Spațiul-timp în… timp și în spațiu (II)

 
Citiți prima parte a articolului

Legile mecanicii care guvernează fenomenele asociate corpurilor în mișcare și legile electrodinamice, teoria electricității și magnetismului, pot fi formulate într-un cadru „relativistic” comun care să încorporeze timpul împreună cu cele trei dimensiuni spațiale ca o a patra coordonată, care să fie specificată relativ la observator.

Pentru a observa dacă principiul relativității este satisfăcut, dacă ecuațiile unei teorii arată la fel în toate sistemele de coordonate, trebuie bineînțeles să translatăm specificațiile spațiale și temporale dintr-un sistem de coordonate, sau altfel spus dintr-un „sistem de referință”, într-altul. O astfel de translație, sau „transformare” așa cum este numită, este deja binecunoscută și mult utilizată în fizica clasică. Transformarea între două sisteme de referință și expresia sa matematică exactă poate fi cu ușurință obținută cu ajutorul geometriei elementare.

În fizica relativistă, o nouă situație apare deoarece timpul este adăugat celor trei coordonate spațiale ca o a patra dimensiune. Atât timp cât transformarea între diferite sisteme de referință exprimă fiecare coordonată a unui sistem ca o combinare a coordonatelor celuilalt sistem, o coordonată a unui sistem va apare în general ca un amestec de coordonate spațiale și temporale în alt sistem. Aceasta este cu adevărat o situație cu totul nouă. Fiecare schimbare a sistemului de coordonate amestecă spațiul și timpul într-un mod matematic bine definit astfel încât acestea două nu mai pot fi separate de acum înainte deoarece ceea ce este spațiu pentru unul din observatori va fi un amestec de spațiu și timp pentru celălalt. Teoria relativității a arătat că spațiul nu este tridimensional și timpul nu este o entitate separată. Ambele sunt în mod inseparabil și intim conectate formând un continuu cvadridimensional care este numit continuum „spațiu-timp”. Conceptul de spațiu-timp a fost introdus de către Herman Minkowski în faimoasa sa prelegere din 1908 prin următoarele cuvinte: „Viziunea asupra spațiului și timpului pe care am vrut să v-o las înainte, deja ați dobândit-o în domeniul fizicii experimentale, și în aceasta constă puterea sa. De acum înainte spațiul prin el însuși și timpul prin el însuși sunt destinate să se stingă pur și simplu în umbră și doar un fel de uniune a acestora două va menține o realitate independentă.”

Conceptele de timp și spațiu sunt atât de fundamentale pentru descrierea fenomenelor naturale, încât modificarea lor presupune alterarea întregului sistem pe care îl utilizăm în fizică pentru a descrie natura. Într-un nou sistem, spațiul și timpul sunt tratate pe picior de egalitate și sunt inseparabil conectate. În fizica relativistă, nu putem vorbi niciodată despre spațiu fără a vorbi despre timp și viceversa. Acest nou sistem va trebui să fie utilizat ori de câte ori sunt descrise fenomenele ce se desfășoară la viteze mari.

Legătura intimă între spațiu și timp a fost bine cunoscută în astronomie într-un context diferit, cu mult înaintea teoriei relativității. Astronomii și astrofizicienii lucrau cu distanțe foarte mari, și aici din nou faptul că lumina are nevoie de un anumit timp pentru a călători de la obiectul observat la observator este importantă. Datorită vitezei finite a luminii, astronomii niciodată nu priveau universul în stadiul său prezent, ci întotdeauna se uitau înapoi în trecut. Lumina avea nevoie de opt minute pentru a călători de la soare la pământ, și oricând am privi soarele noi îl vedem de fapt așa cum era acum opt minute. În mod similar, vom vedea cea mai apropiată stea așa cum ea exista cu patru ani înainte, și cu puternicele noastre telescoape putem vedea galaxii așa acum ele existau cu milioane de ani înainte.

