Toată lumea crede că ştie ce este timpul, de vreme ce suntem capabili să distingem, fără nicio ambiguitate, prezentul de trecut, trecutul de viitor, şi nimeni nu ignoră, de exemplu, succesiunea anotimpurilor, a evenimentelor, a fenomenelor diverse, a zilelor, în trecerea lor ireversibilă, a ceea ce numim ciclicitatea vieţii, până la momentul final al existentei individuale. Şi totuşi, cine ar putea da o definiţie precisă a timpului? Sau cine nu s-a întrebat măcar o dată dacă şi “cum poate fi stăpânit timpul”. Semnificativ este şi faptul că, şi pentru oamenii de ştiinţă, de la care aşteptăm să ne scoată din acest ïmpas al incertitudinilor, timpul rămâne o enigmă. Cercetările actuale, mai ales cele din zona fizicii cuantice, repun în discuţie o serie de adevăruri, teorii, concepţii, demonstraţii, pe care le-am crezut incontestabile. Există, simultan, mai multe ipostaze ale timpului? Putem întrerupe şi relua timpul? Trecerea timpului este doar un efect al modului nostru de a gândi, al subiectivităţii noastre? Timpul, în anumite condiţii, se poate comprima, dilata? Multe dintre aceste întrebări păreau că ţin, până nu demult, doar de scenariile SF. Cu toate acestea, în urmă cu peste o sută de ani, în 1905, Albert Einstein, cu intuiţiile sale si cu inteligenta sa genială, elaborând teoria relativităţii restrânse, a pornit de la premisa că spaţiul şi timpul nu sunt absolute, că depind de sistemele de referinţă. Pentru a înţelege mai uşor o astfel de afirmaţie, fără a intra în zona aridă a limbajului demonstraţiei ştiinţifice, iată una dintre “ghicitorile”/problemele lui Einstein, care ne provoacă să gândim, să ne raportăm altfel la conceptul de timp.

O “ghicitoare” a lui Albert Einstein

See more

Imaginaţi-vă situaţia următoare: La data de 1 ianuarie 2000, se nasc patru gemeni. Unul dintre ei rămâne pe Pământ, iar ceilalţi sunt trimişi în spaţiu, cu ordinul de a se întoarce peste o sută de ani. Navetele cu care au plecat aveau viteze diferite. Prima se deplasa cu jumătate din viteza luminii, a doua, cu 90% din viteza luminii, a treia, cu 99% din viteza luminii. La întoarcerea celor trei gemeni, din cosmos, peste o sută de ani, copilul rămas pe Pământ împlinise 100 de ani, cel plecat cu prima navetă spaţială avea 87 de ani, al doilea, 13 ani, iar cel de-al treilea 1,5 zile.

Cu siguranţă, cei care stăpânesc domeniul fizicii vor găsi, fără dificultate, rezolvarea acestei probleme şi vă aşteptam, cu interes, soluţiile.

Cum este timpul în Univers?

La începutul secolului al XVII-lea, Galileo Galilei, “părintele fizicii moderne”, matematician, astronom, filozof, a propus o înţelegere diferită, în raport cu epocile anterioare, a conceptului de timp, prin formularea principiului de bază al relativităţii, acela că nu există mişcare şi nici repaos absolut. Trei secole mai târziu, Albert Einstein avansa conceptul spaţiu-timp, arătând că nu există timp absolut. Consecinţele au fost enorme, atât în fizica microcosmosului, cât şi în cea care viza înţelegerea Marelui Univers, astfel încât cosmologia, ramură a astronomiei, care se ocupă cu structura şi legile Universului, a fost complet reconsiderată. Mai mult, această ştiinţă, ca şi noile teorii ale fizicii cuantice, aduc o perspectivă cu totul nouă asupra percepţiei timpului.

