Marusca’s Blog

TEORIA CUANTICĂ

Baza teoriei cuantice este foarte simplă. Einstein a presupus ca legile fizicii să fie aceleaşi pentru oricare doi observatori mişcându-se cu viteză constantă (care nu este acţionată de forţe) şi viteza luminii să fie independentă de viteza sursei sale. Altfel spus, a presupus că nu există spaţiu şi timp absolut, dar că legile se păstrează în orice cadru inerţial. Să considerăm că avem doi observatori A şi B în cadre diferenţiale diferite, fiecare mişcându-se cu viteză constantă, fără să fie acţionate de vreo forţă. Şi să mai presupunem că fiecare cadru inerţial are un ceas principal, după care sunt sincronizate toate ceasurile aflate în interiorul lui. Consecinţa amuzantă este că două evenimente care sunt simultane în cadrul A par să nu fie simultane în cadrul B. Aceste rezultate, deşi verificate experimental, par încă de neînţeles pentru oameni.

Timpul este afectat de viteză. Un corp mişcându-se cu o viteză apropiată de cea a luminii percepe dilatarea timpului. Aceasta înseamnă că dacă două corpuri A şi B se mişcă separat la viteză apropiată de cea a luminii, o persoană aflată în A percepe timpul normal, iar una aflată în B, la fel, dar dacă o persoană aflată în A ar putea vedea un ceas aflat în B, i s-ar părea că se mişcă foarte încet, în mod similar ar simţi cineva aflat în B, dacă ar putea vedea un ceas aflat în A.

Aceste rezultate au fost verificate experimental, dar să vedem ce înseamnă „a percepe timpul normal”. Înseamnă un ceas care se mişcă încet că timpul curge încet? Încă nu ştim ce fel de timp este şi îl identificăm prin ceva determinat de un ceas mecanic sau de altă natură, sau unul biologic. Tot ce putem spune până acum este că toate tipurile de ceasuri par să fie în acord cu dilatarea timpului şi că dacă nu putem identifica timpul cu ajutorul ceasurilor, atunci avem nevoie de o idee care ne lipseşte încă în totalitate.

Pe 21 septembrie 1908, Minkowski şi-a început faimosul său curs la Universitatea din Cologne cu următoarele cuvinte:

„Perspectivele asupra spaţiului şi timpului, pe care doresc să vi le prezint, au apărut pe tărâmul fizicii experimentale şi acolo stă puterea lor. Sunt radicale. Aşadar, spaţiul şi timpul în sine sunt condamnate să pălească, devenind mai degrabă umbre, numai un fel de unire a acestora putând să menţină o realitate independentă.”

Şi a continuat: „Nimeni nu a perceput vreodată un spaţiu în afara timpului, sau un timp în afara spaţiului.”

Weyl a înţeles imediat noţiunea definită de Minkowski şi a scris:

„Scena de acţiune a realităţii este… o lume cvadridimensională în care spaţiul şi timpul sunt legate indisolubil. Oricât de adâncă ar fi prăpastia care separă natura intuitivă de spaţiu de cea de timp în percepţia noastră, nimic din această diferenţă calitativă nu intră în lumea obiectivă pe care fizica se străduieşte să o cristalizeze în afara experienţei directe. Este un continuu cvadridimensional care nu este nici «spaţiu», nici «timp».”

Înainte de a trece la relativitatea specială, să luăm în considerare un aspect care pare foarte dificil în spaţiul-timp cvadridimensional al lui Minkowski şi în orice altă versiune a relativităţii. Din moment ce timpul este fără relevanţă pentru un singur observator, pentru doi observatori care sunt situaţi diferit, deci au timpii lor locali, ce înseamnă „acum”?

Einstein credea că este un concept uman care nu are sens în descrierea matematică a Universului. Şi scria: „…este ceva esenţial în legătură cu «acum», care este în afara tărâmului ştiinţei.”

De fapt, toate teoriile relativiste au avut ca scop să înţelegem că timpul este un concept mult mai dificil decât timpul absolut al lui Newton. Dar au contribuit ele la găsirea răspunsului la fundamentala întrebare: „Ce este timpul?”

Relativitatea generală include gravitaţia în teoria spaţiului-timp, cu viitoare implicaţii importante pentru timp. Timpul nu este afectat doar de viteză, aşa cum a arătat relativitatea specială, dar şi de un corp masiv. Pământul este un corp masiv, dar nu îndeajuns de mare ca să influenţeze puternic trecerea timpului. De fapt, un ceas aflat pe suprafaţa Pământului ar merge mult mai încet decât un ceas care nu este supus forţelor gravitaţionale. Pierderea este însă destul de mică, ceasul nostru pierzând circa 1/1000000000 de secundă într-o oră. De fapt, a fost măsurată astfel diferenţa între modul în care măsoară timpul un ceas aflat în vârful unei clădiri înalte şi un altul aflat la baza acesteia. Gravitaţia Pământului este mică în comparaţie cu cea a altor obiecte astronomice, cum ar fi stelele neutronice – stele despre care se crede că se formează din supernove, cum ar fi cea formată în Nebuloasa Crabului. (Pe măsură ce o stea îşi consumă protonii, generează din ce în ce mai mulţi neutroni. Unele stele explodează în cele din urmă ca supernove, procese în care sunt create practic toate tipurile de atomi existenţi în Univers, lăsând în urma lor stele neutronice – stele compuse aproape doar din neutroni. Stelele şi mai grele lasă în urma supernovelor găuri negre. Se crede că stelele care devin în cele din urmă stele neutronice au iniţial de circa 15 la 30 de ori masa soarelui nostru.). Dilatarea timpului la suprafaţa unei stele neutronice este foarte mică, un ceas aflat aici ar măsura timpul cu 20% mai încet decât unul aflat pe suprafaţa Pământului. În interiorul unei găuri negre, gravitaţia este atât de puternică, încât timpul se opreşte efectiv.

La începutul secolului XX, timpul putea fi măsurat cu o precizie de circa 1/1000 de secundă pe oră, măsurare realizată cu ajutorul unui ceas cu pendul liber. În 1898, R. J. Rudd a introdus un original ceas cu pendul liber, iar W. H. Shortt unul cu două pendule, în 1921, unul liber, celălalt parte a unui mecanism de funcţionare a ceasului. În 1928, W. A. Marrison, de la Bell Laboratories, a realizat un tip de ceas cu totul nou – ceasul cu cristal de cuarţ, folosit astăzi la scară mare, principiul de funcţionare fiind asigurat de un cristal de cuarţ care vibrează la o frecvenţă standard într-un câmp electric. În 1949, Biroul Naţional de Standarde din Statele Unite ale Americii a realizat primul ceas atomic, folosind amoniacul. Prin 1960, la ceasurile atomice a fost folosit atomul de cesiu, obţinându-se o precizie atât de mare, încât din 1967 secunda a trecut de la semnificaţia ei astronomică de părticică a unei zile, la o definiţie în care era egală cu 9,192631770 oscilaţii din frecvenţa de rezonare a atomului de cesiu. Din 1993, Institutul Naţional de Standarde şi Tehnologie din Statele Unite a construit un ceas atomic de precizie 5/10 la puterea 15.

În secolul XX, odată cu descoperirea mecanicii cuantice, a avut loc o nouă revoluţie în ceea ce priveşte timpul. Teoria cuantică s-a dezvoltat după scenariul timpului absolut al lui Newton.

În 1927, Heisenberg a descoperit Principiul incertitudinii, care, în cea mai bună formă a sa, spune că există o limită minimă a producerii incertitudinii în poziţia unei particule şi a incertitudinii în momentul acesteia, deci cu cât mai precis reuşeşte cineva să măsoare poziţia particulei, cu atât mai incertă este cunoaşterea momentului acesteia. Principiul incertitudinii înseamnă că nu este posibil, teoretic, să cunoaştem prezentul cu un grad arbitrar de precizie, cerut pentru prezicerea viitorului.

Principiul incertitudinii face legătura şi între alte perechi de mărimi, în acelaşi mod. De exemplu, incertitudinea din energia unei particule şi timpul în care această energie este măsurată nu pot fi determinate amândouă cu acelaşi grad arbitrar de precizie. Cu cât se determină mai precis timpul în care este măsurată energia, cu atât mai imprecis poate fi măsurată acea energie. Einstein n-a fost deloc mulţumit de acest principiu, pentru că însemna că lumea nu poate fi niciodată descrisă cu o precizie completă şi nu i se părea normal să fie astfel. Trebuie precizat că principiul incertitudinii nu este despre problemele de măsurare, ci despre incertitudinea teoretică.

Scopul ideii lui Einstein cu „ceasul în cutie” a fost să combată un caz teoretic. Faptul că ar fi imposibil de realizat în practică nu este relevant.

Experimentul teoretic cu „ceasul în cutie” a constat într-o cutie atârnată de un arc şi care conţinea un ceas care acţiona un întrerupător. Lângă cutie exista o scală, iar ataşat la ea un indicator, care măsura înălţimea. În mod clar, dacă se ataşează o greutate, arcul se întinde şi indicatorul coboară pe scală. În mod similar, dacă cutia este mai uşoară, arcul se strânge şi o ridică, iar indicatorul urcă pe scală. Experimentul propus de Einstein cerea ca întrerupătorul să se deschidă pentru un timp foarte scurt şi să permită unei particule să scape. Se poate fixa momentul în care particula scapă cât de corect dorim, având întrerupătorul deschis pentru o perioadă de timp cât de scurtă dorim. Dar, susţinea Einstein, putem măsura energia particulei cât de corect dorim, pentru că energia ei este determinată de masă, deci măsurăm masa, ataşând o greutate pe cutie, ca să aducem indicatorul la poziţia iniţială. Chestiunea cu cap era că timpul şi energia erau calculate independent.

La început, „ceasul în cutie” l-a îngrijorat pe Bohr, dar curând a înţeles cum funcţiona principiul incertitudinii în acest caz. Pentru a cântări particula, trebuie măsurată poziţia indicatorului aflat în repaus pe scală. Dar ca să decidem dacă indicatorul este în poziţie de repaus şi ca să-i măsurăm poziţia sunt deja părţi ale principiul incertitudinii. Cu cât mai corect determinăm dacă indicatorul este în poziţie de repaus, cu atât mai puţin exactă va fi determinarea poziţiei acestuia. În acest experiment există şi o a doua incertitudine. Dacă nu putem măsura cu precizie înălţimea la care se află cutia, nu putem măsura nici înălţimea la care se află ceasul aflat înăuntrul ei cu o precizie arbitrară, deci nu ştim să evaluăm funcţionarea ceasului cu o precizie arbitrară.

Din acest experiment teoretic am văzut cum încep să interacţioneze relativitatea şi mecanica cuantică.

În încercarea de a uni teoria relativităţii cu cea cuantică, Milne a dezvoltat o teorie complexă a cosmologiei, care includea o valoare variabilă pentru g, constanta gravitaţională. Ca s-o calculeze, a dezvoltat de fapt două scale temporale diferite: timpul cinematic şi timpul absolut. Rezultatul cosmologiei sale a fost un univers staţionar, cu un trecut infinit, desigur, şi cu un număr infinit de particule.

În „Ipoteza numerelor mari”, Dirac a tratat o problemă similară. Scalele create de el erau asemănătoare cu cele ale lui Milne, una fiind atomică, alta newtoniană. Valoarea constantei gravitaţionale era descrescătoare, în timp ce cea a lui Milne creştea. Mai târziu, a abandonat această teorie.

