp amorf, compus din constituenţi de bază: quarci şi gluoni (quarc - particulă de bază care formează particulele elementare; gluon - particulă ipotetică, neutră, fără masă, care se pare că ajută, alături de quarci, la formarea celorlalte particule). Primul collider din lume a fost inventat în 2002, în laboratorul CERN din Elveţia.

Corpul amorf format din quarci şi gluoni este amestecat într-un shaker, unde, la o intensitate extrem de mare, se dezvoltă o energie echivalentă cu cea obţinută prin detonarea a 20 de bombe termonucleare. În acel moment, câmpurile magnetice se comprimă şi strivesc corpul amorf. Teoretic, după ce are loc explozia, la o scară incredibil de mică, spaţiul se transformă într-o agitaţie clocotitoare, numită de fizicieni spumă de spaţiu-timp. Aici se formează şi dispar în permanenţă găuri de vierme temporare.

O gaură de vierme poate fi "capturată" şi, prin folosirea unui cămp antigravitaţional, scoasă din spuma spaţiu-timp şi mărită astfel încât să permită trimiterea unui temponaut (călător în timp).
Pentru a o transforma în maşină a timpului, gaura de vierme trebuie stabilizată.

În momentul de faţă, însă, nu există tehnologia necesară decât pentru realizarea pasului 1.





Maşina timpului



Ambiguitatea timpului

Niciun comentariu: