Pitanja, odgovori i razgovori

Zašto postoji dimenzija vremena?

Vedran iz Županje pita: Možete li mi, molim vas, objasniti zašto postoji dimenzija vremena tj. zašto vrijeme "ide"?

KK:

"Zašto postoji dimenzija vremena?" je pitanje koje spada na sam rub domašaja znanstvene metode, zajedno s pitanjima kao što su "Zašto postoji svemir?" ili"Zašto postoji gravitacija?" Na takva pitanja zasad nema odgovora, između ostalog i zato što se znanost prvenstveno bavi "Kako" pitanjima, a "Zašto" pitanja obično ostavlja filozofima. Slično je i s pitanjem "Zašto vrijeme ide?" tj. zašto vremenska dimenzija ima drugačija svojstva od prostornih.

Razlog da su svojstva prostora i vremena tako slabo poznata leži i u tome što se vrijeme i prostor u znanosti obično uzimaju kao nekakav "okvir" unutar kojeg promatramo svemir i izvan kojega je teško izaći. Najveći dio znanosti bavi se pojavama u prostoru i vremenu, a mnogo manji dio se bavi proučavanjem samog prostora i vremena.

Konkretno, tek su s Einsteinovom općom teorijom relativnosti prostor i vrijeme postali objekti teorije i poprimili nekakva svojstva koja se mijenjaju i ovise o nekim vanjskim čimbenicima. (Prije Einsteina su se intrinsičnim svojstvima prostora bavili npr. Newton i Mach, ali na jednoj više kvalitativnoj i "filozofskoj" razini.) Međutim, ni opća teorija relativnosti ne razmatra pitanje zašto imamo baš tri prostorne i jednu vremensku dimenziju i zašto je vremenska dimenzija različita od prostornih.

To pitanje u novije vrijeme pokušava razmatrati teorija struna U toj teoriji prostor nema 3+1 već više dimenzija (trenutno je popularna inačica s 11-ero dimenzionalnim prostorom). Broj tih dimenzija i njihova svojstva su određeni nekim općim načelima ljepote i simetrije te matematičkom konzistentnošću čitave teorije. Istraživači se nadaju da će nekako ispasti da od tih 11 dimenzija zbog nekog, još nepoznatog razloga samo 3+1 dimenzija predstavlja svijet dostupan našim osjetilima. Kad se to otkrije, budite sigurni da će se o tome čuti i u dnevnim novinama.

IP: (Od apsolutnog do vlastitog vremena)

Pitanje Vedrana iz Županje: "Zašto vrijeme ide?" ima više slojeva, od onog "Što je vrijeme?" do pitanja strelice (smjera) vremena!

Samo postavljeno pitanje je odraz svakodnevnog iskustva, u kojem vrijeme doživljavamo različito od prostora.

Doživljaj da nama "vrijeme ide", tj. da ima smjer, objašnjava se zakonima statistike i termodinamike (smjer porasta entropije). Smjer vremena u samim zakonima prirode je posebno poglavlje, kojim se možemo pozabaviti drugom prilikom. Zadržimo se ovdje na pitanju "što je vrijeme?"!

Bez ulaženja u povijest i filozofiju, naglasimo da su ljudska iskustva ugrađena u znanost. Konkretno, prostor i vrijeme kao zamišljaji (koncepti), koji odražavaju dvije strane našeg iskustva, omogućuju nam da stvaramo naše slike o svijetu.

Tako je Newton slikoviti opis svojih prethodnika uobličio (pomoću apsolutnog prostora i vremena) u matematičke zakone po kojima funkcionira Newtonov svemir.

Kod Newtona "apsolutno" znači da su intervali prostora i vremena između dva događaja isti za sve promatrače tog događaja. Drugim riječima, prostorni i vremenski intervali su dvije "invarijante".

Bez ulaženja u podrobnosti, Einstein je na temelju novih iskustava tu apsolutnost "relativizirao": ustanovljena konstantnost brzine svjetlosti c (za sve promatrače u jednolikim gibanjima, bez ubrzanja) ima značenje da je za sve promatrače ista "četvero-udaljenost", prostorno-vremenski interval ds, koji je s gore spomenutim prostornim i vremenskim intervalom povezan neobičnom inačicom Pitagorina poučka:ds^2 = (prostorno-vremenski interval)^2 = (vremenski interval)^2 - (prostorni interval)^2 Dakle, Einsteinove invarijante, veličine koje su iste za sve opažače (neovisno o njihovim relativnim brzinama) su brzina svjetlosti i četvero-udaljenost. To pak omogućava svakom opažaču da u svom sustavu definira interval vlastitog vremena, d tau, na način ds^2 = c^2(d tau)^2 .

Kad govorimo o vremenima života nestabilnih čestica, riječ je o vlastitim vremenima u sustavima u kojima te čestice miruju - dobro definiranoj invarijanti!

Srodne teme:   —   Prostor i vrijeme   —