Într-un articol publicat în 1935, Einstein, Boris Podolsky şi Nathan Rosen au pus capăt degradării percepţiei referitoare la cuantă, căutând, explicarea paradoxului prin demonstrarea existenţei unei legături între două particule emise de acelaşi atom, în ciuda distanţei dintre ele. Măsurarea proprietăţilor uneia avea instantaneu repercusiuni asupra celeilalte. După părerea lui Einstein, aceasta contrazicea legea fizicii legate de viteza luminii, pentru că însemna că în Univers se poate să te deplasezi cu o viteză mai mare decât cea a luminii.

Einstein pe această temă:

„I.

Îmi imaginez o particulă în mişcare liberă într-un anumit moment al timpului ca fiind descrisă (complet, în sensul mecanicii cuantice) printr-o funcţie ψ spaţial limitată. Conform unei asemenea reprezentări, particula nu are nici un impuls bine determinat, nici o poziţie bine determinată.

În ce sens trebuie să consider că această descriere reprezintă o situaţie individuală reală? Îmi apar ca posibile două concepţii ce se impun imediat, pe care aş dori să le examinez în relaţia lor reciprocă:

a) Particula (liberă) are în realitate o poziţie determinată şi un impuls determinat, chiar dacă acestea nu pot fi constatate simultan prin măsurare în acelaşi caz individual. Funcţia ψ oferă după această concepţie o descriere incompletă a unei stări de lucruri reale.

Această concepţie nu este cea acceptată de fizicieni. Acceptarea ei ar conduce la tendinţa de a căuta în fizică, pe lângă descrierea incompletă, şi o descriere completă a stărilor de lucruri, respectiv de a căuta legile unei asemenea descrieri. Cu acestea însă s-ar sparge cadrul teoretic al mecanicii cuantice.

b) Particula nu are în realitate nici un impuls determinat şi nici o poziţie determinată; descrierea prin funcţia ψ este o descriere principial completă. Poziţia precisă a particulei pe care o obţinem printr-o măsurare de poziţie nu poate fi interpretată ca fiind poziţia particulei înainte de măsurare. Localizarea precisă, care apare în cazul măsurării, se va produce numai prin intervenţia (esenţială) a măsurării. Rezultatul măsurării nu depinde doar de situaţia reală a particulei, ci şi de natura principial incomplet cunoscută a mecanismului măsurării. În mod analog se petrec lucrurile când se măsoară impulsul sau o observabilă corespunzătoare a particulei. Această interpretare este cea favorizată actualmente de fizicieni şi trebuie să recunoaştem că numai ea este aptă să dea seama în cadrul mecanicii cuantice de situaţia empirică exprimată prin principiul lui Heisenberg. Conform acestei concepţii, două funcţii ψ deosebite (nu doar trivial) descriu întotdeauna două situaţii reale diferite (de exemplu, particule cu poziţii precise, respectiv cu impulsuri precise).

Cele afirmate mai sus sunt valabile mutatis mutandis şi pentru descrierea sistemelor constituite din mai multe puncte materiale. Şi aici trebuie să admitem (în sensul interpretării Ib) că funcţia ψ descrie complet o stare de lucruri reală, şi că două funcţii ψ (esenţial) deosebite descriu două stări de lucruri diferite; chiar dacă ele pot duce, atunci când se realizează o măsurare completă, la rezultate ce coincid, coincidenţa rezultatelor de măsură va fi atribuită influenţei parţial necunoscute a aranjamentului experimental de măsurare.

II.

