Wektorowy dualizm czasu ? pod choinkę
Często zastanawiam się nad naturą czasu. Dla naukowca (fizyka, chemika czy biologa) rozpoznanie, czym jest czas, ma kolosalne znaczenie. W końcu czas jest najważniejszym parametrem wszelkich doświadczeń. Oto moje ostatnie przemyślenia.
Dziś rano w drodze z metra do zakładu (wtedy najlepiej mi się myśli) znów zastanawiałem się nad tym, jak można określić bądź opisać czas. W pewnym momencie uświadomiłem sobie, że można spróbować dokonać tego za pomocą wektorów. Rozumowałem tak: idąc ciągle w kierunku laboratorium przemieszczam się liniowo w czasie i w przestrzeni. A więc czas można jednak opisać wektorem!
Problem jednak z nadaniem mu kierunku. W którą stronę płynie czas? Tego nie sposób ustalić. Wygląda na to, że jesteśmy zanurzeni w strumieniu płynącego wartko czasu. Nie widzimy go, nie czujemy, mamy zaledwie świadomość jego przemijania i również naszego własnego w nim przemijania. Skoro tak, to możemy jednak przyjąć, że czas ma jakąś masę.
Nie chodzi oczywiście o masę w tradycyjnym sensie fizycznym, ale będąc w strumieniu czasu odczuwamy go właśnie jako swego rodzaju wektorowo poruszającą się masę. Skoro nie możemy się od niego, czy z niego, wyzwolić, to sami stanowimy część składową płynącego czasu i tym samym dajemy mu część jego masy. Czas musi więc mieć wektor i masę.
Co jeszcze można powiedzieć o czasie? Otóż czas w sposób jednoznaczny ma prędkość. Upływ czasu tu na Ziemi wydaje nam się jednostajny. Czas płynie dla nas z tą samą prędkością. Oczywiście subiektywnie raz przyśpiesza, raz zaś zwalnia. Ale wiemy, że to tylko nasze własne złudzenie, bo dla sąsiada czas może zwalniać, gdy nam wydaje się, że przyśpiesza (np. z wiekiem). Z drugiej strony, fizycy wiedzą, że prędkość czasu w skali kosmicznej może się zmieniać. A więc kolejny parametr czasu to prędkość jego upływu. A prędkość (v) to oczywiście jedynie określenie długości wektora!
Jak do tej pory przemyślenia te nie są chyba zbyt oryginalne. Ale dochodząc do mojego miejsca pracy doszedłem do wniosku, że czas zawiera w sobie również pierwiastek konieczności. I to właśnie jest chyba nowe.
Otóż idąc do przodu w każdym momencie mogę skręcić w lewo lub w prawo, albo zatrzymać się, lub cofnąć. Tak dzieje się do pewnego momentu upływu czasu. Dając kolejny krok do przodu w momencie teraźniejszości n (swoją drogą jak określić, co to takiego?) ten fakt się dokonuje. Jednym słowem – postawienie kroku do przodu staje się w momencie n koniecznością. To co było przed czasem n-1 niekonieczne i podlegało zmiennej np. mojego nastroju, było zdane na przypadek. W momencie n przypadek przestaje działać i zastępuje go konieczność – rzecz się dokonuje, klamka zapada. I jest to ewidentna kolejna składowa czasu!
Jak jednak określić pierwiastek konieczności czasu? Znów najłatwiej właśnie wektorem. Jeśli kierunek upływu czasu z jego własną prędkością opisać wektorem skierowanym poziomo (co jest oczywiście umowne), to jego składowa opisana tu jako konieczność będzie miała wektor skierowany prostopadle do tego pierwszego wektora. Konieczność pojawia się bowiem wyraźnie w jednej chwili określonej przez nas jednoznacznie jako n.
W tym momencie, oczywiście odruchowo, zacząłem zastanawiać się, czy wektor ten będzie skierowany w górę czy w dół. A może w lewo albo w prawo? I tu nastąpiło olśnienie: skoro czas jest zwektorowanym strumieniem, to składa się de facto z nieskończonej liczby wektorów skierowanych w jedną stronę (najlepiej wyobrazić go sobie jako płynącą rzekę). Jeśli tak, to wektor składowy konieczności też musi być w rzeczywistości nieskończoną masą wektorów prostopadłych do podstawowego wektora przepływu czasu. A jeśli tak, to dla danego zdarzenia będzie istniała niezliczona liczba wektorów konieczności tworzaca wyimaginowne koło (a więc płaszczyznę) utworzoną z wektorów biegnących we wszystkich kierunkach.
