Prečo ide čas len dopredu?

Čas mätie a fascinuje ľudstvo po tisícročia. Ako sa dá zmerať čo najpresnejšie? A dokážeme ho niekedy ovládnuť?

Čo je čas? Na túto jednoduchú otázku sa po tisícky rokov snažia odpovedať vedci, náboženskí predstavitelia aj filozofi. Koncept času je nám taký známy, že o ňom ani nerozmýšľame, a napriek tomu zostáva jednou z nepochopiteľných záhad vesmíru.

Čas dáva zmysel svetu okolo nás – vytvára minulosť, súčasnosť a budúcnosť. Ľudstvo meria plynutie času po tisícročia vďaka prírodným fenoménom, ktoré sa opakujú v pravidelných intervaloch. Každá civilizácia pritom začala s tými istými faktami – striedaním dňa a noci
a pohybom Slnka, Mesiaca a hviezd.

Pozorovať oblohu

Pred dvetisíc rokmi boli Mayovia v starom Mexiku posadnutí časom a jeho plynutie merali úžasne zložitým spôsobom. Boli to experti na astronómiu a vedeli predpovedať aj slnečné zatmenia a s neuveriteľnou presnosťou merať dĺžku roka. Času dokonca zasvätili aj chrámy a pyramídy, pretože verili, že mu tak pomáhajú plynúť. Obetovali mu tiež krvavé obety, aby sa uistili, že Slnko vyjde každé ráno.

Prvým zariadením na meranie času boli slnečné hodiny (nazývané aj tieňové hodiny), ktoré používali egyptskí a babylonskí astrológovia už okolo roku 1 500 pred n. l. Ich majiteľ vedel povedať čas podľa toho, ako padal tieň z tenkého stĺpika – gnómona (aký dlhý bol tieň a kam padal).

Ďalšími starodávnymi hodinami boli vodné hodiny, ktoré merali čas prúdením tekutiny z jednej nádobky do druhej – podobne ako presýpacie hodiny. Vodné hodiny sa niekedy kalibrovali pomocou slnečných hodín a v Európe boli najčastejšie používanými hodinami až do vynálezu kyvadlových hodín v 17. storočí.

Test času

Aj my používame na meranie času nebeské telesá. Našimi hlavnými jednotkami sú dni a roky, teda čas, za aký sa Zem otočí okolo svojej osi a okolo Slnka. Ale aké spoľahlivé sú tieto jednotky? Ako sa zdá, nie veľmi.

Je to tak čiastočne preto, lebo odkedy vznikla Zem, jej rotácia sa spomaľuje
– Mesiac totiž k sebe priťahuje oceány, čo pôsobí na rotáciu planéty. Pred 600 miliónmi rokov mal deň na Zemi len 22 hodín.

Ak teda chceme odmerať čas úplne presne, potrebujeme nájsť fenomén, ktorý sa opakuje s neomylnou pravidelnosťou. A na to sa treba pozrieť na nočnú oblohu a zároveň do maličkého sveta atómov.

S presnosťou na atómy

Atómové hodiny sú doteraz najpresnejším zariadením na meranie času, aké sme kedy vynašli. Vo vnútri takýchto hodín sa nachádzajú atómy vzácneho kovu cézia. Elektróny v atómoch cézia skáču na vysokoenergetickej úrovni smerom od jadra a keď potom padajú dolu, vydávajú jeden fotón svetla.

Tieto lúče pulzujú 9 miliárd ráz za sekundu a každý tak vytvára jeden „tik“ za atómovú sekundu. A také presné sú preto, lebo rýchlosť „tikov“ sa nikdy nemení. Atómový čas sa používa na celom svete, aby sa planéta zosynchronizovala. Využívajú ho GPS satelity obletujúce Zem aj vlaky idúce cez viaceré časové pásma.

Ale čo je to vlastne čas? Prečo sa pohybuje dopredu a takou rýchlosťou, akou sa to deje? Prečo čas nestojí alebo nejde dozadu? Toto sú otázky, na ktoré hľadal odpovede aj Albert Einstein pred sto rokmi počas práce na svojich teóriách relativity.

Podstata času

Einstein opísal priestor a čas nie ako oddelené entity, ale ako kombinovanú látku nazvanú časopriestor. Čas je teda len jednou dimenziou časopriestoru – zvyšok tvoria tri priestorové dimenzie: dĺžka, hĺbka a šírka.

Podľa teórie všeobecnej relativity cítime plynutie času preto, lebo sa všetci hýbeme touto extra dimenziou časopriestoru rýchlosťou svetla a zároveň, ako dodáva Einstein, naša skúsenosť v čase je absolútne individuálna.

Rýchlosť, akou plynie čas každému z nás, závisí od toho, ako rýchlo sa pohybujeme
v priestore. Je to tak preto, lebo keď sa pohybujeme v priestore nejakou rýchlosťou, v skutočnosti si požičiavame isté množstvo rýchlosti z nášho plynutia časom, a tak sa vlastne časom pohybujeme pomaly.

Relativita okrem toho hovorí, že v silnejšom gravitačnom poli sa čas hýbe pomalšie. To teda znamená, že čas plynie o kúsoček pomalšie pre naše nohy než pre našu hlavu. Relatívna povaha času dosahuje najextrémnejšie závery v strede čiernej diery, kde sa čas kompletne zastaví.

Ak by sme spadli do čiernej diery, za čas, ktorý by nám trvalo posunúť sa kúsoček od horizontu udalostí (okraja) po singularitu (stred) čiernej diery, by vo vonkajšom svete uplynuli trilióny rokov.

---

Zdroj: Zázračná planéta

Foto: Shutterstock