Fyzikální čas si rozvracet nedáme! Anebo ano?

Určitě jste slyšeli hypotézu, že čas vlastně neexistuje, a že jsme si jej jen vymysleli. Že je to jen "konstrukt" naší mysli. Je určitě fakt, že si čas domýšlíme, protože jediné, co vidíme, jsou pohyby těles, ne čas sám.

Čas opravdu nevidíme, vidíme jen, jak se hýbou třeba ručičky hodin. Dokonce tak to formuloval sám Albert Einstein ve svém slavném článku, kterým v roce 1905 představil světu speciální teorii relativity. Čas jsme si skutečně domysleli na základě všech pohybů, o kterých víme. Teď jde o to, jestli jsme si ho domysleli správně a jestli tedy čas skutečně existuje. Nebo jestli to je jen náš "výcuc z prstu" mimo realitu.

K rozhodnutí této otázky nám pomůže paralela. Úplně stejně se to totiž má s prostorem. Ten přece taky nevidíme. Vidíme jen tělesa v něm. Nebo registrujeme částice, ale ty nejsou všude. Vnímáme, že mezi nimi existuje prázdný prostor, který nemůžeme spatřit. Vidíme, že nejsou všechna tělesa na jednom místě, nicméně nevidíme to, co je odděluje. To si domýšlíme. Přesněji naše podvědomé procesy si to doplní ze smyslových dat. S časem je to podobné. Kdyby nebyl, vše by "proběhlo" najednou nebo spíše by vůbec nic neproběhlo. Stejně jako by nebyla žádná tělesa, kdyby neexistoval prostor. Tělesa by totiž nemohla mít velikost a nemohla by být od sebe oddělena, vše by bylo jen v jednom bodě.

Abychom si ukázali, že prostor skutečně přímo nevnímáme, můžeme si představit, že neexistují žádná tělesa na Zemi, ani Země a žádná vesmírná tělesa. Byl by kolem nás jen tmavý prostor, protože nic by nevysílalo nebo odráželo světlo. Pak by nás ani nenapadlo, že nějaký prostor existuje. Nebyla by žádná tělesa, jejichž vzdálenost a oddělenou existenci bychom mohli vysvětlit existencí prostoru. (Uvažujeme vlastně situaci, kdy by ani světlo nebylo, foton je též oddělená částice v prostoru.) Prostor tedy přímo nevnímáme, ale z velikosti či vzdálenosti těles na něj usuzujeme. To je ale přesně stejná situace jako u času. Ten přímo nevnímáme, ale z pohybu těles na něj usuzujeme.

Máme velmi silný pocit, že prostor vidíme, i když to vlastně není pravda. Je nicméně daleko silnější pocit, že vidíme prostor, než že smyslově vnímáme čas. Kde je ta příčina? Věc je zřejmě v tom, že můžeme velký kus prostoru (vlastně jen tělesa v něm) vidět najednou, kdežto u času vidíme najednou jen jeden "bod", přítomnost. Minulost si jen pamatujeme, nevnímáme ji v danou chvíli smyslově. Proto není existence času tak jasná. Celkem smysluplně tak na nás působí tvrzení, že vidíme prostor, ale zcela obráceně na nás působí názor, že vnímáme čas. Prostor totiž zkonstruují v naší hlavě smysly a podvědomé operace mozku, kdežto čas musíme "vymyslet" jaksi vědomě. To je důvod, že má mnoho lidí pocit, že prostor existuje, ale čas ne. Čas není tak smyslově zřejmý jako prostor, a proto je pro nás poněkud pochybný. (Mimochodem je zajímavé, že ti, co nevěří v existenci času, mají většinou idealistické smýšlení, de facto ale v tomto případě uvažují značně materialisticky, protože věří víc "přízemním" smyslům než svému rozumu.)

