Lee Smolin - "Spaiu, timp, univers"

Cltorind prin faliile timpului

De multe ori n via greim i spunem c am vrea s dm timpul napoi, pentru a ne repara greeala. Alteori am vrea s aruncm o privire ctre ce va fi, pentru a ti dac decizia pe care am luat-o este cea ma bun. Indiferent dac nainte sau napoi, mcar o dat fiecare dintre noi i-a dorit s cltoreasc n timp. Unii dintre noi au reuit, dovad stau numeroase mrturii. Uluitor este ns faptul c, la ora actual, tiina valideaz posibilitatea acestor translaii temporale.

Timpul - ntre liniaritate i simultaneitate

Natura timpului este un subiect ce i-a preocupat att pe oamenii de tiin ct i pe filosofi deopotriv. Fiecare a cutat prin mijloace specifice s neleag i s dezlege aceast enigm.

n esen, tiina admite dou teorii fundamentale care ncearc s clarifice natura timpului. Prima privete timpul ca pe un fenomen liniar, n care doar momentul acum exist cu adevrat i poate fi experimentat. Trecutul s-a ncheiat i nu mai poate fi vizitat dect, poate, n imaginaie. Viitorul nu exist nc, iar atunci cnd l trim deja a devenit prezent. Ipoteza timpului liniar este cu uurin adoptat de cei mai muli dintre noi, cci avem nevoie de o anumit cronologie a evenimentelor, avem nevoie de calendar i de ceasul de mn pentru a face puin ordine n haosul vieii noastre cotidiene. Dar dac aceast ipotez este corect, atunci cltoria n timp este imposibil. Totui, timpul se lupt pentru a scpa acestei constrngeri impuse de mintea uman.

n cea de-a doua teorie, toate momentele de timp exist n simultaneitate. Trecut, prezent i viitor devin simpli termeni relativi ce depind de momentul de timp la care noi ne raportm. Prin anii 1920 J.W.Dunne a scris o carte numit Un experiment asupra timpului, ce conine analiza viselor sale pe o lung perioad. Adesea, acestea erau precognitive, prezicnd evenimente din viaa personal a lui Dunne sau de interes general. El considera contiina drept un factor important n nelegerea noiunii de timp. Visele sale erau un amestec de evenimente trecute, prezente i viitoare, ceea ce l-a condus la ideea coexistenei tuturor momentelor de timp n simultaneitate.

Putem s ne reprezentm timpul ca pe o bucl continu, un fel de band a lui Mbius. Dac acceptm acest model, atunci ar fi posibil s cltorim de-a lungul buclei ctre un punct, fie din trecut, fie din viitor. Timpul poate fi privit, din aceast perspectiv, prin analogie cu imaginile nregistrate pe o band video. Tot ce ne-ar trebui pentru a cltori n timp, n aceast situaie, ar fi cunoaterea operrii cu butoanele de derulare rapid nainte i napoi.

Aceast a doua ipotez poate prea de domeniul fantasticului, dar exist deja numeroase dovezi care o sprijin, precum i un cadru teoretic n fizica relativist.

Albert Einstein a demonstrat, n cadrul teoriei relativitii, c pentru un observator ce se deplaseaz cu o vitez apropiat de viteza luminii se petrece un fenomen straniu. Un astfel de observator, dac pleac ntr-o cltorie n spaiul extraterestru timp de 20 de ani, cu o vitez egal cu 90% din viteza luminii, la ntoarcerea pe Pmnt va descoperi c aici au trecut deja 45 de ani! Mrind viteza la 99,9% din viteza luminii, o cltorie de 20 de ani n spaiul cosmic ar nsemna trecerea a aproape 450 de ani teretri de fapt, el ar ajunge astfel s cltoreasc n viitor. nseamn c timpul i ncetinete scurgerea pentru un observator ce cltorete cu viteze apropiate de viteza luminii. Ba mai mult, presupusul nostru cltor prin spaiu i-ar modifica dimensiunile i ar trece decenii ntre dou mese, aa cum msurm timpul pe Pmnt.

