Věda a čas
Co je to čas? Každý z nás ho někdy má, častěji však nemá. Čas se sice dá změřit, ale nedá se uchopit. Nemůžeme ho vidět ani slyšet, přesto je pořád kolem nás a všichni vnímáme, že bez ustání běží - někdy rychle, jindy zase pomaleji a někdy se doslova vleče. Jak ale čas definovat?
Jan Werich kdysi řekl, že "čas si vymysleli lidi, aby věděli od kdy do kdy a co za to". Co o času říkají vědci? Existuje nějaká oficiální definice času? Na to jsme se zeptali astrofyzika Petra Kulhánka z katedry fyziky Fakulty elektrotechnické ČVUT v Praze.
Kulhánek: "Ne, oficiální definice času neexistuje. Ono je nesmírně komplikované říci, co to je čas. Každý z nás samozřejmě vnitřně pociťuje nějaké prožitky a jak funguje čas. Ve fyzice čas chápeme jako parametr pohybových rovnic, ze kterých potom počítáme polohu nějakého tělesa v určitém čase. Nicméně, kdybychom se zamysleli nad definicí času a okleštili ji až na to vlastní jádro, tak pro čas stačí říci, že je to posloupnost, která neklesá. Je to rostoucí posloupnost dějů. Za ty děje lze zvolit víceméně cokoliv. Mohou to být kroky člověka, který přechází po místnosti, ale při takovéto definici času bychom se dostali do problému se složitostí fyzikálních zákonů. Ty fyzikální zákony popisující pohyby těles by byly nesmírně komplikované, s takovouto definicí času. Proto je třeba volit nějaké rozumné děje, které jsou opravdu periodické. Mohou to být kmity kyvadla. Byly činěny pokusy to udělat přes rotaci zeměkoule. To se také ukázalo nevhodné, protože Země nerotuje rovnoměrně a ta perioda rotace se v průběhu desetiletí a staletí mění. V současnosti je tedy základní jednotka času sekunda, přes kterou je vlastně čas definován pomocí přechodů v atomárních obalech v atomu cesia, které mají konkrétní frekvenci a z toho je vlastně odvozena dnešní definice času a časové jednotky."
Na čas jako takový bylo v čase nahlíženo z různých úhlů pohledu. Chápání času v souvislostech se světem i životem se v dějinách vědy pochopitelně měnilo. V historii fyziky to podle Petra Kulhánka bylo ve třech hlavních vlnách.
Kulhánek: "První vlna je období fyziky Galilea Galileie a Isaaca Newtona 16. a 17. století, ve kterém byl čas skutečně chápán jako vnější parametr, který naprosto nesouvisí s tělesy samými. Ten čas stál poněkud absolutně mimo tělesa samotná, stejně tak jako mimo prostor. Čas byl absolutní, neměnil se, tělesa na něho neměla vůbec žádný vliv a vystupoval opravdu jako pouhý vnější parametr. To se změnilo až po mnoha staletích v roce 1905, kdy Albert Einstein vytvořil speciální relativitu a začalo se blýskat na lepší časy. Ve speciální relativitě čas opět vystupuje jako parametr, opět je vnější, ale není už absolutní. Ve speciální relativitě časový interval, vzdálenosti mezi dvěma časovými událostmi závisí na volbě souřadnicového systému. Čili je to poprvé v historii, kdy čas není absolutní v tom smyslu, že například vykouření jedné cigarety nebo vypití jednoho piva bude trvat stejnou dobu ve všech souřadnicových soustavách. Tak tomu ve speciální relativitě není a svět je zařízen takovým zvláštním způsobem, že my v té vlastní souřadnicové soustavě vždycky máme prožitek nejkratší možný. Každému ostatnímu, který by se pohyboval kolem nás, se čas zdá být delší. Čili například, když já budu něco dělat, bude mi to trvat deset minut, ale pozorovateli, který kolem mně poletí dostatečnou rychlostí, bude mít dojem, že ten děj trval třeba patnáct, dvacet minut, podle toho, jak rychle letí. To je rok 1905 a nástup speciální relativity, kdy poprvé nejenom čas, ale i prostor přestaly být absolutními a začaly se měnit jejich odlehlosti - časová a prostorová. Ta poslední vlna přišla o něco málo později, v roce 1916, kdy Albert Einstein publikovat obecnou teorii relativity a ta poslední změna byla naprosto drastická a zásadní. Obecná teorie relativity, to je vlastně současná teorie gravitace a je založena na dvou myšlenkách, které lze říci velice jednoduše, ale matematické zpracování je potom komplikovanější. Ta první myšlenka je, že každé těleso svojí přítomností zakřivuje čas a prostor kolem sebe. A ta druhá věta nebo myšlenka zní, že tělesa se ve tomto pokřiveném čase a prostoru pohybují po nejrovnějších možných drahách. Jinými slovy, například Země kolem Slunce se pohybuje po elipse ne proto, že by na ní působila gravitační síla, ale proto, že se pohybuje v pokřiveném světě, který pokřivilo Slunce samotné. Proč je to významné pro čas? Protože v tuto chvíli je čas spoluvytvářen tělesy. A stejně tak prostor. Čas a prostor přestává mít bez těles samotných smysl. Ta tělesa tím, že zakřivují čas a prostor, tak ho sama vytvářejí a vlastně poprvé v historii vědy se čas stal opravdovou nedílnou součástí našeho světa a bez toho materiálního světa neexistuje, nemá smysl a není ani vytvořený."
Čas také běží na různých místech různě; třeba ve dvou odlišných výškách nad zemí. To není žádný vědecký výmysl - různoběžnost času byla experimentálně prokázána.
Vše co se kolem nás děje, má nějaký svůj alespoň trochu definovatelný počátek a konec v probíhajícím čase. Ale co samotný čas? Kde TEN má svůj počátek? Je možné o něčem podobném jako je "počátek času" vůbec hovořit? To jsou otázky, které si už jistě položila spousta lidí; my jsme je položili astrofyziku Petru Kulhánkovi.
Jinými slovy - nikdo zatím neví, kdy čas začal a jestli vůbec nějaký začátek má. Tuší se něco alespoň o jeho konci?
Dokud je tedy ve vesmíru nějaká hmota, běží v něm i čas. Hovořili jsme o tom s astrofyzikem Petrem Kulhánkem z Fakulty elektrotechnické ČVUT v Praze. Na přítomnosti lidí, ani jiných bytostí, které by o čase uvažovaly, přitom vůbec nezáleží. Nevím, jestli vás to těší, ale je to prostě tak.
Vysíláno v Planetáriu č. 39/2008, 27. září - 3. října.
Přepis: NEWTON Media, a.s.
Kompletní rozhovor si poslechněte ZDE (15:12).