Z przemyśleń tych powstała właśnie dualistyczna teoria czasu, który graficznie można opisać przy pomocy dwóch prostopadle ułożonych wektorów.
Ciekawe, czy za wymyślenie nowej teorii czasu mam szansę dostać nagrodę Nobla? Zapewne nie, ale wszystkim Niedowiarom życzę tego pod choinkę i w Nowym Roku 2010.
Jacek Kubiak
Fot. Ben Dodson, Flickr (CC SA)
Komentarze
A nie byłoby raczej słuszne przyjąć, że skoro odczuwamy upływ czasu (czyli stawia on nam opór), to poruszamy się pod prąd czasu? Gdybyśmy poruszali się z czasem, jak z prądem wody, nie odczuwalibyśmy żadnego przepływu.
@ Jurgi :
Hmmm… chyba jednak podazamy z czasem, a zdajemy sobie z niego sprawe dlatego, ze w nurcie czasu widzimy rozne galezie itp rzeczy porwane wraz z nim.
Z fizyki Nobla to raczej nie, ale na pokojową nagrodę, myślę, że masz spore szanse 🙄
A tę konieczność to też inni już obgadywali, tyle że nie fizycy, a filozofowie.
Z wektorami bym uważał… jak trafi tu jaki matematyk, może zrobić zadymę… np. ta nieskończona ilość wektorów skierowanych w jedną stronę to co ma być? wektory równoległe? A też i wcale nie wiadomo, czy te możliwości istnieją, czy też wszystko jest z góry zdeterminowane, a tylko nam się wydaje, że o czymś decydujemy. 🙂
@ Hoko :
Oczywiscie pokojowa (albo kuchenna) mi wystarczy. 🙂
No wlasnie, jesli wektor koniecznosci dziala prostopadle do wektora czasu, to powinien zmieniac nieco kierunek przebiegu czasu. Innymi slowy, czym wiecej zdarzen tym bardziej zakrzywiony czas. Moze dlatego czas w kosmosie sie wygina? 😉
Nie jestem co prawda matematykiem, tylko fizykiem, ale zgodnie z ostrzeżeniem Hoko, robię zadymę. Ten wpis to szkodliwy stek bzdur, postmodernistyczny bełkot. Pomijam już pseudofilozoficzne rozważania, ale pojecia „wektora”, „masy”, „prędkości” w fizyce mają swoje konkretne znaczenia i konotacje i jeśli ktoś się nimi posługuje „w sensie pickwickowskim”, to albo robi prowokację w stylu Alana Sokala (rzecz wtórna, bo przecież Sokal już to zrobił), albo bredzi. Niech mi pan powie, drogi jk, co by było, gdybym ja zaczął pisać o oocytach, embrionach i enzymach, a potem tłumaczył się, że ja wcale nie miałem na myśli tego, co się jakimś dziwnym biologom kojarzy?
Warto też niekiedy użyć Google’a. Pojęcie strzałki czasu (arrow of time) wprowadzono do nauki jakieś 80 lat temu.
Każdemu oczywiście wolno pisać nonsensy, jesteśmy wolnymi ludźmi żyjącymi w wolnych krajach, ale ten blog ma ambicję naukową i opiniotwórczą. Noblesse oblige. Wstyd, panie jk, wstyd.
Jakem biolog, a nie fizyk, tak podpisuję się oboma kończynami pod komentarzem pfg. „Pierwiastek konieczności czasu”? „Dualistyczna teoria czasu”? „PRĘDKOŚĆ czasu”? Prędkość, czyli pochodna czasu… po czasie?!
Ja tu nie widzę teorii ani hipotez. Ja tu w ogóle nie widzę nauki. Widzę w najlepszym razie żart (co i oby), w najgorszym razie Sedlaka. No, chyba że to jakieś niezłe THC, co jest do wybaczenia, zrozumienia i pozazdroszczenia, ale w takim razie należałoby usunąć wpis.
Więcej luzu.
Będę chciał więcej luzu, to sobie włączę telewizję.