Maina timpului

Unul din primii scriitori de literatur tiinifico-fantastic, H.G.Wells, a anticipat n romanul su SF, Maina timpului (publicat n 1895), posibilitatea de a cltori n viitor. Ceea ce la vremea aceea prea a fi pur ficiune, a devenit realitate n anii 1980, odat cu dezvoltarea Montauk. Ideea cercetrilor a fost de a crea un vortex temporal prin care subiecii experimentului de translaie n timp s fie catapultai n trecut sau n viitor. Problema era c, dac tunelul temporal se distrugea chiar i pentru o secund, subiecii nu mai puteau fi recuperai din acea dimensiune spaio-temporal n care fuseser trimii

Revenind la experienele de alunecare n timp pe care le-au avut n mod spontan diverse persoane, vom constata c ipoteza benzii lui Mbius explic existena unor discontinuiti (sau falii spaio-temporale, cum li se mai spune), adevrate pori energetice ce fac legtura ntre dou momente distanate din punct de vedere al cronologiei liniare i uneori chiar ntre dou locuri diferite.

O cafenea de alt dat

Charlotte Warburton, o pensionar care tria mpreun cu soul ei lng Tunbridge Wells n Kent, a fcut o cltorie napoi n timp, ntr-o zi de mari, 18 iunie 1968. Cei doi soi fuseser n ora la cumprturi, apoi s-au desprit i urmau s se rentlneasc mai trziu, la o cafea.

Doamna Warburton i-a fcut cumprturile ca de obicei i apoi a cutat turt dulce n cteva magazine. La un moment dat a intrat ntr-o micu autoservire care nu-i era cunoscut. Nu aveau nici acolo turt dulce, dar n timp ce se uita prin magazin, a observat o intrare n peretele din stnga i curiozitatea a mpins-o s o cerceteze. Era intrarea ntr-o camer cu labirinturi de mahon, care contrasta puternic cu pereii de culoare crem ai magazinului. Nu avea ferestre, dar era iluminat de cteva becuri. Am vzut dou cupluri mbrcate n haine din anii 50 i mi amintesc foarte clar vestimentaia uneia dintre femei. Avea o plrie bej de fetru, cu boruri nclinate. Paltonul ei era de asemenea bej i fusese modern ntr-o perioad destul de ndeprtat de 1968.

Ea a mai observat civa brbai n costume demodate i o cas de bani cu geam de sticl. Oamenii beau cafea i discutau, ceea ce nu ar fi prut deplasat, avnd n vedere c era deja jumtatea dimineii. Oricum, prea ciudat c ea nu tia despre existena acelei cafenele, iar mai trziu i-a dat seama c nu simise nici un miros de cafea. Cnd s-a ntlnit cu soul ei, doamna Warburton i-a spus despre descoperirea fcut i i-a propus s mearg la noua cafenea marea viitoare.

O sptmn mai trziu, dup ce i-au fcut cumprturile ca de obicei, soii Warburton au intrat n micul magazin i s-au ndreptat spre locul unde era intrarea n cafenea. Dar, uimire, n locul acelei intrri era acum o vitrin frigorific, aezat lng perete. Gndindu-se c au greit magazinul, ei au mai cutat cafeneaua n dou alte magazine asemntoare, dar fr nici un rezultat. Experiena ei era ns att de vie, nct s-a gndit c poate a fost o alunecare temporal ntr-o perioad n care lambriurile de mahon erau la mod. De aceea Charlotte Warburton a ntreprins cercetri pentru a se lmuri.

A contactat o femeie cu caliti extrasenzoriale, i-a descris cldirea i a ntrebat-o dac i amintete de aa ceva. I s-a spus c, pn nu demult fusese acolo, lng acel magazin, o sal de cinema. Deasupra acesteia, n stnga magazinului, se gsea Clubul Constituional din Tunbridge Wells. Femeia vizitase acel club n perioada celui de-al doilea rzboi mondial i i amintea de pereii cu lambriuri de mahon.

Mai departe, doamna Warburton a cutat locaia actual a clubului i l-a contactat pe administrator, care ocupa aceast funcie din 1919. Acesta i-a spus c intrarea n vechia cldire a clubului se fcea printr-o u care ddea direct n strad i cteva trepte, prin stnga magazinului. La etajul al doilea se afla un bufet care corespundea exact descrierii doamnei Warburton.

