Existuje čas?TED-Ed

"Čas a prostor jsou mantinely myšlení, nikoliv okolnosti našeho bytí." -Einstein Co je to čas? Nejranější měření času spočívalo ve sledování cyklů přírody. Sledovaly se změny ze dne na noc a ročních období, na základě kterých vznikaly kalendáře. Přesnější měření času – jako sluneční a mechanické hodiny – nakonec čas zařadily do praktických škatulek. Ale co přesně to vlastně měříme?

Je čas něco, co fyzicky existuje? Nebo je jen v našich hlavách? Zprvu se odpověď zdá zřejmá, samozřejmě že čas existuje. Neustále se kolem nás rozvíjí. A je těžké si bez něj představit náš vesmír. Ale naše porozumění času se začalo komplikovat kvůli Einsteinovi. Jeho teorie relativity nám říká, že čas plyne pro všechny, ale ne nutně stejně rychle pro lidi v různých situacích, třeba když se blíží rychlosti světla.

Nebo když krouží kolem obrovské černé díry. Einstein vyřešil tvárnost času tím, že ho zkombinoval s prostorem a definoval tak časoprostor, který se může ohýbat, ale chová se předvídatelně a konzistentně. Einsteinova teorie zdánlivě potvrzuje, že čas je vetkán do samotné podstaty vesmíru. Ale tato teorie zcela neodpovídá na důležitou otázku.

Proč se prostorem můžeme pohybovat libovolným směrem, ale časem jen jedním? Ať děláme cokoliv, minulost zůstává sveřepě za námi. Tomuto jevu se říká šíp času. Když do sklenice s vodou kápnete potravinářské barvivo, instinktivně víme, že se barvivo bude vodou šířit a nakonec vodu obarví zcela. Představte si, že byste sledovali opak.

Čas by se zde odvíjel pozpátku. My žijeme ve vesmíru, kde se barvivo ve vodě rozptyluje, ne ve vesmíru, kde se sbíhá dohromady. Ve fyzice toto popisuje druhý termodynamický zákon, podle kterého se systémy mění směrem k neuspořádanosti neboli entropii. Systémy v našem vesmíru se mění z uspořádaných v neuspořádané a právě tato vlastnost vesmíru definuje směr šípu času.

Pokud je tedy čas tak základní vlastností, měl by být i v našich elementárních rovnicích popisujících vesmír, ne? Aktuálně se fyzika řídí podle dvou sad rovnic. Obecná relativita popisuje chování velkých objektů, zatímco kvantová fyzika popisuje ty malé. Jedním z největších cílů teoretické fyziky za posledních 50 let bylo tyto dvě sady sloučit do jedné elementární teorie všeho. Pokusů bylo mnoho, zatím však žádný není dokázaný.

A tyto pokusy přistupují k času různě. Je však s podivem, že jeden adept, Wheeler-DeWittova rovnice, v sobě čas vůbec nezahrnuje. Podobně jako všechny aktuální teorie všeho, i tato rovnice je jen spekulací, ale jako myšlenkový experiment – pokud je tato nebo jí podobná rovnice, ve které nefiguruje čas, pravdivá, znamenalo by to, že čas neexistuje na nejzákladnější úrovni bytí? Může být čas jen jakási iluze generovaná omezeními způsobenými tím, jak vesmír vnímáme?

To zatím nevíme. Ale možná je toto špatný přístup. Místo abychom se ptali, zda čas existuje jako základní vlastnost, možná může existovat jako tzv. imerzní vlastnost. Imerzní vlastnost je vlastnost, která neexistuje u jednotlivých částí systému, ale existuje pro systém jako celek. Jednotlivé molekuly vody neznají příliv a odliv. Ale oceán jako celek ano.

Film vytváří změnu pomocí času za použití sady nehybných obrázků, které se jeví, jako by na sebe plynule navazovaly. Když obrázky pustíme rychle za sebou, náš mozek vnímá plynutí času ze série nehybných obrázků. Jednotlivé snímky filmu se nemění, ani neobsahují plynutí času, ale je to vlastnost toho, jak jsou jednotlivé části spojeny dohromady. Pohyb je skutečný, ale zároveň je to iluze. Může být fyzika času podobnou iluzí?

Fyzikové stále zkoumají tyto i další otázky. Od odpovědi jsme tedy stále daleko. Alespoň prozatím. Překlad: Xardass www.videacesky.cz