Wszystkie wielkie zagadnienia współczesnej nauki – teoria względności, mechanika kwantowa, wielki wybuch, unifikacja oddziaływań podstawowych – ostatecznie zmuszają nas do powtórnego rozpatrzenia natury czasu.

Tajem­nica czasu to pierwsza książka, jaka wpadła mi w tym roku w ręce i może okazać się też jedną z naj­lep­szych. Jej autora, Carlo Rovel­liego, mie­li­ście już okazję poznać za sprawą wydanej w Polsce dwa lata temu – również dzięki wydaw­nic­twu Feeria Science – pozycji Rze­czy­wi­stość nie jest tym, czym się wydaje. Włoski fizyk dał wtedy praw­dziwy popis, tworząc arcy­cie­kawy zarys pętlowej gra­wi­ta­cji kwan­to­wej, będącej jedną z głównych kan­dy­da­tek do miana teorii wszyst­kiego. Obie­ca­łem sobie wtedy, że nie odpusz­czę kolej­nych prac tego autora.

Jak wskazuje sam tytuł, Tajem­nica czasu poświę­cona została jednemu z naj­bar­dziej ele­men­tar­nych, ale i naj­męt­niej­szych tematów w całych dziejach nauki oraz filo­zo­fii. Po tysiąc­le­ciach dociekań nadal nie jesteśmy zgodni co do defi­ni­cji czasu, ani nawet co do faktu jego ist­nie­nia. Ary­sto­te­les twier­dził, iż czas stanowi miarę wszech­obec­nych zmian. Dla Izaaka Newtona było to po prostu nigdy nie­koń­czące się “trwanie”. Za Alberta Ein­ste­ina pojawiło się pojęcie cza­so­prze­strzeń, kon­struktu łączą­cego ela­styczną prze­strzeń z równie rela­tyw­nym czasem w jedną całość. Co mamy dziś? Jak można inter­pre­to­wać zjawisko upływu czasu na gruncie współ­cze­snych hipotez, obez­wład­nia­ją­cych umysł swoją abs­trak­cyj­no­ścią i zaawan­so­wa­niem? Wreszcie wypada zapytać, czy tykanie zegarka jest w fizyce aby na pewno czymś tak nie­odzow­nym i fun­da­men­tal­nym, że nie możemy się bez tego obejść? W grę wchodzą liczne kon­cep­cje, zarówno bliskie naszym codzien­nym doświad­cze­niom jak i zupełnie nie­in­tu­icyjne. Carlo Rovelli przed­sta­wia głównie te drugie, robiąc to jednak z nale­ży­tym wyczu­ciem, wyraźnie oddzie­la­jąc to co wiemy, od tego co jedynie przy­pusz­czamy.

Jak zwykle pozwo­li­łem sobie na wyno­to­wa­nie trzech inte­re­su­ją­cych spo­strze­żeń, które mogą zachęcić Was do prze­wer­to­wa­nia całej Tajem­nicy czasu.

1. Czy prawa fizyki rozróżniają kierunek upływu czasu?

Przy­czyn­kiem do współ­cze­snych rozważań na temat czasu jest zdu­mie­wa­jący fakt, że w zasadzie istnieje tylko jedno fun­da­men­talne równanie fizyczne, które roz­róż­nia prze­szłość od przy­szło­ści. Wygląda ono tak: ΔS ≥ 0. Zgodnie z nim w układzie ciał ciepło zawsze prze­cho­dzi z miejsca cie­plej­szego do zim­niej­szego. Jest to równanie Rudolfa Clau­siusa, będące zarazem esencją drugiej zasady ter­mo­dy­na­miki. Entropia rośnie, ciepło się ulatnia, stany ener­ge­tyczne dążą do rów­no­wagi – to wszystko dzieje się w jednym kierunku i tworzy tzw. ter­mo­dy­na­miczną strzałkę czasu. Stąd, gdybyśmy zaob­ser­wo­wali w przy­ro­dzie samo­istny spadek entropii – jak ukła­da­jący się w całość rozbity kie­li­szek – mie­li­by­śmy prawo pomyśleć, że cofamy się w czasie.

To wszystko wydaje się oczy­wi­ste, ale wcale takie nie jest. Musimy sobie uświa­do­mić, że zde­cy­do­wana więk­szość równań fizycz­nych wcale nie przy­po­mina pod tym względem drugiej zasady ter­mo­dy­na­miki. Nie ważne czy weźmiemy pod lupę prawa Newtona, elek­tro­ma­gne­tyzm Maxwella czy teorię względ­no­ści Ein­ste­ina. W bardzo wielu rów­na­niach czas został uwzględ­niony, ale w niemal żadnym nie znaj­dziesz niczego co pozwala na roz­róż­nie­nie prze­szło­ści i przy­szło­ści. Tylko przepływ energii nie­za­wod­nie przy­po­mina nam, że strzałka czasu ciągle wskazuje ten sam kierunek.

