Priestor a čas sú jedno – vzťahové tkanivo vesmíru.
Je to jedna z najodvážnejších myšlienok, aké kedy fyzika vyslovila:
čas nie je oddelený od priestoru.
Spolu tvoria jednu jedinú štruktúru – časopriestor.
Pred Einsteinom boli priestor a čas chápané ako nezávislé kulisy, v ktorých sa odohráva dej drámy vesmíru. Einstein však ukázal, že kulisy sú súčasťou deja. Že priestor a čas sa spájajú do štvordimenzionálneho sveta, v ktorom všetko – od fotónu po galaxiu – sleduje svoje vlastné trajektórie.
Najväčší posun Einstein priniesol v tom, že si ako prvý dovolil povedať:
Gravitácia nie je sila. Je to geometria.
Hmotné objekty ohýbajú časopriestor. A ostatné objekty sa pohybujú tak, ako im táto geometria prikazuje. Akoby ste kráčali po pokrčenej plachte – nie ste priťahovaní, iba prirodzene nasledujete jej tvar.
A to isté platí aj pre čas.
Tam, kde je časopriestor zakrivený, čas plynie inak. Miestami pomalšie, miestami rýchlejšie (vždy však pomalšie voči najplochejšej možnej verzii). V štyroch rozmeroch sa posúvame neustále – aj keď stojíme na mieste, prechádzame „dopredu v čase“.
Svetelné kužele: hranice, ktoré určujú, čo je možné
Einstein dal fyzike aj nádherný nástroj:
svetelné kužele.
Predstavte si, že ste bod vo vesmíre.
- Kužeľ smerujúci dopredu určuje všetko, čo môžete v budúcnosti ovplyvniť.
- Kužeľ smerujúci dozadu predstavuje všetko, čo vás mohlo ovplyvniť.
- Všetko mimo kužeľov je mimo váš dosah – ani signál, ani hmotný objekt sa tam nemôže dostať.
Je to vlastne definitívne rozdelenie reality na minulosť, budúcnosť a to, čo „nemožno spojiť“.
A čo je fascinujúce:
Tvar kužeľov je rovnaký v celom vesmíre, pretože rýchlosť svetla je rovnaká pre všetkých pozorovateľov.
To je základná architektúra nášho sveta.
Priestor → čas a čas → priestor.
Vo vysokých rýchlostiach sa priestor a čas menia na niečo ako dve strany jednej mince:
- Keď sa pohybujete rýchlosťou blízkou svetlu, čas sa spomaľuje, ale dráha sa skracuje.
- V silnej gravitácii sa čas spomalí, ale trajektórie v priestore sa zakrivujú.
Priestor a čas sa navzájom „vypĺňajú“.
Až za hranicu intuície. Ale nie za hranicu reality.
Čo je vlastne „teraz“?
V čistej Einsteinovej fyzike univerzálne „teraz“ neexistuje.
Každý pozorovateľ má svoje vlastné „teraz“, určené jeho pohybom a miestom v časopriestore. Minulosť, prítomnosť a budúcnosť prestávajú byť absolútne pojmy – stávajú sa vzťahovými.
V kozmologickej mierke to vedie k nádhernému paradoxu:
V rôznych kútoch vesmíru môže mať „prítomnosť“ úplne iný význam.
Astronomický dôsledok: teleskop = stroj času.
Keď sa pozrieme ďalekohľadom, vidíme objekty také, aké boli:
- galaxie vzdialené miliardy rokov putovania svetla
- hviezdy v rôznych fázach evolúcie
- žiarenie z raného vesmíru
Nie preto, že by sa tieto objekty menili pomalšie, ale preto, že svetlo potrebuje čas, aby dorazilo až k nám. Vo štvordimenzionálnom vesmíre je každý pohľad do priestoru zároveň pohľadom späť do času.
Priestor sa môže natiahnuť.
Čas sa môže spomaliť.
Ale základná štruktúra vesmíru je pevná: svetlo určuje limity a geometria píše pravidlá.
Čo v ďalšom dieli?
Svetelné rýchlosti a hranice reality – keď sa už nedá rýchlejšie.
Ako rýchlosť svetla vytvára konečnú hranicu pre informáciu. Prečo nič nemôže prekonať c. A čo by sa stalo s časom, keby to šlo.
Autor: Hvezdáreň v Partizánskom.