Nieubłagane reguły czasu

Steve Tjakamarra jest uważany za jednego z aborygeńskich mędrców. Ten człowiek ze zmierzwioną brodą i w dziurawych jeansach od dziesięcioleci krąży po wzgórzach i pustyniach, zbierając historie swoich przodków. Należy do plemienia Warlpiri, którego tradycje sięgają epoki kamiennej. - Czas ma dla nas zupełnie inne znaczenie. Europejczycy nie są w stanie tego zrozumieć - mówi Tjakamarra. Oczywiście, on też nosi smartfon w kieszeni spodni. Ale w świecie jego tradycji to bez znaczenia. - Żyjemy w czasie snu. W nim nasi mitologiczni przodkowie stworzyli świat. Ale trwa on do dziś. Teraźniejszość i przeszłość zazębiają się. Historia, w której jedno zdarzenie następuje po drugim, czego konsekwencją jest rozwój - u nas nie istnieje. Wszystko odbywa się jednocześnie. Pojmując czas w ten sposób, żyjemy od 40 000 lat - wyjaśnia Tjakamarra.

Koncepcja czasu australijskich autochtonów wydaje nam się co najmniej niezwykła. - Wcale nie jest taka szalona. Czas nie jest tak naprawdę tym, co w Europie znamy z życia codziennego. Być może inne kultury lepiej zrozumiały jego istotę - zastanawia się Lawrence Schulman, fizyk temporalny z Uniwersytetu Clarksona w USA. Czy Aborygeni odkryli zatem tajemnicę czasu? Cóż, nie ulega wątpliwości, że jest on o wiele bardziej tajemniczy, niż nam się wydaje, gdy po prostu spoglądamy na zegarek. I nie tylko fizycy, ale także filozofowie, językoznawcy czy neurobiolodzy wciąż próbują rozwiązać jego zagadkę.

W naszych organizmach tyka tak naprawdę wiele zegarów, które mają wpływ na to, w jaki sposób postrzegamy świat. Mechanizmy te determinują nasze życie: definiują zasady i wyznaczają granice. Psychologiczne "teraz" trwa ok. trzech sekund. Jeśli zdarzenie miało miejsce przed tym czasem, odczuwamy je jako przeszłe. Z drugiej strony rozpoznajemy jako oddzielne, czyli jako wcześniejszy i późniejszy, dwa dźwięki, jeśli są oddalone od siebie o co najmniej 30 milisekund.Takie przedziały czasowe wynikają z wielu czynników neurofizjologicznych, związanych z tempem pracy neuronów i opracowywaniem informacji przez mózg oraz z budową narządu słuchu. 

Ponadto w ludzkim organizmie tykają jeszcze inne zegary wewnętrzne. Sprawiają one, że mamy fazy zniżki i zwyżki formy w obrębie cyklu wynoszącego 90 minut. Definiują nasz rytm dobowy i miesięczny. Okazuje się też, że abyśmy mogli postrzegać czas, aktywny musi być nie tylko mózg. Niezbędne są do tego również "czujniki" zlokalizowane w komórkach somatycznych. Mimo to jednak, choć nasza głowa przypomina warsztat zegarmistrzowski, o naszej percepcji czasu można powiedzieć wszystko - tylko nie to, że jest dokładna.Czas wyznacza nam wprawdzie granice, których nie możemy przekroczyć, ale możemy je... rozciągnąć.

Przykład Aborygenów pokazuje, na ile kultura wpływa na tempo tykania w naszych głowach. Fakt, że w innych częściach świata czas jest pojmowany inaczej, zauważa wielu mieszkańców Europy Środkowej już w trakcie podróży do krajów, w których na przykład spożywa się posiłki o innych porach dnia. A przecież tak naprawdę każdy z nas może sterować swoim postrzeganiem czasu. Sportowcy wyczynowi ćwiczą to codziennie. Jeśli na przykład walczy ze sobą dwóch karateków, ciosy, kopnięcia oraz bloki następują po sobie w ułamkach sekundy. Dla laików tak szybkie ruchy i reakcje są niewyobrażalne, jednak szkolenie zmienia sposób postrzegania czasu przez profesjonalistów. Piłkarze, kierowcy wyścigowi czy adepci sztuk walki są tak skoncentrowani, że sekundy wydają im się dużo dłuższe niż innym. Także w niebezpiecznych sytuacjach nasz mózg reaguje swego rodzaju dylatacją czasową - czas płynie wtedy"wolniej". 