Televiziunea timpului

n 1974, scriitorul Andrew Thomas a publicat o carte numit Dincolo de bariera timpului. Aici el vorbea despre posibilitatea existenei unei televiziuni a timpului prin care imagini din viitor ar putea fi captate pe ecranele televizoarelor. n acelai an al publicrii crii, n mod sincron s-a produs un eveniment care a demonstrat c un astfel de fenomen este perfect posibil. La 1 iunie 1974, ntr-o zi de smbt, la combinatul chimic din Flixborough (Anglia) s-a produs o explozie devastatoare. n acest accident cea mai mare parte din combinat a fost distrus i 29 de oameni au murit. mprejurimile au fost evacuate n timp ce uriai nori negri coninnd gaze toxice acopereau cerul. i totui, o femeie, Leslie Castleton, a auzit de aceast tragedie cu 6 ore nainte ca ea s aib loc!

Smbt dimineaa m uitam la televizor la un film, povestete doamna Castleton, cnd, brusc acesta a fost ntrerupt de o transmisie de tiri. O voce de brbat ddea detalii despre o teribil explozie la Flixborough. A spus cte persoane au murit i au fost rnite, precum i numele substanei chimice din cauza creia avusese loc explozia. Dup aceast intervenie rapid, filmul a continuat.

Doamna Castleton a relatat apoi, la prnz, unor prieteni venii n vizit, despre tragicul eveniment. Dar la tirile de sear, ora producerii exploziei a fost anunat 16,30, astfel c ea s-a gndit c reporterii au greit. Citind ediia de duminic a ziarului local, n care ora de producere a accidentului (16,30) era confirmat, doamna Castleton a realizat c ceva nu este n regul. Ea a telefonat prietenilor ei care au asigurat-o c ea ntr-adevr le spusese de explozie la ora prnzului, n acea zi de smbt. Mi s-a fcut frig dintr-o dat. Am neles c vzusem ceva nainte de a se petrece efectiv.

S fie aceste transmisii din viitor percepute printr-o bre temporal? Dac e aa, de ce a fost captat tocmai acest eveniment i de ce nu a aprut pe televizoarele din ntreaga lume? S fie oare o premoniie care a aprut sub forma unei transmisii TV, tocmai pentru a putea fi acceptat de cineva ca doamna Castleton?

