Ewolucja, czas i teoria ekspansji

Polska, a szczególnie Wrocław, jest jednym z trzech głównych centrów na świecie, gdzie rozwijana jest teoria ekspansji Ziemi – pisze prof. Jurand WOJEWODA

W fizyce, w naukach przyrodniczych, ale również w naukach społecznych funkcjonują konstrukcje językowe, które na co dzień wykorzystujemy w mowie potocznej. Nie zawsze zwracamy uwagę na przypisywane im znaczenie. Tymczasem ich poprawne stosowanie bardzo pomaga w opisie otaczających nas zjawisk i zachodzących procesów, przybliża do zrozumienia, jak działa świat.

Czas, przestrzeń i materia

.Czas pozwala przemieszczać się w przestrzeni. Narzuca też ograniczenia. Nie jest możliwe, aby jeden i ten sam obiekt występował jednocześnie w dwóch miejscach przestrzeni. Ruch wymaga czasu. Zarówno przestrzeń, jak i czas możemy sobie wyobrazić. Natomiast nie możemy sobie wyobrazić materii jako zjawiska bez przestrzeni i czasu. Bez względu na to, czy będziemy ją rozpatrywać jako energię, czy masę, to dopiero ona nadaje sens istnieniu przestrzeni i czasu. Bez niej te dwa pojęcia są tylko abstraktem – pomysłem człowieka wymierzonym w samotność.

Czasoprzestrzeni, materii i ruchowi zawsze towarzyszy Istota. Jest ona pytaniem o sens i znaczenie istnienia. Jest stanem rzeczy, przyczyną i domniemanym celem. Pozwala nam rozmawiać, pisać i dyskutować. Pozwala nam opracowywać modele naszego miejsca w przestrzeni i czasie. Niektórzy pojmują ją poprzez odwołanie do bytu nadrzędnego, inni przez określenie stanu umysłu. To właśnie umysł, niepojęty fenomen, doprowadził do powstania pojęć czasu, przestrzeni i materii.

Jak opisywać rzeczywistość?

.Próby opisu i zrozumienia rzeczywistości dokonywane są za pomocą dwóch metod: odwzorowania i modelowania. Odkrywcza natura człowieka początkowo prowadziła do doznawania oraz rejestracji rzeczywistości, czyli jej opisu. Ten zwykle jest mniej lub bardziej dokładny, w zależności od zastosowanych narzędzi oraz metod. Rzetelny opis zjawisk daje podstawę do wnioskowania o zachodzących procesach. Te ujmowane są w modele, w tym w prawa o ogólnym zastosowaniu. Odwzorowanie nie może wykraczać poza zakres istniejących faktów. Model musi być funkcjonalny. Może stanowić uproszczony obraz rzeczywistości, ale może też ją zastępować. Proteza nie musi wyglądać tak jak część organu człowieka, aby spełniała swoją funkcję.

Człowiek w miarę swojego rozwoju zaczynał od odwzorowania, ponieważ było to zadanie najbardziej potrzebne. Konsekwencją były pytania: Co to jest? Jak to działa? Czemu służy? Jak to wykorzystać?

Rozwój człowieka coraz bardziej kieruje się w stronę modelowania. Maszyny, które tworzymy, z każdym rokiem są coraz nowocześniejsze. Współcześnie samochód nie przypomina konia, ale spełnia to samo zadanie, tylko w innych warunkach i w innym czasie. Coraz częściej własny rozwój, własne losy, w tym tak pożądany sukces (!), opieramy na coraz skuteczniejszych modelach, ponieważ są predyktywne. Przewidywanie jest na pewno jedną z najważniejszych umiejętności, jakie wytworzył współczesny człowiek.

Model pozwala nam zrozumieć mechanizm, ale nie jest jego bezpośrednim odwzorowaniem. Granica między tym, co zostało przedstawione jako model, a bazą faktograficzną, na której powstał, jest płynna, ale istnieje. Zawsze należy upewnić się, czy proponowany model uwzględnia wszystkie znane w danym momencie fakty.

Czas i przestrzeń

.Pojęciem czasu operują fizycy niezależnie od przyjętego modelu. Czas geologiczny jest dowodem istnienia czasu w ogóle. Jest to pojęcie modelowe oparte na faktach geologicznych, które pojawiły się wraz z powstaniem Ziemi, czyli ponad 4,5 mld lat temu. Nie ma czasu geologicznego przed powstaniem Ziemi. Jest natomiast czas fizyczny, którego początek wyznacza wiek wszechświata, czyli blisko 14 mld lat.