Wybitni sportowcy wiedzą, co muszą zrobić w trakcie "przedłużonej" akcji, bo latami ćwiczą radzenie sobie ze zmienionym postrzeganiem czasu. Odpowiadają na określone bodźce zautomatyzowanymi ruchami - zbliżająca się ręka przeciwnika wyzwala precyzyjnie określoną obronę karateki. W sporcie często chodzi o bardzo szybkie reakcje, więc postrzeganie czasu zmienia się tylko o ułamki sekundy, ale buddyjscy mnisi podobno potrafią wykorzystywać medytację do nawet kilkuminutowego przedłużenia percepcji teraźniejszości, która standardowo trwa, przypomnijmy, tylko trzy sekundy...

Zmiana w percepcji czasu może towarzyszyć także niektórym schorzeniom psychicznym. Najlepszym przykładem jest depresja. - Osobom chorującym na nią czas się dłuży, a nawet wydaje się stać w miejscu. Im cięższy przebieg tej przypadłości, tym silniejsze odczucie spowolnienia jego biegu - mówi Christoph Mundt z Uniwersytetu w Heidelbergu. Pacjentom wydaje się, że "odczuwają" wieczność i odbierają to jako cierpienie. Może za to być odpowiedzialny zaniżony poziom dopaminy, która pełni rolę jednego z neurotransmiterów koniecznych dla funkcjonowania pętlikora-wzgórze-prążkowie - układu uważanego za jeden z najważniejszych zegarów biologicznych w mózgu. W przypadku Aborygenów wygląda to zupełnie inaczej: w końcu i tak żyją w swego rodzaju wieczności, z czym radzą sobie całkiem dobrze. Stowarzyszenie Psychiatrów Australijskich przypomina więc swoim członkom, aby nie zapominali w trakcie pracy z Aborygenami o ich sposobie postrzegania czasu.

Gdy fizycy rozmawiają o czasie, można by pomyśleć, że słucha się Steve’a Tjakamarry i jego współplemieńców.- Przeszłość, teraźniejszość i przyszłość, a więc kierunek biegu czasu, który postrzegamy, nie jest nam dany raz na zawsze. Całkiem możliwe, że pewnego dnia strzałka czasu odwróci się i czas zacznie biec do tyłu - mówi Lawrence Schulman. W rzeczywistości nie wydaje się, aby jakiekolwiek prawo natury określało, że czas może płynąć wyłącznie w kierunku od przeszłości do przyszłości. Co więcej: - Już dziś we wszechświecie mogą istnieć takie regiony, w których bieg czasu jest odwrócony - przypuszcza Schulman, choć jego teorie nie są powszechnie akceptowane przez fizyków. 

W ostatnich dziesięcioleciach kosmologowie poczynili znaczące postępy w rekonstrukcji historii wszechświata- zaczęli też lepiej rozumieć czas. Ciągle obowiązuje jednak zasada: czas narodził się dopiero wraz z Wielkim Wybuchem. Pytanie, co było przed Wielkim Wybuchem, nie ma sensu, ponieważ czas wtedy nie istniał. Natychmiast po praeksplozji wszechświat zaczął się rozszerzać, a wraz z tym procesem rozpoczął się upływ czasu. Brzmi to całkiem logicznie i nie budziłoby kontrowersji, gdyby... No, właśnie. Lawrence Schulman zajął się np. kwestią, co się stanie, gdy pewnego dnia wszechświat przestanie się rozszerzać. Teoria ta nosi nazwę Wielkiego Kolapsu (ang. Big Crunch). Zakłada ona, że po osiągnięciu maksymalnego "rozdęcia"kosmos zacznie się kurczyć, dopóki ponownie nie stanie się nieskończenie mały. - Dojdzie wtedy do utraty tak zwanej przyczynowości, tzn. sekwencji przyczyni skutków. Dziś obowiązuje zasada: upuszczam szklankę, która następnie się rozbija. We wszechświecie bez przyczynowości szklanka może się rozbić, zanim spadnie - obrazowo ilustruje ideę Schulman. W takim kosmosie życie prawdopodobnie już dawno nie będzie istnieć. Teoretycznie można sobie nawet wyobrazić, że w niektórych obszarach wszechświata kurczenie się trwa. Ale nikt jeszcze nie odkrył gwiazd ani planet, na których czas biegłby do tyłu.