In prezent, timpul in stiinta este un concept nedefinibil, stabilit conventional1, al carui studiu este, mai degraba, realizat in filosofie decat in stiintele naturii.In a doua jumatate a secolului al XX-lea a devenit evident ca oamenii de stiinta lucreaza cu timpi si nu cu timp. Ca urmare a aparitiei diferentelor de masurare a variabilitatii proceselor naturale ca urmare a folosirii diferitelor cronometre, oamenii de stiinta si-au concentrat atentia asupra aspectelor temporale din propriul lor domeniu de studiu si asa au aparut numeroase publicatii despre timpul biologic, psihologic, social, fizic si despre multe alte timpuri specifice altor discipline. Procesul de masurare a timpului nu se poate baza numai pe procese gravitationale sau pe radiatia electromagnetica a atomilor. Exista procese biologice: puls, respiratie, diviziune celulara, cresteri ale organismelor, schimbul de generatii ale speciilor etc. Exista anale geologice, procese care apar in psihologie, societate, istorie care ar putea servi ca elemente de referinta pentru timp. Principala proprietate prin care tipurile posibile de dispozitive de masurare difera ar trebui sa fie uniformitatea functionarii. Exprimat mai riguros, intervalele de timp masurate ar trebui sa fie identice daca sunt masurate cu dispozitive de masurare de acelasi tip si pot deveni diferite daca sunt masurate cu dispozitive de tipuri diferite. Natura conventionala a alegerii tipului de dispozitiv de masurare a fost perceputa cu mult timp in urma de metodologii stiintei (Poincare, 1898, Milne,1948), dar numai in decadele din urma oamenii de stiinta au inteles si evidentiat importanta unei asemenea conventii. O motivatie naturala privind utilizarea de metode pentru masurarea timpului bazate pe fenomene nefizice, atunci cand obiectul studiului nu este fizic, a fost speranta ca in acest mod se vor putea identifica legile variabilitatii sau ecuatiile de miscare ale acestor obiecte de studiu. Constructia unor ecuatii dinamice care sa descrie sistemul natural ramane una din sarcinile de baza ale cercetarii stiintifice. Miscarea generalizata a sistemelor, care pare complexa cand este descrisa cu ajutorul metodelor de masurare a timpului bazate pe fenomene fizice, poate deveni simpla si naturala daca se folosesc unitati de timp adecvate naturii sistemului studiat. Dr David Anderson, presedintele si fondatorul in anul 1995 al unei companii unice de cercetare din SUA, numita Centrul de cercetari pentru calatorii in timp, a lucrat in domeniul cercetarii timp-spatiu, in perioada 1990-1995, ca ofiter in Fortele Aeriene, si a realizat un model matematic predictibil si fiabil al sistemului american de sateliti spatiali, capabil sa explice, pentru prima oara, variatiile specifice, in intervale mari de timp, ale pozitiei unor elemente componente ale sistemului. Dupa cum declara David Anderson, numai dupa ce a realizat modelul matematic a inteles in mod real ce a facut si nu i-a venit sa creada ce a conceput. In secolul al XX-lea au aparut anumite tendinte in stiintele naturii care au condus la cerinta modificarii anumitor paradigme stiintifice existente. In istoria stiintei s-a impus adesea ca, pentru rezolvarea anumitor probleme, sa se revizuiasca conceptul de timp.In perceperea timpului, suntem intrigati de discrepanta dintre experienta noastra subiectiva asupra timpului si modul in care timpul este perceput si descris in fizica. In particular, noi percepem o anumita directie de scurgere a timpului in cadrul careia ne putem asuma, in mod constient, controlul prezentului2, singurul moment asupra caruia avem o percepere directa. Se cunoaste, de asemenea, ca timpul din fizica moderna nu concorda cu experienta noastra, legile fizice sunt reversibile in timp, nu fac distinctie intre trecut si viitor si ignora conceptul de prezent, circumstante care neaga experienta comuna umana asupra perceperii timpului, transformand-o intr-o simpla data fara o anumita semnificatie intr-o discutie stiintifica. In fizica se ignora, de asemenea, diferenta importanta din mintea noastra dintre trecut si viitor: trecutul este considerat ca fix si definit si de aceea poate fi rechemat in memorie, in timp ce viitorul este perceput ca necunoscut si nedeterminat si de aceea poate fi estimat numai cu aproximatie, prin luarea in considerare a cunostintelor noastre despre cauza si efect. In mod practic noi avem doua concepte divergente despre timp: unul intern, biologic, propriu fiecarui om, care este strict individual si incomparabil cantitativ cu cel al altor oameni, si unul extern, definit in fizica drept o succesiune de momente egale, independente de orice percepere umana si depinzand numai de prezenta unor mase gravitationale si de vitezele relative ale observatorilor, si care nu face distinctie intre trecut si viitor, el fiind numai un parametru util in ecuatiile de miscare. Timpul in fizica are o desfasurare liniara, vectoriala. Viitorul in timpul biologic poate evolua pe o dreapta care se poate situa intr-un alt plan al cunoasterii decat cel in care se afla linia trecut-prezent. In functie de decizia omului, viitorul poate evolua pe un plan