27.8.2014

Czas. Niedokończona rewolucja Einsteina - Paul Davies - Biblioteka - Wirtualny Wszechświat

http://www.wiw.pl/biblioteka/czas_davies/02.asp

1/2

W

iw.pl

Na bieżąco:

I

nformacje

C

o nowego

Matematyka i przyroda:

A

stronomia

B

iologia

F

izyka

M

atematyka

M

odelowanie rzeczywistości

Humanistyka:

F

ilozofia

H

istoria

K

ultura antyczna

L

iteratura

S

ztuka

Czytaj:

B

iblioteka

D

elta

W

ielcy i więksi

Przydatne:

S

łowniki

C

o i gdzie studiować

W

szechświat w obrazkach

Jesteś tutaj:

Wirtualny Wszechśw iat

>

Biblioteka

>

Fizyka

> Czas. Niedokończona rew olucja Einsteina

Szukaj

Jesteś tutaj

CZAS.

Niedokończona

rewolucja Einsteina

Paul Davies

Rozdział 9:

- "Strzałka czasu"

Książka ta zagłębia się

w tajemnice czasu i jego

związków z fizyczną

naturą Wszechświata.

Paul Davies, profesor

Uniwersytetu

w Adelajdzie, znany

popularyzator fizyki

i kosmologii, otwiera

przed nami świat

cząstek elementarnych,

gdzie tkanka czasu

ulega rozerwaniu,

i czarnych dziur,

w których czas się

zatrzymuje. Autor

zastanawia się: Czy

pytanie o wiek

Wszechświata ma sens?

Czy czas wyłonił się

z Wielkiego Wybuchu?

Czy możliwe są podróże

w czasie? Czy czas

będzie miał swój koniec?

A wycieczki w stronę

literatury, filozofii

i psychologii

uatrakcyjniają tę

niezwykłą podróż po

krainie nauki

współczesnej. To

kolejny tytuł w serii

Na

ścieżkach nauki

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

Chociaż Birkbeck College znajduje się zaledwie kilkaset metrów od
Wydziału Fizyki University College, na którym studiowałem, podczas lat
nauki byłem tam tylko raz. Dokładnie przedstawiłem swój projekt Bohmowi,
który mnie grzecznie wysłuchał. Z pewnym niepokojem, no bo czy
powinienem wielkiemu człowiekowi zadawać takie głupie pytania,
odezwałem się: "Skąd się wzięło założenie o przypadkowości faz?". Ku
mojemu zdziwieniu Bohm po prostu wzruszył ramionami i wymamrotał: "Kto
wie?".

- Ale przecież nie można zbyt daleko posunąć się bez tego założenia -
zaprotestowałem.

- Moim zdaniem postęp w nauce jest zwykle konsekwencją rezygnacji
z założeń!

Sytuacja wydała mi się wówczas nieco upokarzająca, lecz na zawsze
zapamiętałem słowa Davida Bohma. Historia pokazuje, że miał rację.
Bardzo często postęp w nauce dokonuje się wtedy, gdy ortodoksyjny
paradygmat wchodzi w konflikt z nowymi ideami lub wynikami
doświadczalnymi niezgodnymi z przyjętymi teoriami. Wówczas ktoś podważa
jakieś ważne założenie, które nigdy nie było kwestionowane i może nie jest
wcale sformułowane jasno. Dzięki temu wszystko ulega przemianie,
powstaje nowy, lepszy paradygmat. Tak właśnie się stało, gdy Einstein
przedstawił szczególną teorię względności. Wszyscy zakładali, nawet się
nad tym nie zastanawiając, że czas jest absolutny i uniwersalny; na tym
poglądzie opierała się cała fizyka klasyczna. Okazało się jednak, że jest on
błędny - było to nieuzasadnione założenie, z którego powodu prawa ruchu
Newtona weszły w konflikt z elektromagnetyzmem i zachowaniem się
sygnałów świetlnych. Gdy Einstein z niego zrezygnował, wszystko znalazło
się na właściwym miejscu.