Teoria Wielkiego Kolapsu ma wśród kosmologów wielu entuzjastów, ale i zagorzałych przeciwników. Przypuszczają oni, że wszechświat skończy się inaczej. Ma się rozszerzać aż do momentu, w którym schłodzi się do zera absolutnego - momentu Wielkiego Zamarzania (ang. Big Freeze). Koncepcja kosmicznego mrozu ratuje logikę upływu czasu, ale samego czasu nie oszczędza. Dlaczego? Bo zawsze jest on związany z ruchem lub zmianą. W zegarku kieszonkowym poruszają się koła zębate, w kwarcowym - drgają kryształy, a w jądrowym- zachodzą procesy w obrębie atomów. Jednak w temperaturze zera absolutnego wszystko się zatrzymuje i... pomiar czasu staje się niemożliwy. Ponadto wszechświat do momentu Wielkiego Zamarzania rozszerzy się do tego stopnia, że cząstki elementarne będą tak bardzo oddalone od siebie, iż ruchu nie będzie się dało już stwierdzić. I to nawet jeśli będzie istniał, ponieważ w pobliżu zabraknie elementów odniesienia. Trzeba dodać, że my, ludzie,nie musimy się martwić takim końcem wszechświata. Nastąpi on dopiero za około 10¹⁰⁰ lat. Liczba ta, jedynka z setką zer, nazywana jest googolem i jest większa niż liczba atomów we wszechświecie.To zatem niewyobrażalnie długi okres.

Fizykom udało się jednakże stworzyć na Ziemi stan bliski Wielkiemu Zamarzaniu. Uczynili to między innymi po to, aby móc precyzyjnie zmierzyć czas. - Jest wiele rzeczy, które poruszają się w taki sposób, że można ich używać do pomiaru czasu: wahadło, kryształ kwarcowy, rotująca Ziemia. Ale nic nie jest naprawdę dokładne. Najdoskonalsze są pojedyncze atomy. To one mogą wyznaczać tempo zegara doskonałego - mówi laureat Nagrody Nobla w dziedzinie fizyki William Phillips. Należy jednak w tym celu rozwiązać jeden problem: - Na przykład cząsteczki azotu w powietrzu poruszają się z prędkością 300 metrów na sekundę. Mniej więcej tak szybko jak pocisk pistoletowy. A spróbujcie odczytać czas na zegarze wystrzelonym z pistoletu i przelatującym wam obok twarzy - żartuje Phillips. Aby zbudować użyteczny dla człowieka zegar z atomów, trzeba je zatem spowolnić. Najlepszym sposobem na to jest "zamrażanie" cezu. W tym celu nowoczesne urządzenia są wyposażane w specjalną lodówkę - wykonaną z promieni lasera oraz źródeł pola magnetycznego, które działają jak pręty w maleńkiej klatce.  Jest ona tak "ciasna", że atomy nie mogą się poruszać. To przypomina schłodzenie do prawie zera bezwzględnego, a więc temperatury minus 273,15 stopnia Celsjusza.

W niektórych zegarach atomowych stwarza się stan, jaki jest spodziewany na koniec wszechświata - czyli w cylindrze chłodzącym czas powinien się zatrzymać. Jaki ma to sens w zegarze? Żaden, zatem fizycy delikatnie pobudzają atomy. W wyniku tego zaczynają one emitować promieniowanie, dostarczając precyzyjny sygnał wykorzystywany do określenia sekundy. Tak więc sekundę definiujemy dziś jako czas, który upływa do momentu, gdy w atomie cezu zajdzie dokładnie 9 192 631 770 ściśle określonych przejść atomowych. Nigdy wcześniej nie udało się zrobić tego precyzyjniej!