al cunoasterii care face parte dintr-un evantai de variante posibile. Einstein a considerat timpul ca fiind o dimensiune ca si celelalte, consideratie pe deplin adevarata in teoria relativitatii si in teoria cuantica si care corespunde tuturor teoriilor chimice si fizice moderne. O analiza obiectiva evidentiaza totusi faptul ca timpul nu poate fi o dimensiune exact ca celelalte trei dimensiuni spatiale. In conditiile actuale, nu se poate sta in repaus absolut in timp si nici nu se pot efectua deplasari indarat pe axa timpului. Faptul ca timpul este ireversibil3 a provocat mari dezbateri in secolul al XX-lea. Teoria cuantica si cea a relativitatii, in mod similar cu legile lui Newton sau Maxwell, sunt independente de sensul de curgere a timpului. Conform cu reversibilitatea mecanicii clasice, daca la un moment dat toate vitezele unui sistem trec in directii exact opuse, sistemul va strabate in ordine inversa starile sale anterioare; asadar, probabilitatea evolutiilor de descrestere trebuie sa fie exact aceeasi ca probabilitatea evolutiilor de crestere. In schimb, termodinamica clasica coordoneaza o multime de fenomene din fizica si chimieireversibile in timp (de exemplu, caldura trece numai de la corpul cald la cel rece, nu si invers). Teoria relativitatii a evidentiat ca timpul nu este o entitate separata si ca spatiul nu este tridimensional. Ambele sunt in mod inseparabil si intim conectate, formand un continuum cvadridimensional care este denumit continuumul spatiu-timp4. Lumea celei de a patra dimensiuni a fizicii relativiste este lumea in care materia si energia sunt unificate, in care materia poate aparea ca particule discontinue sau ca un camp continuu. Oamenii de stiinta au putut experimenta lumea celei de a patra dimensiuni - spatiu-timp - printr-o cercetare structural-fenomenologica5, prin intuitie, dar si prin abstractul formalism matematic al teoriilor lor, desi imaginatia lor vizuala ca a oricui altcuiva este limitata la lumea celor trei dimensiuni senzoriale. Einstein a declarat in 1941 ca timpul si spatiul sunt moduri in care noi gandim, si nu conditii in care noi existam. Prin aceasta afirmatie, autorul teoriei relativiste, in fapt, a declarat ca intreaga stiinta este bazata pe doua rigle de masurare, una pentru timp si cealalta pentru spatiu. Problema este insa ca noi suntem constituiti din sau suntem integrati in acelasi material din care sunt facute riglele de masurare si aceasta este originea naturii virtuale a realitatii fenomenologice.|n anii 60 ai secolului al XX-lea cinematica relativista, adica geometria spatio-temporala, a devenit cadrul universal al teoriilor fizice (chiar si la nivel cuantic) si de aceea in fiecare punct-moment, separarea intrinseca a domeniilor spatio-temporale nu mai este o bifurcare, ca in cinematica newtoniana trecut si viitor - ci o trifurcare trecut, viitor si altundeva. Ca urmare, materia trebuie conceputa ca fiind intinsa atat in spatiu (idee traditionala), cat si in timp (ceea ce era o noua abordare). In 1996, astronomul Nikolai Kozarev, investigand problema originii energiei stelare, a enuntat ipoteza existentei unei noi esente fizice, care nu este materie, camp sau spatiu, in intelesul comun al acestor concepte, pe care a denumit-o timp fluent. Studiul conceptului timp evidentiaza faptul ca, in prezent, exista inca unele probleme percepute ca fiind contradictorii sau inca nerezolvate.Legile care descriu interactiunile dintre particule sau dintre planete lucreaza la fel de bine atat in timpul direct, cat si in timpul revers. Lumea este facuta din molecule care la randul lor sunt constituite din particule ale caror comportari individuale pot fi descrise de legi care nu sunt afectate de sensul de curgere a timpului si cu toate acestea sensul de curgere a timpului ireversibil este foarte important pentru lumea noastra cotidiana. Teoria relativitatii generalizata, care ar putea fi numita mai bine teoria relativa a gravitatiei, a adus modificari fundamentale in notiunile de timp si spatiu, de masa, energie, gravitatie si acceleratie. Ea a subsumat acelorasi legitati procesele mecanice, electromagnetice si gravifice. In afara ei au ramas insa procesele atomice si nucleare si a lasat deschisa problema legilor unitare ale campului, care sa explice atat procesele macro, cat si cele microfizice.O tendinta in stiinta actuala este verificarea paradigmelor existente si renasterea teoriei generale asupra materiei. Un evantai larg de idei substantiale implica proprietatile active ale vacuumului fizic. Un set de campuri scalare, vectoriale si tensoriale ar putea contribui la explicarea fenomenelor cosmologice, a teoriei particulelor elementare, biologiei, psihologiei, comunicatiilor. I.Prigogine a considerat (Prigogine, 1989; Prigogine si Stengers, 1994) ca a solutionat problema ireversibilitatii timpului introducand termeni aditionali in ecuatiile relativitatii generalizate, termeni care descriu constituirea materiei din spatiu-timp sub forma unor particule cu valoarea Planck a masei. De precizat ca aceste idei tind mai degraba catre conceptul de univers deschis decat catre cel de lume izolata.