.Czas fizyczny jest jedną z siedmiu podstawowych wielkości fizycznych (obok długości, masy, natężenia prądu, światłości oraz liczności materii). Podstawową jednostką pomiaru czasu jest sekunda. Dla Ziemi największe znaczenie mają doby i lata – jednostki pomiarowe czasu geologicznego, które odzwierciedlają astronomiczno-geologiczne rozumienie czasu fizycznego. Doba oznacza wykonanie pełnego obrotu Ziemi wokół własnej osi, natomiast rok to czas pełnego obiegu Ziemi wokół Słońca.

Dzisiaj wiemy, że doba ma 24 godziny, a czas obiegu wynosi ok. 365,25 doby (tzw. rok astronomiczny). Jednak w kambrze, czyli około 500 milionów lat temu liczba dób w roku była o 15 proc. większa. Przesłanki sedymentologiczne i paleontologiczne dowodzą, że w przeszłości Ziemia wirowała szybciej wokół własnej osi niż w czasach współczesnych. Jednocześnie okres obiegu Ziemi wokół Słońca był zbliżony do dzisiejszego. Pojęcie czasu geologicznego jest więc zależne od Ziemi, od jej ewolucji i zmian.

Strumień czasu

.Nasze pojmowanie czasu skupia się na chwilowych momentach i ich względnym następstwie – wczoraj, dzisiaj, jutro, pojutrze, w poniedziałek – w trakcie tzw. roku kalendarzowego. Dla fizyka są to jedynie przedziały czasu, wyznaczone przez arbitralne punkty pomiaru czasu od – do. W tzw. stochastyce zdarzeń, w strumieniu czasu, punkty takie wyznaczają odpowiednio początek i koniec zdarzenia. Takim zdarzeniem może być Narodowe Święto Niepodległości, rocznica, urodziny itp.

W ekonomii czas postrzega się jako następstwo zdarzeń. Te, występując po sobie lub zazębiając się ze sobą, tworzą swoisty strumień czasu. To, jak będziemy definiować strumień czasu, zależy od naszych indywidualnych potrzeb. Mogą to być pieniądze, kapitał lub życie. Dzięki określeniu stanu przed danym zdarzeniem i po nim jesteśmy w stanie odróżnić przyczynę od skutku. To pojmowanie czasu pozwala nam na wyciąganie wniosków i wiedzę, jak to, co uważamy za elementy nam użyteczne, zabezpieczać lub pomnażać.

Zjawisko, proces, zdarzenie, wydarzenie

.Zjawisko jest tym, co da się zaobserwować, postrzec zmysłami. Może być przedmiotem, stanem lub nastrojem. Zespół cech, wartości lub określeń zarejestrowanych i oznajmionych przez konkretnego obserwatora składa się na zbiór informacji o zjawisku. Możemy je opisać, zdefiniować, nazwać i sklasyfikować. Zjawiska opisywane są jakościowo, poprzez podanie ich cech (miar) lub określeń, oraz ilościowo, poprzez podanie wartości konkretnych cech lub miar.

Proces to przebieg powiązanych przyczynowo, następujących po sobie zmian, stanowiących stadia rozwoju, przeobrażania się czegoś. Proces jest dynamiczny; może mieć charakter fizyczny, kiedy zachodzi w realnym czasie i przestrzeni, ale może też mieć charakter myślowy i abstrakcyjny, gdy zachodzi w naszym umyśle. Procesy opisywane są przez prawa, które ujmują parametry danego procesu lub jego składowe (zjawiska, zdarzenia) w jawne związki przyczynowo-skutkowe, np. równania.

.Procesy przyrodnicze można podzielić na jednostajne, cykliczne, ewolucyjne lub zdarzeniowe. Jednostajny jest np. upływ czasu lub przemieszczanie się w przestrzeni ze stałą prędkością. Procesy cykliczne mogą być proste (rytmiczne, np. noc – dzień) lub bardziej złożone, jak np. pory roku. Życie człowieka przebiega według tych samych schematów cyklicznych, do których jesteśmy pozytywnie nastawieni, bo nie charakteryzują się końcem, zapewniając nam psychiczny komfort powtarzalności.

Najtrudniej jest nam zaakceptować procesy ewolucyjne. Wszystkie pojęcia, które zawierają pierwiastek ewolucyjny, przedzierały się do powszechnej świadomości naukowej i publicznej setkami lat. Dzisiaj nie ma podstaw do kwestionowania ewolucji biologicznej świata. Ba! Zgodnie z zasadą, że kiedy ewoluuje choćby jeden tylko element układu, to ewoluuje cały układ, nie da się zakwestionować ewolucji Ziemi jako planety. Jednak dużo osób, w tym geologów, pozostaje przy „bezpiecznym” cyklicznym pojmowaniu procesów, w tym geologicznych.

Jednostkowe życie człowieka to przede wszystkim kolejne, choć zmieniające się w czasie cykle. Jest ono procesem ewolucyjnym, które z perspektywy zewnętrznego obserwatora zaczyna się w momencie narodzin i kończy śmiercią. Zatem dla układów, którymi są przyroda i społeczeństwo, jednostkowe życie każdego człowieka jest zdarzeniem, którego rangę możemy ocenić dopiero ex post.