2. Czy istnieją kwanty czasu?

W mikro­świe­cie rytm wszyst­kim procesom nadaje mecha­nika kwantowa. Nie uciek­niemy więc od pytania, jak upływ czasu wygląda w skali sub­a­to­mo­wej? Zgodnie z naszą wiedzą wszelkie wiel­ko­ści – energia, prze­strzeń, a nawet czas – powinny dać się por­cjo­wać, czy inaczej mówiąc, kwan­to­wać. I rze­czy­wi­ście, zesta­wia­jąc poszcze­gólne stałe, fizycy doszli do wniosku, iż czas nie stanowi ciągłej struk­tury. Jej naj­mniej­szy możliwy do wyod­ręb­nie­nia odcinek, naj­drob­niej­sze tyk­nię­cie zegara, trwa 10-44 sekundy. To tzw. czas Plancka.

Na tym związki mecha­niki kwan­to­wej z czasem się kończą. Skoro istnieją kwanty czasu, to powinny również podlegać naj­waż­niej­szej regule mikro­świata – zasadzie nie­ozna­czo­no­ści Heisen­berga. Carlo Rovelli twierdzi, że jako peł­no­prawny obiekt fizyczny, cza­so­prze­strzeń powinna fluk­tu­ować nie inaczej od elek­tronu czy fotonu. Wią­za­łoby się to z daleko idącymi impli­ka­cjami. Przede wszyst­kim, w naj­mniej­szej skali różnice między prze­szło­ścią i przy­szło­ścią pozo­stają płynne, w związku z wkra­da­ją­cym się tu ele­men­tem nie­okre­ślo­no­ści. Tak jak cząstka ele­men­tarna potrafi nie przy­bie­rać kon­kret­nego poło­że­nia w prze­strzeni, tak mikro­chwila może być jed­no­cze­śnie przy­szło­ścią i prze­szło­ścią. I podobnie jak w przy­padku cząstek, tak i tu nie­ozna­czo­ność ustępuje miejsca kla­row­nej formie, dopiero przy okazji kontaktu z jakimś układem fizycz­nym, gdy funkcja falowa ulegnie kolap­sowi.

3. Czy eternalizm wraca do łask?

Już dawni filo­zo­fo­wie dumali nad tym, czy upływ czasu nie jest tylko złu­dze­niem. Taki obraz rze­czy­wi­sto­ści pod­bu­do­wała teoria względ­no­ści, w której nie­któ­rzy zaczęli widzieć podstawę tzw. wszech­świata blo­ko­wego. W tej kon­cep­cji cała cza­so­prze­strzeń sta­no­wi­łaby zwarty obiekt, miesz­czący w sobie całą historię wszech­rze­czy. Prze­szłość, teraź­niej­szość i przy­szłość kosmosu są trwale zapisane, a mijanie kolej­nych chwil to tylko wytwór naszych zmysłów. Rovelli jednak nie zgadza się z takim spoj­rze­niem na fizykę, w każdym razie nie do końca. Mia­no­wi­cie, bez względu na to jak potrak­tu­jemy sam czas, nastę­pu­jące zmiany nie są iluzją – poddają się bowiem obser­wa­cji i pomiarom. Jed­no­cze­śnie nauko­wiec zauważa, że w bada­niach wystar­czy samo zesta­wia­nie ze sobą zmian, bez potrzeby uwzględ­nia­nia jakiejś nad­rzęd­nej wartości, nazy­wa­nej przez nas czasem. Naj­lep­szy przykład takiego podej­ścia stanowi równanie Wheelera-DeWitta, opi­su­jące wszech­świat i nie­uwzględ­nia­jące w ogóle zmiennej czasowej. Jest to dość leciwa teza, lecz dla entu­zja­stów pętlowej gra­wi­ta­cji kwan­to­wej (w tym samego Rovel­liego), stała się dro­go­wska­zem na drodze ku nowej teorii wszyst­kiego.