Widze, ze niektorzy blogowicze uwazaja blog za Zrodlo Prawdy Objawionej. 🙂 Ja tam mysle, ze koniecznosc bardzo ladnie sie komponuje z czasem. 😉
Niektórzy blogowicze nie wierzą w istnienie prawdy objawionej, z dużej czy małej litery, za to dają się łatwo zwieść adresowi „naukowy.blog” i nazwie „Blog naukowców”, zapominając o przymiotniku „szalonych”. Problem nie w tym, że coś jest „szaloną” spekulacją, odczapiastą teorią, wyciągniętą z nosa hipotezą. Gdyby blogonotka nawet w luźny sposób przedstawiała jakąś teorię lub hipotezę naukową, to bym się nie czepiał. No chyba że, jak już zaznaczyłem, mam totalnie niekompatybilne poczucie humoru i po prostu nie zrozumiałem żartu.
Jeśli chodzi o poetyckie kompozycje, to polecam znakomity blog Ogólna Teoria Wszystkiego.
He, he, no wlasnie, chyba lepiej by blog przy tygodniku opinii jakim jest Polityka byl bardziej szalony niz naukowy. Stricte naukowy to moze byc przy UW albo przy PAU. 🙂 Tylko po co?
Tyle, że blogonotka nie jest „szalona” w sensie „szalonej hipotezy naukowej”. „Szalone” hipotezy są OK, są potrzebne i ważne. Powyższa blogonotka jest szalona w innym, pejoratywnym sensie. Jest antynaukowa jak majaczenia Sedlaka albo równania Bobuli. Dlaczego? Bo jest bełkotem.
Nadal nie wykluczam możliwości, że to żart, którego nie zrozumiałem, no ale właśnie — location, location, location. Taki żart doceniłbym może na blogu przeznaczonym dla fizyków, gdzie każdy zna ten stary dowcip — prędkość czasu to jedna sekunda na sekundę.
Od popularnonaukowego (par force) bloga przy popularnym tygodniku oczekuję nie tyle trzymania się nauki stricto sensu, podawania odnośników literatury itp., ale przekazywania zrozumienia tego, czym jest nauka — a czym nie jest.
Otóż nauka przede wszystkim nie jest bełkotem.
@ ztrewq :
O jej, rece opadaja; no pewnie, ze zart, przecie napisane, ze pod choinke. Ale moze ktos sie zastanowil czym dla niego jest czas.
OK, po prostu nie mam poczucia humoru, dla mnie nic nowego. W takim razie wycofuję postulata swoje.
Strzalka czasu ma byc opisem wzrostu entropii. Tak wynika z podrecznika fizyki mojej corki do ktorego zajrzalem ukradkiem z samego rana zanim corka poszla do szkoly. Organizm biologiczny zmniejsza entropie (podczas wzrostu, reprodukcji, wszelkiej syntezy czasteczek) uzywajac energie z katabolizmu ktory sam w sobie zwieksza entropie. Tak wiec organizm biologiczny moze miec swoja wlasna strzalke czasu poniewaz wewnatrz niego procesy entropiczne maja rozne wlasciwosci w stosunku do otaczajacego srodowiska. Przyjechalem do pracy na rowerze pomimo panujacych niskich temperatur (na niedalekiej Florydzie padaja pomarancze). Przejezdzajac przez drewniana kladke uslyszalem dzwieki tak jakby kladka miala sie za chwile zawalic (drewno jest mniej elastyczne na mrozie?). Pomyslalem ze wplywam na tempo wrostu entropii w otaczajacym srodowisku. Czy wiec moja wewnetrzna strzalka czasu wplywa na ta zewnetrzna?
@ jacekP :
Drewniana kladka pod wplywem mrozu zmniejsza swoja entropie w porownaniu z wyzszymi temperaturami. Ty wjezdzajac na nia rowerem zwiekszasz jej entropie. Ciekawe dlaczego latwiej jest zlamac kladke o zmniejszonej etropii czyli w niskiej temperaturze. (to tez jest zart, gdyby ktos mial watpliwosci) 😉
No tak, zapomnialem ze lodowka tez zmniejsza entropie. A wiec lodowka mialaby swoja strzalke czasu? Na moja obrone, znecala sie nademna asystentka-sadystka na Fizyce-I (wersja dla biologow czyli lekko uposledzonych).