W każdym razie ze spotkania z Bohmem na temat założenia przypadkowości
faz wyszedłem zaniepokojony, więc postanowiłem sprawdzić, co miał na ten
temat do powiedzenia Einstein. W 1909 roku, mniej więcej w czasie gdy
został mianowany profesorem na Uniwersytecie w Zurychu, Einstein
opublikował wraz z Walterem Ritzem, młodym, lecz chorowitym fizykiem
z Uniwersytetu w Getyndze w Niemczech, krótki artykuł [W. Ritz, A. Einstein,
"Physikalische Zeitschrift", tom 10, 1909, s. 323]. Choć Ritz doceniał teorię
względności, uważał, że Einstein nie w pełni rozumie naturę
promieniowania elektromagnetycznego. Sądził, że istniało nieodkryte
jeszcze prawo fizyki, które dopuszczało opóźnione fale elektro-magnetyczne,
a wykluczało fale przedwczesne. Ritz nazwał je emisyjną teorią światła,
ponieważ rozróżniała emisję i proces odwrotny względem czasu -
absorpcję. Uważał, że wyjaśnia to kierunek upływu czasu obserwowany
w życiu codziennym.

Einstein się z tym nie zgadzał. Upierał się, że prawa elektro-magnetyzmu
muszą być symetryczne względem czasu. Jego zdaniem asymetria
związana z występowaniem wyłącznie fal opóźnionych spowodowana jest
względami statystycznymi. Aby zrozumieć, co miał na myśli, wyobraźmy
sobie kamień wrzucony do stawu. Powstają zmarszczki na wodzie,
rozprzestrzeniające się wokół punktu, w którym kamień wpadł do wody,
a w końcu wygasające wśród falujących trzcin. Są to fale opóźnione.
Gdybyśmy film przedstawiający to zdarzenie puścili do tyłu,
obserwowalibyśmy fale przedwczesne - zmarszczki na powierzchni wody
pojawiające się wokół brzegów stawu i schodzące się do środka
w uporządkowany sposób, przy zachowaniu symetrii sferycznej. Sytuacja

Lekka
Przekąska
Wasa

wasa.pl

Sprawdź Żytnie
Pieczywo Ze
Świeżymi Dodatkami.
Super Zdrowe
Śniadanie!

27.8.2014

Czas. Niedokończona rewolucja Einsteina - Paul Davies - Biblioteka - Wirtualny Wszechświat

http://www.wiw.pl/biblioteka/czas_davies/02.asp

2/2

taka nie jest zupełnie niemożliwa. Można sobie wyobrazić, choć jest to
bardzo mało prawdopodobne, że współpracujące ze sobą trzciny poruszają
się w taki sposób, by wytworzyć akurat odpowiednie małe zmarszczki. Te
z kolei doprowadziłyby do powstania wzoru zbiegających się fal o dokładnej
symetrii sferycznej. W wyniku konspiracyjnej współpracy wiele osobnych
zaburzeń falowych przybyłoby na środek stawu dokładnie w tym samym
czasie i w tym samym rytmie - to znaczy ze skorelowanymi fazami.
W rzeczywistości ruch trzcin jest w dużym stopniu nieskorelowany, a fazy
zaburzeń falowych - przypadkowe.