Matematicianul şi astrofizicianul Jérôme Pérez, explicând teoria relativităţii, a lui Einstein, arată că genialul fizician şi-a dat seama că se putea aplica teoria relativităţii generale Universului în ansamblu, dar că surpriza lui Einstein însuşi a fost uriaşă când a constatat că, din aplicarea ecuaţiilor sale, rezultă, teoretic, un Univers dinamic, în sensul temporal al termenului, nu unul static, cu planete, stele, galaxii urmând imperturbabil acelaşi drum, dintotdeauna şi pentru totdeauna, cum se susţinuse până la acel moment şi cum credea savantul însuşi, Rezultatul teoriei relativităţii a fost atât de neaşteptat, de surprinzător, chiar pentru Einstein, încât prima reacţie a fost de a se îndoi el însuşi de concluzia la care a ajuns. S-a gândit că a pierdut ceva din vedere, în demonstraţia sa, şi a modificat calculele şi ecuaţiile, adăugând un termen, o constantă, pe care a numit-o constantă cosmologică.

Acest fapt a condus la elaborarea, în 1919, a modelului spaţiu-timp. S-a ajuns astfel la concluzia că nu numai viteza (de exemplu, viteza de deplasare a doi observatori, unul în raport cu celălalt) influenţează timpul, dar şi masa sau energia, ceea ce a condus la celebra formulă E=mc2 (dacă nu s-ar lua în considerare acest adevăr, informaţiile furnizate, de exemplu, de sistemele GPS ar fi eronate, cu câţiva kilometri pe zi, şi deci inutilizabile). Relativitatea restrânsă, cu alte cuvinte, subliniază faptul că c (din formula E=mc2) nu se referă doar la viteza unui anumit fenomen, ci şi la felul în care sunt relaţionate spaţiul şi timpul.

Intenţia declarată a lui Einstein a fost de a crea o teorie fizică universal valabilă şi aplicabilă tuturor câmpurilor fizice care există, ceea ce nu i-a reuşit în totalitate. Dar, câţiva ani mai târziu, observaţiile astronomului american Edwin Hubble (1885-1953) au confirmat teoria lui Einstein – da, există o dinamică a Universului, iar acesta este în expansiune.

• Predicţiile despre găurile negre

Ecuaţiile teoriei relativităţii a lui Einstein au adus însă şi alte surprize, bulversând concepţia consacrată despre relaţia timp-spaţiu şi permiţând, printre altele, predicţiile despre existenţa a ceea ce cosmologii numesc “găurile negre”. Se numesc “negre” pentru sunt înconjurate de un halo, iar câmpul lor gravitaţional este aşa de puternic încât nu permite să scape din interior nimic, nici măcar radiaţia electromagnetică (lumina, de exemplu). Este vorba, în acest caz, de zone particulare ale Universului, în jurul cărora, un fel de frontieră, numită “orizontul găurii negre”, nu permite niciunei raze luminoase să scape. În aceste condiţii, în termenii teoriei relativităţii generale, se întâmplă nişte bizarerii, consideră acelaşi astrofizician Jérôme Pérez: dacă un obiect, apropiindu-se de o gaură neagră, trece de “orizontul” acesteia, nu s-ar mai putea întoarce niciodată. Deci nu timpul este unidirecţional, în această situaţie, ci distanţa de la obiect la gaura neagră, ca şi cum timpul şi spaţiul şi-ar inversa rolurile.

• Un Univers în expansiune

O altă singularitate rezultată din conceptul spaţiu-timp, al lui Einstein, se referă la Big-Bang, un model cosmologic al Începutului Universului, o “extremitate” temporală a Universului, o teorie care agită încă spiritele în lumea ştiinţifică, întrebarea fundamentală fiind: Ce se întâmplă cu timpul când se apropie de Big-Bang, de Marele Inceput? Ce a fost înainte de acest moment, în urmă cu peste 13,7 miliarde de ani, la momentul zero, când se presupune că toată materia din Univers era mai mică decât o particulă subatomică. Ce se va întâmpla cu Universul, cât de viabile sunt teorii precum Big Crunch, Big Chill (Big Freeze sau “moartea termică”), prima mizând pe expansiunea continuă a Universului, cealaltă pe “stingerea” universală.

