Timpul în relativitatea generală
Albert Einstein a prezentat în mod public teoriile sale specială și generală de relativitate în anii 1905 și, respectiv, 1915. Acestea sunt două dintre cele mai empirice teoreme coroborate în întreaga știință. Relativitatea ne-a informat mai mult despre natura timpului decât orice altă teorie din istoria științei și are încă de dezvăluit. Timpul joacă un rol deosebit în teoriile relativității, mai presus de toate fiind doar un parametru fizic, deoarece timpul este, de asemenea, o coordonată intrinsecă în aceste teorii. Cu alte cuvinte, timpul în sine este o parte a ceea ce descrie relativitatea. De asemenea, în relativitate, nu se poate ipoteza despre natura timpului în izolare totală de relația sa cu spațiul. Timpul și spațiul nu sunt independente unul de altul, așa cum vom vedea mai jos. Aceasta este o consecință a faptului că viteza luminii în vid este o constantă universală și astfel are aceeași valoare pentru toți observatorii independenți de mișcarea lor. Dacă observatorii aflați în diferite stări de mișcare găsesc întotdeauna aceeași valoare, atunci măsurătorile lor de spațiu și timp trebuie să difere. În plus, relativitatea necesită ca viteza luminii în vid să fie cea mai rapidă viteză pentru transferul de energie sau transmiterea de informații. Această „limită de viteză maximă” asigură menținerea cauzalității, adică păstrarea ordinii temporale a evenimentelor. Dacă această limitare nu s-ar aplica atunci ar putea apărea circumstanțe în care cauza și efectul în lumea macroscopică observabilă se inversează, rezultând contradicții logice !
Teoria specială a relativității arată că nu există o simultană absolută între evenimentele îndepărtate spațial sau cu obiecte care au viteze diferite. Dacă două sau mai multe evenimente sunt simultane nu este fixată de natură, ci este relativă la circumstanțele diferiților observatori. Asta înseamnă că în prezent momentul în timp este relativ la diferiți observatori (sau în parlamentele fizice, față de diferitele cadre de referință) și, în consecință, că nu există un moment prezent universal, adică „acum” meu nu este neapărat „acum”.
Discrepanțele în timp pentru diferiți observatori (adică în diferite cadre de referință) vor deveni evidente doar atunci când viteza relativă a unui observator la altul este mai mult de jumătate din viteza luminii în vid. Cu toate acestea, chiar și la viteze mult mai lente, aceste diferențe sunt măsurabile. Acest fenomen se numește „dilatarea timpului” și este de obicei prezentat într-un scenariu ipotetic cu doi observatori, unul dintre aceștia plecând într-o călătorie rotundă prin spațiul cosmic într-o navă spațială avansată, la o viteză apropiată de viteza luminii. La întoarcerea pe Pământ, cei doi observatori își compară ceasurile pentru a găsi ceasul călătoriei citește mult mai puțin decât ceasul de ședere la domiciliu (și observatorul călător este în mod corespunzător mai tânăr decât cel de la ședere la domiciliu.) În ciuda timpul de dilatare fiind contrar bunului simț, testele efectuate folosind particulele elementare pe de o parte și ceasurile atomice din aer, pe de altă parte, au experimentat dilatarea timpului experimental la un nivel uimitor de precizie.