Tłumacząc to na język elektromagnetyzmu, dochodzimy do wniosku, że
przedwczesne fale nie są niemożliwe, lecz tylko bardzo mało
prawdopodobne. Wyobraźmy sobie fale radiowe rozchodzące się
z nadajnika w pustą przestrzeń kosmiczną, gdzie pewnego dnia mogą
zostać zaabsorbowane przez pył gwiazdowy lub inną materię rozproszoną.
Ta sekwencja po odwróceniu w czasie przedstawia się następująco: tryliony
cząsteczek emitują maleńkie fale radiowe, które zupełnie przypadkowo
przybywają z różnych stron kosmosu dokładnie w tym samym momencie i w
to samo miejsce, na Ziemię, a ponadto są zgodne w fazie. Choć materiał
kosmiczny bez wątpienia jest źródłem fal radiowych, a Ziemia pławi się
w tym szumie elektromagnetycznym, brak dowodów na jakąkolwiek
korelację pomiędzy falami nadchodzącymi z kierunku na przykład
gwiazdozbioru Lwa a tymi z konstelacji Ryb. Oczekiwanie, że tak może się
stać, jest równoznaczne z wiarą w ogromny kosmiczny spisek, dzięki
któremu z bardzo oddalonych części Wszechświata wysyłane byłoby
w naszą stronę promieniowanie elektromagnetyczne, zsynchronizowane
w niezwykle precyzyjny sposób. Jednak w rzeczywistości nadchodzące fale
mają zupełnie nieskorelowane fazy. Zatem według Einsteina fakt
występowania opóźnionych fal elektromagnetycznych jest konsekwencją
założenia o przypadkowych fazach!

Jeden kierunek rozchodzenia się w czasie fal radiowych i pozostałych fal
elektromagnetycznych stanowi tylko element skomplikowanej macierzy
zjawisk fizycznych, które odciskają na Wszechświecie strzałkę czasu.
W życiu codziennym nie sprawia nam problemu stwierdzenie, w którą stronę
jest ona skierowana, ponieważ otaczają nas procesy, które, jak się wydaje,
mają nieodwracalny charakter - na przykład ludzkie starzenie się. Prawdziwa
geneza strzałki czasu pozostaje jednak dręczącą tajemnicą. W rozdziale 1
opowiedziałem, jak Boltzmann sądził, że odnalazł źródło strzałki w drugiej
zasadzie termodynamiki, a Poincaré wykazał błąd. Związek drugiej zasady
ze strzałką czasu został spopularyzowany przez Arthura Eddingtona w latach
dwudziestych XX wieku i od tego czasu pozostaje przedmiotem złudnych
poszukiwań. Ostateczne rozwiązanie tej tajemnicy wciąż nam się wymyka.

Zasada, według której ciepło musi zawsze przepływać w jednym kierunku,
od gorąca do zimna, niewątpliwie leży u podstaw wielu "codziennych"
ujawnień strzałki czasu. W skali kosmicznej prawo to opisuje Wszechświat
zbliżający się do nieuniknionej degeneracji - do ostatecznej śmierci
cieplnej. Warto zauważyć, że rachunek za energię należny Słońcu opiewa -
w cenach z 1993 roku - na sumę około biliona bilionów dolarów na
sekundę. Z tego tylko kilka miliardowych ogrzewa planety; reszta marnuje
się w otchłaniach kosmosu. Nie można odzyskać tej energii: jest na zawsze
stracona. Podczas gdy Układ Słoneczny rytmicznie odnotowuje eony czasu
przez upływ kolejnych cykli, w sercu Słońca tyka jednokierunkowy zegar,
nabijając licznik energii. Odbywa się to bez żadnych cykli: są tylko rosnące
ilości energii i malejące zapasy paliwa - proces nieodwracalny, skończony
i nieunikniony. W końcu Słońce umrze, podobnie jak wszystkie gwiazdy i,
prawdopodobnie, jak kosmos jako całość - chyba że najpierw Wszechświat
się zapadnie i nastąpi Wielki Kolaps.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[

góra strony

]

Wiw.pl

|

Na bieżąco

|

Informacje

|

Co nowego

|

Matematyka i przyroda

|

Astronomia

|

Biologia

|

Fizyka

|

Matematyka

|

Modelowanie rzeczywistości

|

Humanistyka

|

Filozofia

|

Historia

|

Kultura antyczna

|

Literatura

|

Sztuka

|

Czytaj

|

Biblioteka

|

Delta

|

Wielcy

i więksi

|

Przydatne

|

Słowniki

|

Co i gdzie studiować

|

Wszechświat w obrazkach

Copyright

©

Prószyński Media sp. z o.o.
2000-2011.
All rights reserved.