Prawdę mówiąc Tajem­nica czasu podej­muje niewiele więcej wątków niż wyżej wymie­nione. Właśnie owa mizerna objętość pozo­staje jej naj­więk­szym man­ka­men­tem. Autor wziął na swe barki potwor­nie złożony i inte­re­su­jący temat, miesz­cząc swe prze­my­śle­nia na zaledwie dwustu nie­wiel­kich stronach. Dla porów­na­nia, inna pozycja z mojej kolekcji, poświę­cona zagad­nie­niu czasu – Czas odro­dzony Lee Smolina – jest prawie dwa razy grubsza. Szkoda, ponieważ Rovelli pisze o nauce z gracją godną mistrzów pióra, pozo­sta­wia­jąc daleko z tyłu wielu kolegów zza oceanu. Opisuje wszech­świat płynnie lawi­ru­jąc między złożoną fizyką teo­re­tyczną, a filo­zo­fią przyrody – trak­tu­jąc obie sfery jako rów­no­war­to­ścio­wych part­ne­rów.

Dlatego Tajem­nicę czasu polecam, ale jed­no­cze­śnie uprze­dzam: wasza cie­ka­wość zostanie mocno roz­bu­dzona, ale praw­do­po­dob­nie nie zaspo­ko­jona.

Info:
Autorzy: Carlo Rovelli;
Przekład: Jeremi Ochab;
Tytuł: Tajemnica czasu;
Tytuł oryginalny: L’ordine del tempo;
Wydawnictwo: Feeria Sceince;
Wydanie: Łódź 2019;
Liczba stron: 206.
  • Teresa

    Bardzo ciekawy temat, chociaż nie potrafię sobie do końca wyobra­zić rów­no­cze­sno­ści prze­szło­ści z przy­szło­ścią. W myśl zasady nie­ozna­czo­no­ści cząstka przy­biera jakiś kon­kretny stan w momencie obser­wa­cji, ale czy to znaczy, że czas też przy­biera kon­kretny stan w momencie obser­wa­cji. Nawet te ułamki sekundy, w których w mikro­świe­cie coś się dzieje, to jakieś następ­stwo zmian, a więc upływ czasu w jakimś kon­kret­nym kierunku, nie­za­leż­nie od tego, czy jestem w stanie określić w jakim poło­że­niu akurat znajduje się cząstka, czy nie. Jeśli każda mikro­chwila mogłaby być rów­no­cze­śnie prze­szło­ścią i przy­szło­ścią to wychodzi mi z tego jakaś schi­zo­fre­nia, chyba by musiało dojść do jakiejś wza­jem­nej ani­hi­la­cji. Myślę, że tego wszyst­kiego nie da się określić z powodu zbyt małej skali w jakiej to się dzieje, ale gdyby hipo­te­tycz­nie się w tej skali znaleźć, to wszystko wyglą­da­łoby zapewne zupełnie inaczej.Po prostu w makro­skali upływ czasu da się bardzo łatwo zaob­ser­wo­wać.

    A gdzie jest w tym wszyst­kim miejsce na “teraz”? A może jest tylko “teraz” a prze­szłość i przy­szłość istnieją w naszych głowach.

    • arthy

      “A może jest tylko “teraz” a prze­szłość i przy­szłość istnieją w naszych głowach.”
      Eckhart Tolle lubi to 😉

      • Teresa

        Nie znałam go wcze­śniej, ha, ale fajny gość z tego Eckharta.

    • tl132

      Teraź­niej­szość (jako byt, czyli stan ciekły materii) i niebyt (jako prze­strzeń ) są zmysłowe (induk­cyjne od wpro­wa­dza­nie), nato­miast prze­szłość (jako atomy, czyli stan stały materii) i przy­szłość (jako stan lotny materii) są umysłowe (deduk­cyjne od wypro­wa­dza­nie). Wiadomo to z pracy: Tomasz Lesz, Rachunek logiczny, czyli zapo­mniany kanon z 2013 roku; dostępne za darmo, czyli naukowe w prze­ci­wień­stwie tego, co kosztuje i należy do biznesu…

  • kuba_wu

    A jak się do dzieła Rovel­liego ma książka Smolina? Czy dotyczy tej samej tematyki, jest bardziej obszerna?
    Jego “Kłopoty z fizyką” bardzo mi się podobały.

    • https://www.kwantowo.pl/ Adam Adamczyk

      Książki są podobne tema­tycz­nie, choć ciężar roz­ło­żono na inne wątki. Podstawy są te same, ale Smolin dużo pisze o kosmo­lo­gii kwan­to­wej i wszech­świe­cie blokowym (u Rovel­liego to tylko przykład pro­wa­dzący do innych rozważań), zaś ten drugi bardziej wkracza w mikro­świat. Co łączy obu? Są scep­tycz­nie nasta­wieni do hipotezy o braku czasu.

  • Don Wasyl

    Ze swojej strony polecam jeszcze “Koniec czasu” J. Barboura i “Teraz” Richarda Mullera. Odmienne, ale równie pasjo­nu­jące spoj­rze­nia na istotę czasu.