Kde čas čas od času mizí

Tvrzení, že čas ve skutečnosti neexistuje, jen jsme si ho vymysleli, je velmi populární. Pokusme se zjistit, kde čas přestává existovat. Pomůže nám k tomu kvantová mechanika a teorie relativity.

V kvantové mechanice funguje tzv. retro-kauzalita, tedy situace, že budoucnost ovlivňuje současnost. V normálním životě je tomu právě naopak. Třeba se rozmáchneme plácačkou a trefíme mouchu, kterou rozplácneme. Nebo upustíme sklenici, což způsobí, že se rozbije. Nezažijeme situaci, kdy se střepy sklenice ze země samy spojí v celou sklenici, která vyskočí do naší nešikovné ruky. Nebo že se rozplácnutá moucha změní v mouchu živou a ta zvedne plácačku s naší rukou. Ovšem v kvantové mechanice takové procesy proti směru času existují. Jak je to možné?

Slyšeli jste o kvantové provázanosti? Ta spojuje chování dvou částic, které mohou být vzdálené klidně tisíce kilometrů od sebe. Poprvé na ni upozornil Albert Einstein ve svém článku (společně s Podolským a Rosenem) v roce 1935.Ukázal, že buď není kvantová mechanika úplná nebo neexistuje kvantová provázanost. Že kvantová provázanost existuje (a proto není kvantové mechanika úplným popisem) teoreticky dokázal svou nerovností John Bell v roce 1964, což bylo také následně několikrát experimentálně potvrzeno.

Kvantová provázanost spojuje částice nadsvětelnou rychlostí. Tedy, zatím se nám nepodařilo tuto rychlost přesněji změřit, takže někteří hovoří dokonce o okamžitém působení, tedy vlastně o nekonečné rychlosti. V experimentální vědě je ale představa něčeho nekonečného nevědecká a tedy nemožná. Zkuste si představit, jak by se testovala nekonečná rychlost. Není to možné, protože k měření takové rychlosti bychom potřebovali měřit čas absolutně přesně, tedy s nekonečnou přesností (třeba na nekonečně mnoho desetinných míst v sekundách). Jakákoliv nenulová nepřesnost už znamená rychlost konečnou. Ale praxe nám bez výjimky říká, že každé měření má určitou chybu. Experimentálně tedy není možné nekonečnou rychlost potvrdit, a experiment je to, co ve fyzice definitivně rozhoduje. Provázanost je tedy zaručeně (jen) rychlejší než světlo (jeden ne zrovna ideální experiment změřil, že nejméně 10 000x).

A teď se vraťme výkladem k důvěrně známé situaci, přičemž si ale vysvětlíme jeden z dopadů kvantové provázanosti. Jistě jste někdy jeli vlakem a ve stanici jste zastavili. Kolem vás pak projížděl další vlak. Představte si, že je na něm přilepený film s obrovskými filmovými políčky a na tom filmu je zachycen např. právě pád sklenice a její rozbití. Vy s vlakem stojíte a pozorujete pohyb na filmu, který se děje normálně, nejdřív sklenice padá a pak se rozbije.

Je ale zcela jasné, že když by váš vlak nestál, ale pohyboval se rychlostí menší než vlak s filmem, uviděli bychom film zpomaleně. A kdyby oba vlaky jely vedle sebe stejnou rychlostí, film by stál, neviděli byste žádný pohyb. Čas (v tom filmu) by vlastně zmizel. To je jedna ze situací, ze které vyplývá představa, že čas neexistuje. Děje se to třeba na horizontu černé díry nebo při rychlosti světla (které ovšem nemůžeme dosáhnout - podrobněji v textu Proč má teorie relativity problém s rychlostí světla).

Uvědomme si ale, že se čas zde znázorněný pohybem druhého vlaku nezastavil, oba vlaky jedou. Jen se jejich rychlosti vyrovnaly, z čehož vznikl dojem, že se čas zastavil, tedy že v dané situaci neexistuje. To ale není žádný argument pro neexistenci času. Stejně jako argument, že jsou základní fyzikální rovnice časově symetrické, tedy neznají směr času nebo dokonce vůbec čas nezahrnují - podrobnější výklad v blogu Proč (ne)existuje čas (velmi jednoduše).

Je také jasné, že kdyby náš vlak jel rychleji než vlak s filmem, běžel by film (pro nás) pozpátku, a protože ten film reprezentuje čas, znamená to běh času pozpátku. Opravdu bychom viděli, jak se střepy ze země zvednou, spojí se v celou sklenici a ta pak vyskočí nahoru. Vlastně bychom viděli jak budoucnost způsobuje současnost a minulost. To je tzv. retro-kauzalita.

A kvantová provázanost je rychlejší než světlo, je to vlastně tachyonové působení, je to vlak, který jede rychleji než vlak s filmem, tedy čas. Proto z jejího hlediska veškerý náš čas běží pozpátku. To ale vůbec neznamená, že čas neexistuje. Jen existuje jiný čas, který je rychlejší než náš obvyklý fyzikální čas. Nazvěme jej třeba časem provázanosti.

Jestli vás zajímá téma času, můžete si o něm přečíst více v blozích:
Kde neexistuje čas a teplota, jak to spolu souvisí a proč tomu skoro nikdo nerozumíPotřebujeme čas? A existuje vůbec?Může čas běžet zpět a couvá skutečně nebo zdánlivě?Jak zastavit fyzikální časJe čas jen iluze? (7 minut)-----------------------------------------------------------------------------

Pro experty: Mimochodem, výše jsme uvedli odkaz na kvantovou provázanost, přesněji EPR paradox na Wikipedii, ale je nutné Wikipedii v české verzi opravit v tom, že se tam píše, že "žádné neznámé proměnné neexistují", čímž se myslely Einsteinovy tzv. skryté proměnné. Stačí se podívat na stejný záznam v anglické verzi Wikipedie, kde se píše "any local hidden-variable", tedy že neexistují žádné lokální skryté proměnné. Slovem lokální se myslí takové, které působí nanejvýš rychlostí světla. Jenže kvantová provázanost je nelokální, tedy rychlejší než světlo. Takže báchorka, že Einstein odmítal kvantovou mechaniku není pravdivá. On naopak šel za kvantovou mechaniku a načrtl základy kvantové mechaniky, které překonávají její současné neurčitostní chápání zavedené Bohrem, Heisenbergem a spol. Milý Einstein měl tedy zase pravdu, což byl i názor zde zmíněného Johna Bella, který se mylně uvádí jako ten, kdo dokázal, že se Einstein mýlil. Ten dokonce prohlásil, že Bohr a Heisenberg vymyli fyzikům mozky. Oni ale jen navrhli zjednodušenou a neúplnou podobu kvantové mechaniky, která bude časem překonána.