Interstellar – de la scenariu SF la realitate

Când, în urmă cu peste un secol şi jumătate, Jules Verne îşi publică romanele sale (De la Pământ la Lună, Douăzeci de mii de leghe sub mări, Ocolul Pământului în optzeci de zile etc.), un amestec de literatură de aventuri cu science fiction, evenimente, obiecte, situaţii care, la momentul respectiv, ţineau doar de imaginaţia excepţională şi de spiritul vizionar al scriitorului, părând nişte utopii – elicopterul, scafandrul autonom, zborul în spaţiu, submarinul, imponderabilitatea în spaţiu etc. – astăzi sunt realitate.

Ideea stăpânirii timpului de către om, adevărul din “ghicitoarea” lui Einstein, prezentată la începutul articolului, precum şi sugestiile cercetărilor din domeniul fizicii cuantice despre faptul că timpul nu există, este doar o proiecţie a subiectivităţii noastre, un adevăr pentru care mintea noastră încă nu este pregătită să îl accepte, călătoria în alte galaxii etc. sunt teme care au fost exploatate recent, de exemplu, şi în superbul film american Interstellar, lansat în 2014. Regizorul american Christopher Nolan, împreună cu fratele său, Jonathan „Jonah” Nolan, co-scenarist, propun o poveste care, nu peste mult timp (inevitabil, cuvântul “timp” rămâne, deocamdată, un reper fundamental), poate deveni realitate.

O echipă de exploratori spaţiali călătoresc, pentru a găsi o soluţie salvatoare pentru Pământul deşertificat, printr-o gaură de vierme, creată, aparent, de o inteligenţă extraterestră. Pe una dintre planetele pe care ajung, o puternică dilatare gravitaţională a timpului face ca o oră pe această planetă să fie echivalentă cu şapte ani în spaţiul cosmic normal sau pe Pământ. De asemenea, în timp ce naveta spaţială, în care se află protagonistul, orbitează gaura neagră, pe Pământ trec câteva decenii, asa incat, la întoarcerea pe Terra a echipajului, fetiţa de 10 ani, care comunicase cu inteligenţa extraterestră şi care rămăsese pe Pământ, punând la punct un plan de întemeiere a unei noi omeniri, pe o altă planetă, ajunsese la vârsta bătrâneţii, în timp ce membrii echipajului erau cu mult mai tineri.

Scenarii science fiction care ne fascinează, dar care, poate, vor face parte din viitorul omenirii, care ne pot învăţa să acceptăm inacceptabilul, în felul nostru actual de a gândi, şi un film care merită să fie văzut. Pe această idee insistă şi Arthur C. Clarke, scriitor, inventator, futurolog britanic, comentator al serialului de televiziune Mysterious World, autor al romanului Odiseea spaţială, atunci când mărturisea, într-un articol de presă, că, probabil, nu am fi avut oameni pe Lună fără Jules Verne şi alţii care au scris pe astfel de subiecte şi care i-au făcut pe locuitorii acestei planete să mediteze la ce este dincolo de limitele lumii noastre. În mod similar, primul om care a zuburat în spaţiu, cosmonautul rus Iuri Gagarin, ca şi astronautul Frank Borman, comandant al misiunii Apollo 8, primul om care a zburat pe orbita Lunii, mărturiseau cum romanele lui Jules Verne le-a marcat, pe viaţă, pasiunea pentru tainele Universului.

De-a lungul timpului, s-a trecut de la convingerea că Universul este imuabil, la aceea că totul este în expansiune. A fost nevoie să se inventeze şi să se definească ideea de timp (Galileo Galilei), să se stabilească legile care guvernează Universul (Newton), definit acum în patru dimensiuni, a fost necesar să se revoluţioneze teoria spaţiu-timp (Einstein), să constatăm că fizica cuantică pare a rescrie aproape tot, în acest domeniu. Atât de multe supoziţii, atât de puţine certitudini şi atâta “foame”de timp, de dorinţa de a stăpâni timpul, fizic, a oamenilor. Paradoxul este că, pentru a găsi răspunsuri la toate acestea, inevitabil vom invoca aceeaşi mare necunoscută, timpul, care va trebui, dacă există, să aibă cu noi nesfârşită răbdare.