@ jacekP :
Nade mna tez sie znecala zadajac powalajace pytanie: Gdzie jest wyjscie? 🙂
Chyba mowimy o tej samej mlodej fizyczce. Po pytaniu o „wyjscie” z furia rozwalala uklady elektryczne ktore z wielkim trudem ulozylismy i wychodzila bez slowa. Zapomniala o tym za co brala marna komunistyczna pensje — uczenie. Niszczyla psychicznie potencjalny talent biologiczny. Czy mozna byc dobrym biologiem i nie odrozniac strzalki od wektora? Chyba tak choc nie jestem pewien. Mam podobna nadzieje za kazdym razem kiedy jestem u lekarza, ze ten mnie wyleczy mimo ze moze nie rozumiec jak naprawde dziala lek na poziomie molekularnym.
Nie jestem fachowcem od czasu ale intryguje mnie co innego – czy skoro najmniejszą cegiełką energii jest kwant, to czy czas także jest porcjowany, nieciągły i jaka jest ta – wyrażona liczbowo – najmniejsza porcja czasu? Na przykład reakcje chemiczne zachodzą w pewnym określonym czasie. Czy w takim razie zachodzą skokowo jak w przypadku kwantów? Co się dzieje pomiędzy tymi skokami? Czas stoi nieruchomo? A jeśli jest ciągły, to co to właściwie znaczy?
@ Wald :
Tak mysle, tylko chyba zupelnie nie wiadomo jak ugryzc cos takiego nie majac do dyspozycji nawet przyzwoitej definicji czasu. Bo co to w ogole jest czas?
Aaa, dawno tu nie zaglądałem, i cóż widzę?!
@jacekP – lodówka NIE zmniejsza entropii. Lodówka, podobnie jak organizmy biologiczne, może zmniejszać entropię lokalnie – fizycy powiedzą: w podukładzie – kosztem wzrostu entropii otoczenia, *z naddatkiem* równoważącego lokalny spadek. Tego, z całym szacunkiem, w moich czasach uczono w szkole, a teraz uczą na wszelkich studiach przyrodniczych i technicznych.
Strzałka czasu jest wyznaczona przez kierunek spontanicznego zachodzenia procesów nieodwracalnych, tak więc przykro mi, organizmy żywe żadnej „własnej strzałki czasu” nie mają. Procesy biologiczne nie zachodzą spontanicznie w tym sensie, że potrzebują zewnętrznego źródła energii i zewnętrznej chłodnicy. Mówiąc w dużym (przyznaję, bardzo dużym) uproszczeniu, organizmy żywe są silnikami cieplnymi, globalnie powodującymi wzrost entropii. Lodówka natomiast w środku chłodzi, ale na zewnątrz grzeje, przy czym na zewnątrz grzeje bardziej, niż chłodzi w środku, więc jako całość także przyczynia się do wzrostu entropii.
Nawiasem mówiąc, strzałki czasu są dwie: termodynamiczna, o której pisałem wyżej, i kosmologiczna, wyznaczona przez kierunek ekspansji Wszechświata. Zachodzi całkiem nietrywialne pytanie, czy te strzałki są ze sobą powiązane, to znaczy czy gdyby Wszechświat wszedł w hipotetyczną fazę kontrakcji (wedle obecnego stanu wiedzy, nie wejdzie), odwróceniu uległyby też procesy nieodwracalne – czy na przykład cukier w gorącej herbacie spontanicznie krystalizowałby? Tego nie wiadomo.
@Wald – owszem, spekuluje się, że istnieje kwant czasu. Nazywa się go „czasem Plancka” i mierzy on 10^{-44} sekundy. To są spekulacje, bo nie ma obecnie żadnych sposobów, żeby choć zbliżyć się do takiej dokładności pomiarów. Jest to też wiele rzędów wielkości mniej, niż charakterystyczne czasy procesów chemicznych. Skalą tych procesów jest attosekunda, czyli 10^{-18} sekundy. Dziesiątki attoseund to obecnie największa rozdzielczość pomiarów czasowych, osiągana zresztą wyłącznie w niezwykle wyrafinowanych eksperymentach. Do skali Plancka brakuje nam wciąż, bagatela, dwudziestu kilku rzędów wielkości.