Dacă ne vom întreba ce este caracteristic, independent de teoria cuantică, pentru lumea ideilor a fizicii, atunci ne apar imediat următoarele: conceptele fizicii se raportează la o lume exterioară reală, cu alte cuvinte sunt idei asupra unor lucruri (corpuri, câmpuri etc.) ce pretind o „existenţă reală” independentă de subiectul perceptiv, idei care, pe de altă parte, sunt aduse în cea mai sigură relaţie cu impresiile senzoriale. Caracteristic pentru aceste obiecte fizice este apoi faptul că ele sunt gândite ca situate într-un continuu spaţio-temporal. Esenţial pentru această situare spaţio-temporală a obiectelor introduse în fizică este faptul că, la un moment dat al timpului, aceste obiecte pretind o existenţă independentă, în măsura în care aceste obiecte «se află în părţi diferite ale spaţiului». Fără acceptarea unei asemenea independenţe a existenţei (a «Fiinţei-determinate», «So-Sein») a obiectelor distanţate spaţial unul de altul, care provine la început din gândirea comună, n-ar fi posibilă gândirea fizică în sensul obişnuit. Fără o asemenea despărţire nu vedem cum s-ar putea formula şi verifica legi fizice. Teoria câmpului a realizat acest principiu în mod exemplar, prin aceea că a localizat în elemente-de-spaţiu infinite (cvadridimensionale) obiecte elementare existente reciproc independent, care sunt puse ca fundament, ca şi legile elementare postulate pentru ele.

Pentru independenţa relativă a obiectelor spaţial distanţate (A şi B) este caracteristică ideea: influenţarea exterioară a lui A nu are nici un efect nemijlocit asupra lui B; această idee este cunoscută ca «Principiul acţiunii din aproape în aproape» (Prinzip der Nahewirkung), care nu este aplicat în mod consecvent decât în teoria câmpului. Abandonarea completă a acestui principiu (Grundsatz) ar face imposibilă ideea existenţei sistemelor (cvasi-) închise şi, prin aceasta, stabilirea legilor empiric verificabile, luate în sensul obişnuit.

III

Afirm că mecanica cuantică, în interpretarea ei în acord cu Ib, nu este compatibilă cu principiul II.

Vom considera un sistem fizic S12, compus din două subsisteme, S1 şi S2. Aceste două subsisteme s-au aflat într-un moment anterior al timpului în interacţiune fizică. Le vom considera însă într-un anumit moment t în care această interacţiune a dispărut. Sistemul total va fi descris complet, în sensul mecanicii cuantice, printr-o funcţie ψ, ψ12 de coordonate q1,…, respectiv q2,…, ale celor două subsisteme (ψ12 nu va putea fi reprezentată ca un produs de forma ψ1(q1,…)ψ2(q2,…), ci doar ca o sumă a unor asemenea produse). Să considerăm că la momentul t cele două subsisteme sunt spaţial reciproc separate, astfel încât ψ12 este diferită de zero numai dacă q1,… aparţin unui domeniu spaţial limitat R1 şi q2,… aparţin de asemenea unui domeniu spaţial R2, separat de R2.

Funcţiile ψ ale subsistemelor particulare S1 şi S2 sunt atunci mai întâi necunoscute, respectiv ele nu există în genere. Metodele mecanicii cuantice permit însă să determinăm funcţia ψ2 a sistemului S2 pornind de la funcţia ψ12 dacă, în plus, se efectuează o măsurare completă, în sensul mecanicii cuantice, asupra sistemului S1. Se obţine, astfel, în locul funcţiei ψ12 originale a lui S12, funcţia ψ, ψ2, a subsistemului S2.

În această determinare este însă esenţial ce gen de măsurare completă, în sensul mecanicii, se întreprinde asupra lui S1, adică ce gen de observabilă măsurăm. Dacă, de exemplu, S1 este o particulă individuală, atunci putem alege să măsurăm fie poziţia sa, fie componentele impulsului. În funcţie de alegerea făcută vom obţine pentru S2 o reprezentare diferită pentru ψ2, şi anume pentru fiecare a măsurării asupra lui S1 rezultă predicţii (statistice) diferite asupra măsurărilor ulterioare întreprinse asupra lui S2. Din punctul de vedere al interpretării Ib aceasta înseamnă că, în funcţie de alegerea măsurării directe asupra lui S1, se produce o situaţie reală diferită cu privire la S2, care va fi descrisă prin funcţii ψ diferite, ψ2, ψ2’, ψ2’’ etc.