Mám pro ty, co vyznávají neexistenci času, smutnou zprávu, a to z úst geniálního matematika, Einsteinova učitele, Hermana Minkowského. Ten totiž poprvé jasně i matematicky formuloval prostoročas teorie relativity: Napsal přitom: "Prostor sám a čas jsou napříště odsouzeny ke zmizení do pouhých stínů, a pouze spojení obou si zachová skutečně nezávislou existenci." On tedy tvrdí, a obě empiricky neuvěřitelně ověřené teorie relativity to potvrzují, že čas sám a prostor sám neexistují, existuje jen jejich společná entita, prostoročas. Čas a prostor jsou pouze "řezy" tímto prostoročasem. A co to tedy říká o neexistenci času? Jestliže věříte v existenci prostoru, je zcela stejný důvod věřit v existenci času. Jinak byste byli jako někdo, kdo tvrdí např., že existuje nepoškozená skříň, ale neexistuje třeba jedna její boční strana.

Z teorií relativity je celkem zřejmé, že se to má s existencí času velmi podobně jako s existencí prostorou nebo gravitačního pole. Všechny tři si totiž náš mozek "domýšlí". Proto mě napadlo použít jako argument pro existenci času ty entity, o existenci kterých lidé moc nepochybují. Proto taky ten výklad výše, že prostor si taky domýšlíme. Anketou jsem si zjistil, jestli si většina lidí skutečně myslí, že je existence prostoru a gravitačního pole bezproblémová. A teď tento fakt používám v argumentaci o čase. Zde jsou výsledky této ankety:

Je zřejmé, že lidé prakticky nepochybují o existenci gravitačního pole či prostoru. Jak je tedy pak ale možné, že pochybují o existenci času, když prostor bez něho nemůže vůbec existovat? A gravitace také ne. Je to jako by nepochybovali, že mince a její přední strana existují, ale tvrdili by, že neexistuje druhá strana mince. To plyne z výkladu výše, že existuje jen prostoročas, ne jeho složky samostatně.

Z ankety je zřejmé, že stejně jako lidé nepochybují o existenci prostoru, nemají pochybnost ani o existenci gravitace. A ta je ještě lepší vodítko, protože gravitační pole poznáme jedině z pohybu těles, a ten nutně vyžaduje čas. Gravitační pole také nevidíme, ale domýšlíme si ho z chování těles, např. z toho, že padají k zemi. Přesto si málokdo myslí, že neexistuje gravitační pole? Například pád tělesa poznáme podle toho, že těleso mění polohu v prostoru, tedy potřebuje pro tento děj prostor. A pád poznáme podle toho, že těleso mění polohu a změna nutně vyžaduje čas.

Ale chceme-li hlubší argumentaci proč změna vyžaduje čas, můžeme opět nahlédnout do speciální teorie relativity. Tam s růstem rychlosti dochází ke zpomalování všech pohybů, a to stejnou měrou! Ale jestliže se zpomalují všechny pohyby stejně, vyžaduje to přece něco, co by vše stejně ovlivňovalo, ne? Něco, co v jednoduchém případě (ve speciální teorii relativity) ovlivňuje vše stejnou měrou jaksi všude, v celém prostoru. Když strčíme do tělesa, změníme jen jeho pohyb a všechna okolní tělesa tím neovlivníme. Kdybychom chtěli změnit pohyb všech těles, museli bychom mít u každého tělesa "maníka", který ho postrčí. Potřebovali bychom jaksi všudypřítomnou příčinu. Proto z toho, že se dilatací zpomalují všechny pohyby (třeba na raketě) plyne, že musí tedy existovat něco, co je jaksi všudypřítomné a ovlivňuje všechny pohyby stejně. Co to asi bude? :)