Teoria generală a relativității este o teorie despre spațiu-timp, care este uniunea relativistă a spațiului și a timpului. Timpul spațial poate fi descris ca fiind „țesătura” flexibilă a universului în patru dimensiuni. Suntem cu toții familiarizați (cel puțin din matematica școlii primare) cu geometria tridimensională a spațiului. Relativitatea generală extinde noțiunile geometrice de bază explicând gravitația în termenii geometriei patru-dimensionale a spațiului-timp. Gravitatea este o consecință firească a acestei geometrii patru-dimensionale. Relativitatea generală arată, de asemenea, că gravitația afectează timpul. Se pare că intervalele de timp dintre evenimente nu depind doar de mișcarea relativă, dar și de prezența unui câmp gravitațional și a intensității acestuia. Aceasta duce la o versiune gravitațională a efectului de dilatare a timpului, care este de asemenea bine susținută din punct de vedere experimental.17 mai aproape de faptul că un ceas este la sursa unui câmp gravitațional, cu atât mai scurte vor fi intervalele de timp măsurate de ceas. De vreme ce diferențele dintre observatorii de pe Pământ sunt atât de minuțioase, nu le vom observa niciodată. Cu toate acestea, ele trebuie încă luate în considerare în unele aplicații. Un receptor de mână legat de sistemul de poziționare globală (GPS), de exemplu, prin satelit, poate determina poziția cuiva pe Pământ la câțiva metri. GPS-ul încorporează corecțiile datorate efectelor relativității fără de care se va acumula progresiv eroarea în orice fixare GPS
Timpul în mecanica cuantică
Elementele mecanicii cuantice au fost concepute de un număr de fizicieni în anii 1920, în special de Louis de Broglie, Albert Einstein, Erwin Schrödinger, Werner Heisenberg, Neils Bohr și Max Born. Este o altă teorie coroborată, ştiinţă. Mecanica cuantică descrie fenomenele microscopice, adică fenomene în domeniul particulelor atomice și sub-atomice (cuantice). Deși mecanica cuantică are o serie de consecințe foarte bizare, ea nu modifică în mod eficient noțiunea clasică de timp în descrierea stărilor sistemelor fizice cuantice. Mecanica cuantică descrie un sistem fizic prin intermediul ecuației lui Schrödinger, care permite calcularea unor stări anterioare și ulterioare ale sistemului.20 Timpul așa cum apare în ecuația lui Schrödinger este doar un parametru determinat de ceva exterioară sistemului fizic studiat, de exemplu , măsurată cu un ceas. Cu toate acestea, mecanica cuantică poate furniza câteva indicii importante pentru o investigație a timpului și a stării ontologice a evenimentelor la nivel microscopic (adică dacă evenimentele microscopice care au avut deja loc sau evenimente care urmează să apară pot fi considerate reale intr-un anumit sens).
Un rezultat extrem de semnificativ care se deduce din mecanica cuantică este acela că universul este inerent non-local la nivelul interacțiunilor cuantice. Non-localitatea se referă la existența unei forme de acțiune la distanță, indicând faptul că există influențe care acționează cu viteze mai rapide decât viteza luminii în vid. Această concluzie se bazează pe un număr mare de rezultate experimentale care arată corelații între evenimentele cuantice distanțate spațial. Să presupunem că avem două particule cuantice, de exemplu, care sunt inițial produse dintr-un singur proces fizic. Mecanica cuantică ne spune că stările fizice ale acestor două particule nu vor fi independente. (Termenul tehnic pentru aceasta este că particulele sunt încurcate). Dacă mutăm o particulă la o distanță mare și apoi facem o măsurare a unei caracteristici particulare a particulelor apropiate, caracteristica corespunzătoare a particulei îndepărtate se schimbă instantaneu.
Cu toate acestea, sa demonstrat că efectele „non-localității cuantice” nu pot fi utilizate pentru a trimite o formă de comunicare mai rapidă decât viteza luminii în vid, care a evitat o ciocnire directă cu relativitatea. De vreme ce relativitatea interzice de fapt propagarea cauzală care este mai rapidă decât lumina, existența efectele non-locale pot solicita eventual modificarea contului acceptat de simultaneitate relativă. Într-adevăr, non-localitatea cuantică se poate dovedi a avea ramificații puternice pentru înțelegerea timpului.
Sursa: Peter J. Riggs, Long History, Deep Time Book Subtitle: Deepening Histories of Place Book (Ann McGrath and Mary Anne Jebb)
Lasă un răspuns