Din punctul de vedere al mecanicii cuantice, considerată în sine, aceasta nu reprezintă nici o dificultate. Pentru fiecare alegere diferită asupra lui S1, se va crea o situaţie reală şi nu apare necesară punerea în corespondenţă simultană a aceluiaşi sistem S2 cu mai multe funcţii ψ diferite, ψ2, ψ2’.

Cu totul alta este însă situaţia dacă, în acelaşi timp cu principiile mecanicii cuantice, vom încerca să menţinem şi Principiul II cu privire la existenţa independentă a stărilor prezente în două părţi separate ale spaţiului, R1 şi R2. În exemplul nostru, o măsurare completă asupra lui S1 va însemna o intervenţie fizică ce nu afectează decât partea spaţiului R1. O asemenea intervenţie nu poate influenţa însă nemijlocit realitatea fizică (das Physikalisch-Reale) din partea spaţială R2, independentă de ea. De aici decurge că acel enunţ referitor la S2 la care putem ajunge pe baza unei măsurători complete asupra lui S1 trebuie să fie valabil pentru S2 şi atunci când nu se face nici o măsurare asupra lui S1. Aceasta ar însemna că pentru S2 ar trebui să fie valabile toate enunţurile ce ar putea fi derivate prin stabilirea lui ψ2 sau ψ2’ etc. Acest fapt este însă evident imposibil, dacă ψ2, ψ2’ etc. Vor trebui să se refere la stări reale diferite, cu alte cuvinte intrăm în contradicţie cu interpretarea Ib a funcţiei ψ.

Nu mi se pare că ar exista vreo îndoială asupra faptului că fizicienii care consideră modul de descriere al mecanicii cuantice în principiu definitiv vor reacţiona la aceste consideraţii astfel: ei vor abandona Exigenţa II asupra existenţei independente a realităţii fizice prezentate în părţi ale spaţiului diferite; ei se vor putea întemeia în aceasta, pe bună dreptate, pe faptul că mecanica cuantică nu foloseşte nicăieri în mod explicit această exigenţă.

Admit lucrul acesta, nu însă fără a observa: dacă vom considera fenomenele fizice cunoscute, chiar şi pe acelea pe care le-a explicat atât de bine mecanica cuantică, atunci nu vom găsi nicăieri un fapt în urma căruia să-mi apară ca probabilă abandonarea Exigenţei II. De aceea sunt înclinat să cred că descrierea mecanicii cuantice trebuie considerată, în sensul lui Ia, ca o descriere incompletă şi indirectă a realităţii, care va fi înlocuită mai târziu printr-una completă şi directă.

În orice caz, după opinia mea va trebui să ne ferim ca în căutarea unei baze unitare pentru întreaga fizică să ne cramponăm dogmatic de schema teoriei actuale.

Rezumat

Dacă funcţia ψ în mecanica cuantică se concepe ca o descriere (în principiu) completă a unei stări reale, atunci este implicată ipoteza unei acţiuni la distanţă greu de admis. Dacă se concepe însă funcţia ψ ca o descriere incompletă a unei stări reale, atunci este greu de crezut că pentru o descriere incompletă sunt valabile legi stricte asupra dependenţei temporale. (A.E.)”

Unii au fost de părere, aşa cum a anticipat Einstein, că experimentul teoretic a fost folosit în mod neadecvat doar în vederea confirmării conceptului de nelocalizare.

Prin anii ’70, fizicienii John Bell şi Bernard d’Espagnat au publicat un articol în care au confirmat, suplimentar, existenţa acţiunii-la-distanţă, aşa-numita «influenţă instantanee». Ideea lor a fost dezvoltată de Alin Aspect, în 1982, prin experienţe de laborator care au confirmat conceptul în practică. Printre multe altele, aceste rezultate ne determină să renunţăm la versiunea clasică despre corelarea particulelor.