A je to dokonce ještě horší. Zpomalení pohybů, tedy dilatace času, se děje úplně stejně jak pro velká tělesa, tak pro kmitání atomů v nich, nebo "rotaci" částic, tedy spin atd. Stejný vliv má i na biologické pohyby v těle člověka, prostě na všechno, ať je to na kterékoliv strukturní úrovni. Ona společná příčina tedy musí být i strukturně všudypřítomné. Navíc jsou pohyby všech strukturních úrovní sladěné. To jasně ukazuje na to, kde se čas nachází. Nemůže být na úrovni makrotěles, protože by neovlivňoval jejich atomy. Nemůže být na úrovni atomů, protože ovlivňuje i kvarky v jejich jádře a jakékoliv strukturně nižší částice, jak dokládá praxe v CERNu. Je proto nutné čas hledat v úrovni pod částicemi, tedy v té "nejnižší" strukturní vrstvě.

To všudypřítomné něco si v přirovnání můžeme představit např. jako proud řeky. Ta unáší třeba kusy dřeva nebo ledu. A když se proud řeky zpomalí (nebo zrychlí), zpomalí se (nebo zrychlí) pohyby všech plovoucích kusů najednou a to stejně. Je tedy třeba něco jako všudypřítomný reálný proud, aby se takto stejně chovaly ony všechny plovoucí kusy. Skutečný pohyb všech těchto skutečných kusů může sladěně ovlivňovat jen něco skutečného, ne vymyšleného, skutečný fyzikální proud.

Dále, je jasné, že ve výše uvedeném případě jsou všechny pohyby plovoucích těles stejně rychlé jako proud. To ale není přesně ten případ, který chceme, protože my přece vidíme, že jsou pohyby různých těles různě rychlé, a přesto se ve stejném poměru dilatací zpomalují. Pak ale můžeme metaforu jen rozšířit např. o vodní mlýnek, který vyrábí elektřinu. Jeho dynamo vyrábí proud tím, že brzdí lopatky mlýnku, jehož lopatky by se jinak bez odporu pohybovaly stejně rychle jako proud vody. Když ale má osa mlýnku tření, a to má vždy, nebo když mlýnek vyrábí proud, točí se o něco pomaleji, než by odpovídalo rychlosti proudu. (Ani přenos energie vody na lopatky mlýnku není beze ztrát, tedy se lopatky nikdy nepohybují stejně rychle jako proud.) Mlýnek se tedy točí jinou rychlostí, než teče proud vody. Jestliže pak proud řeky zpomalí (nebo zrychlí), zpomalí se stejnou měrou rychlost plovoucího dřeva i rotace mlýnku, přestože jsou to odlišné typy a rychlosti pohybů. (To dřevo bychom mohli přirovnat k fotonu a ten mlýnek třeba ke spinu, tedy kvazi-rotaci částice.)

Stejné je to také u obecné teorie relativity. Když vidíme, jak se čím dál tím více přibližuje vesmírná loď k černé díře, zaznamenáváme stále větší a větší zpomalování všech pohybů, až dojde na horizontu událostí k jejich zastavení. To je situace, kdy neexistuje čas, protože čas se viditelně projevuje v pohybech a tady se nic nehýbe. Neexistence času tady znamená neexistenci jakéhokoliv pohybu. Vše "zamrzlo". (Dříve se černým dírám dokonce říkalo zamrzlé hvězdy.) Dobře si představíme, že když se zastaví proud řeky, třeba právě, že řeka zamrzne, zastaví se pohyby všeho na hladině plovoucího a zastaví se i onen mlýnek. Stejné je to při přibližování se rychlosti světla ve speciální teorii relativity. Tam se (téměř) zastaví všechny pohyby, když se (téměř) dostaneme k rychlosti světla (té ale dosáhnout nelze).

Vidíme tedy, že čas je něco, co ovládá rychlost všech reálných pohybů. Z toho víme, že čas je reálný, existuje v realitě. A tušíme, kde ho hledat. V prostoru všude. Jak je ale možné, že čas je opravdu všude, tedy "vleze" třeba i do atomového jádra, kde se pohybují kvarky a gluony. Dokonce je i uvnitř kvarků či elektronů (které mají být údajně bodové, ale to být nemohou, když "rotují"), protože ty mají spin. Co je uvnitř i všech elementárních částic? Musí to být nějaká "řeka", která protéká každým místem našeho prostoru, každou částicí. A jediné, co proniká vším, je gravitace. Tu nejde odstínit, odizolovat jako třeba elektrický proud, takže je i uvnitř každé částice. Existuje opravdu ve všem a všude.

