Dziś z okazji zmiany czasu opowiem czym tak naprawdę w ujęciu fizycznym jest czas, o którym Św. Augustyn mówił: „Jeżeli nikt mnie nie zapyta czym jest czas to wiem, natomiast jeżeli próbuję to komuś wytłumaczyć to nie wiem”. Na początku jednak, w nawiązaniu do dzisiejszego dnia krótki rys historyczny – jak doszło do tego, że dwa razy do roku przesuwamy wskazówki naszych zegarów? Jako pierwszy zmianę czasu na letni [podstawowym jest zimowy] postulował Benjamin Franklin, natomiast humorystyczna wymowa jego artykułu, a także zbyt mała ilość rzeczowych argumentów sprawiły, że pomysł nie spotkał się z zadowalającym przyjęciem. Bardziej merytorycznie do tematu podszedł Brytyjczyk William Willett, który własnym nakładem w 1907 roku wydał broszurę ‘Waste of Daylight’, w której zaproponował przestawienie zegarów o 80 minut w okresie letnim, co jego zdaniem przyniosłoby oszczędności w oświetlaniu rzędu 2,5 mln [w tym miejscu warto nadmienić, że na początku XX wieku wartość 1 funta, w porównaniu do dzisiejszej była prawie stukrotnie większa]. Pomimo rzeczowych argumentów również Willett nie był w stanie przeforsować swojej idei. Pionierami w tej kwestii stali się Niemcy, którzy jako pierwsi 30 kwietnia 1916 roku przesunęli zegarki o godzinę do przodu na terenach Rzeszy, sojuszniczych Austro-Węgier oraz okupowanych terenach Polski i Bałkan. Jeżeli chodzi o Polskę w okresie międzywojennym zastosowaliśmy czas letni tylko w 1919 roku, natomiast następnie w latach ‘45-’49, ’57-’64, ’77-’81 i nieprzerwanie od roku 1983. Mając za sobą krótką historię jego zmian, zastanówmy się czym tak naprawdę jest czas w rozumieniu fizycznym?
– istotnie to właśnie oznacza, że jest on jednym z wymiarów czasoprzestrzeni. Łatwo to zaobserwować kiedy użyje się często stosowanych przez fizyków jednostek, w których prędkość światła jest bezwymiarowa [czasami przyjmuje się, że wynosi 1] – w takich jednostkach wymiary długości i czasu są identyczne.
Po latach udało się eksperymentalnie udowodnić, że to idea Einsteina jest tą właściwą [co ciekawe już w XVII wieku Gottfried Leibniz rozwiązując równania Newtona zauważył, że wcale nie wynika z nich, że czas jest absolutny. Zachowała się jego korespondencja z Anglikiem, w której opisuje rozwiązania równań pokazujące, że tak nie jest, natomiast autorytet Brytyjczyka w tym przypadku wziął górę i kolejne trzy stulecia uważaliśmy czas za absolutny]. Wracając do mechaniki relatywistycznej - skąd wiemy, że Einstein miał rację? Potrafimy już zmierzyć zjawisko dylatacji czasu, które postulował [różnice we wskazaniach zegara w dwóch różnych układach w ruchu]. Wiemy, że na orbicie Ziemi czas biegnie inaczej niż na jej powierzchni i potrafimy to zmierzyć. Jest to zjawisko z którego wszyscy korzystamy każdego dnia [gdyby nie uwzględnienie dylatacji czasu po jednym dniu nasze GPSy rozsynchronizowałyby się na tyle, że nie dałoby się z nich korzystać]. Ciekawym zagadnieniem związanym z czasem jest „strzałka czasu”. Jest to pojęcie które do nauki wprowadził brytyjski astrofizyk - Arthur Eddington w roku 1927. Oznacza kierunek czasu – uważamy, że zawsze upływa od przeszłości, przez teraźniejszość w przyszłość, stąd wniosek, że jest on jednokierunkowy, asymetryczny i nieodwracalny. Wyróżniamy różne strzałki czasu: termodynamiczne, radiacyjne, a nawet psychologiczne czy biologiczne, natomiast ja chciałbym krótko skupić się na tych najbardziej interesujących z punktu fizycznego. Pierwsza – kosmologiczna. Określa kierunek czasowy od Wielkiego Wybuchu w stronę przyszłości jako ciągłe rozszerzanie się wszechświata [zjawisko które empirycznie potwierdził w 1929 roku Edwin Hubble, a dla którego Aleksander Friedmann znalazł rozwiązania równań Einsteina siedem lat wcześniej]. Fizycy uważają za prawdopodobny proces odwrócenia kosmologicznej strzałki czasu. Nazywany jest ‘Big Crunch’ [wielki kolaps]. Teoria zakłada, że proces rozszerzania się wszechświata nie będzie przebiegał wiecznie. Nadejdzie moment w którym pod wpływem grawitacji ekspansja ustanie i zacznie się proces do niej odwrotny. Najpierw zbliżą się do siebie galaktyki, które następnie się scalą, później połączą się gwiazdy i planety, następnie pod wpływem ogromnej siły grawitacji nastąpi scalenie atomów, które rozpadną się na nukleony [protony i neutrony], a te na kwarki. Każdy etap będzie przebiegał coraz szybciej, ponieważ siła grawitacji wciąż będzie rosła [wraz z temperaturą i gęstością]. Cały proces zakończy kolaps do stanu o skrajne wysokiej gęstości lub wręcz osobliwości [punktu gdzie przyśpieszenie grawitacyjne i gęstość są nieskończone]. Drugą, interesującą z fizycznego punktu widzenia jest kwantowa strzałka czasu. Teoria względności Alberta Einsteina nie odwołuje się do jednego i absolutnego czasu, lecz uwzględnia stałą prędkość światła we wszystkich inercjalnych układach odniesienia poruszających się względem siebie jednostajnie. Stąd wynika, że równoczesność zdarzeń jest względna i zależna od układu odniesienia, ale nie zmienia kierunku upływu czasu. Niektórzy fizycy uważają, że na poziomie fundamentalnym nie istnieje czas i przestrzeń [dotyczą jedynie świata makroskopowego]. Hipoteza opiera się na założeniu, że na poziome zderzających się cząstek strzałka czasu może wskazywać w dowolnym kierunku, a prawa fizyczne pozostają zachowane, co wynika z symetrii równań. Kończąc rozważania na temat czasu – zastanawiałeś się kiedyś dlaczego mówimy, że czas płynie? Zawdzięczamy to greckiemu konstruktorowi – Ktesibiosowi z Aleksandrii, który żył w III w. p. n. e. Udoskonalił on zegary wodne opierających swoje działanie na przepływie wody z jednego naczynia do drugiego dodając do nich pływak i skalę wskazującą godzinę.
0 Komentarze
Odpowiedz |
nawigacja
Grudzień 2018
Kategorie
Wszystkie
|