Exemplul lui Bell a fost unul cât se poate de domestic. Dr. Bertmann îi plăcea să poarte o şosetă roşie şi una verde. Era imprevizibil cum alegea culoarea în fiecare zi, dacă se considera că prima şosetă care intra pe uşă era roşie, a doua era în mod sigur verde, chiar dacă nu apucai s-o vezi. Dar pentru o localizare corectă a nelocalizării cuantice era necesar să-ţi imaginezi şi ţesătura din care erau făcute şosetele, cu proprietăţile ei particulare. La întuneric, nu se poate vedea ce culoare a fost prima, pentru că nu se poate face o distincţie între cele două stări. Şosetele pot fi roşu şi verde sau invers, în acelaşi timp. Aceasta este o suprapunere a stărilor posibile. Dacă erau expuse la lumină, putea să fie mai întâi roşu, apoi verde, şi, deci, prima şosetă ar fi roşie, cealaltă verde sau invers, indiferent de distanţa la care s-ar fi aflat. Prima alegere o influenţează instantaneu pe cea de-a doua. Deci, cum a prevăzut Bell şi a confirmat Aspect, anumite corelaţii particulare nu puteau fi explicate local. Pentru explicarea acestui fenomen, a fost necesar să se introducă noţiunea de acţiune-la-distanţă. Această informaţie nu poate fi exploatată însă în orice mod, de exemplu, prin transmiterea de mesaje cu o viteză mai mare decât cea a luminii. Dacă procentul de hazard poate forţa ca prima apariţie să fie şoseta roşie, distanţa şosetei roşii de cea verde nu poate fi influenţată. Acest fenomen de nelocalizare trebuie acceptat, ca multe alte concepte şi fenomene, fără să încercăm să-l folosim sau să-l controlăm. Relativitatea generală a rămas astfel neatinsă.

În 1957, Hugh Everett a dat o interpretare teoriei cuantice, o interpretare a existenţei mai multor lumi, în care universul se împarte în două de fiecare dată când un eveniment cuantic este forţat să aleagă între două stări. Efectul acestei teorii asupra timpului? Deutsch sprijină ideea existenţei mai multor lumi, dar combate ideea că timpul vine din trecut în prezent şi merge în viitor. Argumentul său spune că pentru a măsura cum prezentul continuă este nevoie de un al doilea timp, iar pentru al măsura pe acesta, un altul ş.a.m.d. În viziunea sa, Universul constă în instantanee, mai degrabă, decât într-o progresie continuă în timp.

Alţii au considerat că spaţiul are mai mult de patru dimensiuni. Astfel de teorii încearcă să unească toate teoriile fizicii într-o singură reprezentare matematică. Într-un astfel de spaţiu multidimensional, ar părea posibile călătoriile în timp. Este rezonabil să ne întrebăm, deci, dacă există mai mult de o dimensiune a timpului? Cum ar fi dacă am trăi într-un Univers în care timpul ar avea două dimensiuni?

Hawking a prezentat câteva idei în legătură cu timpul imaginar. Una ar fi cea despre mărimea timp a Universului sub formă de sferă.

„…considerând distanţa de la Polul Nord ca timp imaginar şi lungimea cercului aflat la o distanţă constantă de la Polul Nord, mărimea spaţiu a Universului, Universul începe de la Polul Nord ca un singur punct. Pe măsură ce ne îndreptăm spre sud, cercurile de latitudine sunt din ce în ce mai mari, corespunzând expansiunii Universului în timpul imaginar. Chiar dacă am gândi că Universul ar avea mărimea zero la poli, aceste puncte n-ar fi singularităţi…. Legile ştiinţei nu le-ar susţine… Oricum, istoria în timp real ar arăta foarte diferit…”

Apoi se întreabă „Ce este timpul real?”:

„Asta ar putea să însemne că aşa-numitul timp imaginar este într-adevăr timpul real şi că ceea numim timp real este doar o născocire a imaginaţiei noastre. În timpul real, Universul are un început şi un sfârşit în singularităţi care formează un spaţiu-timp limitat şi în care legile ştiinţei nu mai sunt valabile. Dar în timpul imaginar nu există singularităţi sau limite. Deci poate că ceea ce numim timp imaginar este mai de bază, iar ceea ce numim timp real este doar o idee pe care am inventat-o ca să ne ajute la descrierea a ceea ce gândim despre cum arată Universul.”

Penrose face o abordare diferită, dar ajunge la concluzii similare:

„Ordonarea temporală pe care «pare» să o înţelegem este, susţin, ceva ce impunem asupra percepţiilor noastre ca să dăm sens relaţiei progresiei de timp uniform crescător a unei realităţi fizice exterioare.”

Timpul este un subiect fascinant, noi şi noi idei, venind în sprijinul uneia sau altei teorii, apărând continuu. Rămâne poate cea mai misterioasă proprietate a Universului.

Religia pare să aibă acum răspuns la toate întrebările (în modul în care încearcă ea să explice totul) şi cel mai bun argument este că dacă ştiinţa ar fi fost capabilă să demonstreze că lumea poate fi explicată exclusiv pe baza ontologiei, nu ar mai fi fost necesară introducerea existenţei lui Dumnezeu.

Este, în mod sigur, nevoie de alte abordări, de puterea de a vedea dincolo de ceea ce acum nu înţelegem, pentru că omul raţional nu se poate mulţumi cu îndemnul „Crede şi nu cerceta!”. Ar fi valabil, şi chiar de ajutor, dacă ar fi fost lansat de cineva care chiar a ştiut că nu vom ajunge niciodată să înţelegem ce e dincolo de noi. Cum nu avem însă această certitudine şi nici posibilitatea de a ajunge la ea, e necesar să scotocim nepătrunsul până când vom da de dâra de lumină care să ne releve înţelegerea spaţiului-timp, simplu sau complex, în care trăim.

Din noile experimente s-a văzut că însăşi materia nu poate fi considerată ca având o realitate strict materială pe o durată mai lungă. O dovadă în acest sens a adus Raymond Chiao, care a confirmat, prin experienţe, efectul de tunel. Atunci când o particulă întâlneşte un perete, principiul incertitudinii al lui Heisenberg spune că există o şansă mică să se poată găsi şi în altă parte a peretelui, deoarece există o incertitudine în poziţia ei. În unele cazuri, particula poate străbate peretele, regăsindu-se în cealaltă parte a lui. Pentru a demonstra aceasta, a folosit două fascicule de fotoni care se deplasau cu viteza luminii, ambele fiind convergente la distanţe egale de punctele A şi B. Fotonii pleacă în acelaşi timp din A şi ajung în B în acelaşi timp. Dacă aşezăm un perete în faţa unuia dintre fascicule, fotonii sunt stopaţi, dar, în număr mic, îi vom găsi în punctul B, prin efectul tunel. Chiao a arătat că aceşti fotoni ajung chiar înaintea celor care nu au în faţă peretele. Traiectoriile sunt egale ca lungime. Cum reuşeşte lumina să fie mai rapidă decât ea? Singura explicaţie logică ar fi că nu trece prin perete, de fapt, ci că se rematerializează dincolo de acesta. Experimentul explică de ce fotonii blocaţi par să ajungă primii la „ţintă”, neglijând, de fapt, grosimea peretelui, chiar convenindu-le un perete cât mai gros.

Material realizat după :

– „A history of time: 20th century time” de J J O’Connor şi E F Robertson

– „Cum văd eu lumea. Teoria relativităţii pe înţelesul tuturor” de Albert Einstein, Editura Humanitas, Bucureşti, 2000

– informaţii Softpedia