A obecná teorie relativity zcela jasně podporuje roli gravitace v případě času. Gravitace přece není nic jiného než zakřivení všudypřítomného prostoročasu. Lidé si gravitaci představují spíše jako zakřivení prostoru, ale ona je spíše zakřivením času (přesně zakřivením prostoročasu). Když naše Země obíhá kolem Slunce, Slunce svou přitažlivostí způsobuje, že čas na té straně Země, která je Slunci blíž, běží o něco pomaleji, tedy brzdí pohyb Země na vnitřní straně. Proto se dráha Země zakřivuje a v důsledku toho Země obíhá kolem naší hvězdy.

Už jsme blízko u podstaty času. Co konkrétně je ten společný základní pohyb, který se zpomaluje při dilataci? Stačí se zeptat, co se zastaví na horizontu černé díry a nemůže z ní uniknout. Je to světlo. To ale přece nesplňuje požadavek všudypřítomnosti. Něco se stejnou rychlostí ale tuto podmínku splňuje. Je to vzruch v gravitačním poli. Gravitační pole je všude a jeho vzruch, třeba gravitační vlna, se šíří také rychlostí světla. Čas je tedy vlna prostoročasu neboli gravitačního pole. Tou vlnou je v makroměřítku zřejmě rozpínání našeho vesmíru. Jde totiž o pohyb kolmý na náš prostor. (Představte si rozpínání nafukovaného balónku. Taky se zvětšuje ve směru kolmém na svůj povrch.) Čas tedy existuje a je přímo fyzikální, je to pohyb, "tok" gravitačního pole. To je ten společný všudypřítomný a reálný základ všech pohybů, čas. To vysvětluje sladění zpomalování všech pohybů.

A vlastně nejde jen o sladění zpomalování, ale sladění obecně. Proč je poměr oběžné doby Marsu a oběžné doby Země stále stejný? (Opomíjíme malinké rozdíly způsobené slapovými vlivy, protože ty jsou něco jako individuální ovlivnění planety třeba jejími měsíci). Proč se nemění oběžná doba, pohyb planet dramaticky a chaoticky každou chvíli? Proč je rychlost tělesa, které se pohybuje rovnoměrně přímočaře, tedy setrvačně, bez místních vlivů (viz naše postrčení), stále stejná? Proč se náhodně nezrychlují? Proč vlastně funguje setrvačnost? Protože něco běží stejně v minulosti jako v přítomnosti či budoucnosti. A protože setrvačnost funguje v celém vesmíru, je ten základ, který udržuje stejnou rychlost všude. Je to čas. Bez jeho jednotící role bychom ani nemohli formulovat stálé fyzikální zákony. Je-li svět poznatelný, je to i díky pravidelnému chodu času, i když onen chod je v různě silných gravitačních polích různý. Přesto pravidelný, synchronizovaný. Bez pravidelného času by byl ve světě chaos, kterému bychom nerozuměli.
-----------------------------------------------------------
Chcete-li vědět, na jakých chybách stojí představa neexistence času, zkuste následující blogy:
Proč (ne)existuje čas (velmi jednoduše)Proč (ne)existuje čas - podstata problémuKde neexistuje čas a teplota, jak to spolu souvisí a proč tomu skoro nikdo nerozumíPotřebujeme čas? A existuje vůbec?Proč je čas neviditelný (velmi prostě, za 3 minuty)-----------------------------------------------------------
Poznámka pro autora: testovat, je-li STR a OTR fenomenologická, a jestli je kvantovka perpetuum