Zdarzenie (wydarzenie) może być z natury rzeczy stacjonarne i dynamiczne jednocześnie. Może być zjawiskiem, możliwością zajścia procesu (wydarzenie) lub zajściem procesu. Wydarzenia opisywane są przez prawa stochastyczne, które określają prawdopodobieństwo ich zaistnienia lub prawdopodobieństwo zaistnienia zjawisk z nimi związanych. W geologii zdarzeniem określa się proces geologiczny, który w konkretnym momencie się rozpoczął, trwał i również w konkretnym momencie się zakończył; wydarzenie jest prawdopodobieństwem zajścia zdarzenie.

Rozróżnienie to pomaga zrozumieć skalę czasu i przestrzeni, która często jest zależna od naszego jednostkowego doświadczenia życiowego. Wycięcie nowego koryta w dolinie rzecznej jest megawydarzeniem, kiedy zachodzi w ciągu jednego roku. W okresie 10 lat jest to już mezowydarzenie, w okresie 100 lat jest to zaledwie mikrowydarzenie, a w okresie 1000 lat to praktycznie brak wydarzenia. Ich ranga różni się zależnie od skutków dla układu, w którym zdarzenia zaszły. Poczynając od najmniej znaczących, które nie wpływają lub wpływają w niewielkim stopniu na układ, poprzez zdarzenia „katastrofalne”, które skutkują jakościową zmianą zachodzących w układzie procesów, po zdarzenia „kataklizmowe”, niszczące de facto układ, w którym zaszły.

Ekspansja Ziemi

.Według Alfreda Wegenera na Ziemi do karbonu włącznie istniał jeden wielki prakontynent – Pangea. Jego model zakładał stałą objętość kuli ziemskiej. Z jednej strony planety występował wielki kontynent, a z drugiej wielki ocean – Panthalassa. Wegener uznał, że Pangea zaczęła się rozpadać i dzielić na mniejsze kontynenty. Zgodnie z jego koncepcją początkowo na jednolitej masie kontynentalnej występowały te same gatunki, które w czasie uległy dywergencji ewolucyjnej, właśnie z powodu rozpadu Pangei. Ten model był dla współczesnych Wegenerowi szokujący, szczególnie że nie zawierał żadnych dowodów na potwierdzenie zawartych w nim tez.

Jego hipoteza szybko znalazła swoje wytłumaczenie. Dokonał tego oceanograf i geolog Matthew Maury, który jako jeden z pierwszych badał dno Oceanu Atlantyckiego pod kątem bezpiecznego położenia kabla telegraficznego, łączącego Amerykę z Europą. Odkrył Grzbiet Śródatlantycki i ryft (rów) śródatlantycki. Przed tym odkryciem mechanizm rozdzielenia się Afryki i Ameryki był niezrozumiały. To „rozjeżdżanie się” kontynentów polegało na pęknięciu płyty kontynentalnej i odsuwaniu się jej fragmentów od siebie wzdłuż systemu powierzchni uskokowych – tzw. uskoków transformujących. To dzięki temu pojawił się Atlantyk i pozostałe oceany na Ziemi. Proces ten jest powszechny i najlepiej udokumentowany ze wszystkich procesów geotektonicznych na naszej planecie. Część geologów uważa, że na obecnym etapie rozwoju planety jest on procesem dominującym i prowadzi do wzrostu objętości (ekspansji) Ziemi.

.Polska, a szczególnie Wrocław, jest jednym z trzech głównych centrów na świecie, gdzie rozwijana jest teoria ekspansji Ziemi. Nie wszyscy geolodzy akceptują ten paradygmat, preferując pogląd, iż wszystko dzieje się na Ziemi o stałych rozmiarach, tak jak to kiedyś zaproponował Wegener. Podobne do śródatlantyckiego ryfty występują na całym świecie. Rozdzielają one wszystkie kontynenty i prowadzą do ich wzajemnego oddalania się. Jest to możliwe tylko w obiekcie, który zwiększa swoją objętość. Według teorii ekspansji Ziemia od karbonu do dzisiaj (ponad 300 mln lat) zwiększyła prawie dwukrotnie swoje rozmiary. Wyjaśnia to również, dlaczego w przeszłości Ziemia szybciej się obracała wokół własnej osi, a doby były krótsze. Jest to teoria ewolucyjna. Tym samym jest „niewygodna”. Ludzkość ma doświadczenie w odrzucaniu teorii ewolucyjnych. Nie są one bezpieczne i komfortowe, jednak stanowią najlepszy możliwy, prawidłowy opis rzeczywistości.

Jurand Wojewoda