Czym jest czas i dlaczego Wszechświat go potrzebuje?

Człowiek żyje w czasie tak naturalnie, że rzadko zastanawia się nad jego istotą. Każdy dzień ma swój początek i koniec. Rodzimy się, dojrzewamy, starzejemy się. Historia składa się z kolejnych wydarzeń. Cywilizacje powstają i upadają. Gwiazdy rodzą się i umierają. Wszystko, co znamy, wydaje się zanurzone w czasie. A jednak gdy współczesna nauka próbuje odpowiedzieć na pytanie, czym właściwie jest czas, okazuje się, że odpowiedź wcale nie jest oczywista. To jedna z największych zagadek współczesnej fizyki.

.Potrafimy mierzyć czas z niewiarygodną dokładnością. Budujemy zegary atomowe, które nie spóźniają się nawet o sekundę przez miliony lat. Potrafimy przewidywać ruch planet, analizować historię Wszechświata i rekonstruować wydarzenia sprzed miliardów lat.

Nie potrafimy jednak w prosty sposób wyjaśnić, czym naprawdę jest to zjawisko, które nazywamy czasem.

Właśnie dlatego pytanie o naturę czasu należy do najważniejszych pytań współczesnej astronomii, kosmologii i filozofii nauki. Nie jest to problem techniczny. To pytanie o samą strukturę rzeczywistości.

Od codzienności do kosmosu

W codziennym doświadczeniu czas wydaje się czymś prostym. Płynie od przeszłości ku przyszłości. Nie można go zatrzymać. Nie można go odwrócić. Nie można wrócić do wczoraj. To intuicja tak głęboko zakorzeniona w ludzkim doświadczeniu, że przez tysiące lat wydawała się oczywista.

Dopiero rozwój nowoczesnej fizyki pokazał, że rzeczywistość jest znacznie bardziej skomplikowana. Albert Einstein wykazał, że czas nie jest uniwersalny. Nie płynie jednakowo dla wszystkich obserwatorów. Może zwalniać. Może przyspieszać. Może zależeć od ruchu i grawitacji.

To jedno z najbardziej zdumiewających odkryć nauki. Czas, który wydawał się absolutny, okazał się częścią większej struktury zwanej czasoprzestrzenią. Oznacza to, że czas nie jest jedynie tłem wydarzeń. Jest częścią samej rzeczywistości.

Astronomia potwierdza to każdego dnia. Satelity systemów nawigacyjnych muszą uwzględniać efekty relatywistyczne związane z upływem czasu. Bez tych poprawek współczesne systemy GPS przestałyby działać poprawnie. Kosmos nie jest więc miejscem, w którym czas jedynie płynie. Kosmos pokazuje, że czas może zachowywać się inaczej, niż podpowiada ludzka intuicja.

Prof. Michał Kleiber i granice zrozumienia

Prof. Michał Kleiber wielokrotnie przypominał na łamach „Wszystko co Najważniejsze”, że największe osiągnięcia nauki często prowadzą do nowych pytań zamiast ostatecznych odpowiedzi.

Problem czasu jest jednym z najlepszych przykładów tej sytuacji. Im więcej wiemy o Wszechświecie, tym bardziej zaskakuje nas jego natura. Potrafimy opisywać ewolucję galaktyk. Potrafimy obserwować ślady zdarzeń sprzed miliardów lat. Potrafimy badać fale grawitacyjne powstające podczas zderzeń czarnych dziur.

A jednak nadal nie rozumiemy w pełni samego czasu. Nie wiemy, dlaczego płynie tylko w jednym kierunku. Nie wiemy, czy jest fundamentalnym składnikiem rzeczywistości, czy też wyłania się z głębszych procesów fizycznych. Nie wiemy nawet, czy czas istniał przed początkiem Wszechświata.

W tym sensie problem czasu przypomina inne wielkie zagadki kosmologii. Pytanie o początek rzeczywistości. Pytanie o koniec Wszechświata. Pytanie o naturę ciemnej materii i ciemnej energii. To obszary, w których wiedza człowieka spotyka się z granicami poznania.

Stanisław Lem i paradoks przemijania

W refleksji Stanisława Lema czas zajmował miejsce szczególne. Nie dlatego, że interesowały go podróże w czasie znane z literatury fantastycznej.

Interesowało go coś znacznie głębszego. Relacja między przemijaniem a poznaniem. Lem rozumiał, że cała ludzka kultura jest próbą przekroczenia ograniczeń czasu. Historia. Literatura. Nauka. Pamięć. Wszystkie są sposobami zachowania doświadczeń wobec nieustannego przemijania.

W tekstach poświęconych Stanisławowi Lemowi publikowanych na łamach „Wszystko co Najważniejsze” wielokrotnie podkreślano jego fascynację przyszłością i długimi perspektywami rozwoju cywilizacji.

Patrząc na kosmos, człowiek zaczyna dostrzegać skale czasu całkowicie odmienne od własnego życia. Żyjemy kilkadziesiąt lat. Cywilizacje istnieją tysiące lat. Gwiazdy miliardy lat. Wszechświat prawdopodobnie będzie istniał przez okresy tak ogromne, że nie potrafimy ich sobie wyobrazić. To doświadczenie zmienia sposób myślenia. Pokazuje, jak niewielki jest człowiek.

Jednocześnie pokazuje, jak niezwykła jest jego zdolność rozumienia rzeczywistości.

Czy czas miał początek?

Jednym z najbardziej fascynujących pytań współczesnej kosmologii jest pytanie o początek czasu. W klasycznej intuicji wszystko ma swoją wcześniejszą przyczynę. Jednak teoria Wielkiego Wybuchu sugeruje możliwość, że sam czas może mieć historię.

Jeżeli czas pojawił się wraz z początkiem Wszechświata, wówczas pytanie o to, co było wcześniej, staje się niezwykle trudne.

To właśnie dlatego współczesna fizyka coraz częściej spotyka się z filozofią. Niektóre pytania nie dotyczą już wyłącznie pomiarów i obserwacji. Dotyczą samych pojęć, których używamy do opisywania rzeczywistości.

Czy można mówić o „przedtem”, jeżeli nie istniał jeszcze czas? Czy początek czasu oznacza początek wszystkiego? Czy przyszłe teorie fizyczne pozwolą spojrzeć jeszcze głębiej? Nie znamy odpowiedzi. I właśnie dlatego pytanie pozostaje tak fascynujące.

Największa tajemnica codzienności

Paradoks czasu polega na tym, że jest jednocześnie czymś najbardziej zwyczajnym i najbardziej tajemniczym. Każdy człowiek doświadcza go każdego dnia. Każdy człowiek wie, czym jest upływ czasu. A jednak nikt nie potrafi wskazać jego natury w sposób całkowicie zadowalający.

Być może właśnie dlatego pytanie o czas należy do największych pytań współczesnej nauki. Nie mówi wyłącznie o fizyce. Nie mówi wyłącznie o kosmosie. Mówi o samym fundamencie rzeczywistości. O tym, dlaczego istnieje historia. Dlaczego istnieje zmiana. Dlaczego istnieje przyszłość.

I dlaczego człowiek, patrząc w niebo, próbuje zrozumieć nie tylko gwiazdy, lecz także własne miejsce w czasie. Być może nigdy nie poznamy pełnej odpowiedzi.

Ale właśnie takie pytania od wieków prowadzą naukę naprzód.

Andrzej F. Litwiński