Viteza finită a luminii nu reprezintă numai un handicap pentru astronomi, ci și un mare avantaj. Ea le permite printre altele sesizarea evoluției stelelor, aglomerărilor stelare sau a galaxiilor în toate stadiile prin simpla privire în spațiu și înapoi în timp. Toate tipurile de fenomene care au avut loc în timpul milioanelor de ani trecute pot fi acum observate undeva pe cer. Astronomii se folosesc astfel de importanta legătură între spațiu și timp. Ceea ce ne spune teoria relativității este faptul că această legătură este importantă nu doar atunci când avem de a face cu distanțe foarte mari, ci de asemenea atunci când avem de a face cu viteze foarte mari. Chiar și aici pe pământ măsurătorile oricăror distanțe nu sunt independente de timp, deoarece ele implică o specificare a stării de mișcare a observatorului și prin aceasta o referință la timp.

Unificarea spațiului și timpului impune – așa cum am menționat în capitolul anterior – o unificare a altor concepte de bază, și acest aspect unificator este caracteristica cea mai importantă a sistemului relativist. Concepte care păreau total lipsite de legătură în fizica relativistă sunt acum văzute ca fiind doar aspecte diferite ale aceluiași concept. Această trăsătură atribuie sistemului relativist o mare eleganță și frumusețe matematică. După ani de muncă la teoria relativității suntem determinați să apreciem această eleganță și să devenim familiari cu formalismul matematic. Totuși, aceasta nu ne poate ajuta intuiția foarte mult. Noi nu deținem, cu excepția inițierii spirituale, o experiență senzorială directă în spațiul-timp cvadridimensional și nici a celorlalte concepte relativiste. Ori de câte ori studiem fenomenele naturale ce implică viteză înaltă, ne este foarte greu să analizăm o legătură între aceste concepte atât la nivel intuitiv, cât și în ceea ce privește limbajul obișnuit.

De exemplu, în fizica clasică s-a considerat întotdeuna că un baston în mișcare are aceeași lungime ca atunci când este în stare de repaus. Teoria relativității a arătat că aceasta nu este adevărat. Lungimea unui obiect depinde de mișcarea sa relativă pentru observator și se schimbă în funcție de viteza acestei mișcări. Schimbarea are loc astfel încât obiectul se contractă pe direcția de mișcare. Un baston are o lungime maximă într-un sistem de referință aflat în repaus, și devine mai scurt odată cu creșterea vitezei relative față de observator. În experiențele de „împrăștiere” în fizica energiei înalte, în care particulele se ciocnesc cu viteze extrem de mari, contracția relativă este extremă astfel încât particulele sferice sunt reduse la forme turtite.

Este important să realizăm că nu are niciun sens să întrebăm care este „adevărata” lungime a unui obiect, așa cum nu are niciun sens în viața noastră zilnică să întrebăm care este adevărata lungime a umbrei cuiva. Umbra este o proiecție a punctelor din spațiul tridimensional într-un plan bidimensional și lungimea sa va fi diferită în funcție de unghiuri diferite de proiecție. În mod similar, lungimea unui obiect în mișcare este proiecția punctelor din spațiul cvadridimensional în spațiul tridimensional, și lungimea sa este diferită în sisteme diferite de referință.

Ceea ce este adevărat pentru lungimi este, de asemenea, adevărat pentru intervale de timp. Ele, de asemenea, depind de un sistem de referință, dar contrar dimensiunilor spațiale ele devin mai lungi pe măsură ce viteza relativă față de observator crește. Aceasta înseamnă că ceasurile în mișcare merg mai încet fiindcă atunci timpul se încetinește. Aceste ceasuri pot fi de diferite tipuri: ceasuri mecanice, ceasuri atomice, sau chiar bătăile inimii umane. Dacă unul dintre gemenii dintr-o pereche merge într-o călătorie foarte rapidă în spațiul exterior el va deveni și se va întoarce la final acasă mai tânăr decât fratele său, deoarece toate ceasurile sale – bătăile inimii, pulsul sangvin, vibrațiile creierului, etc. – au fost considrabil încetinite în timpul călătoriei din punctul de vedere al omului aflat pe pământ. Călătorul însuși bineînțeles că nu va observa nimic neobișnuit, dar la întoarcerea sa el va realiza deodată probabil uluit că fratele său geamăn este ACUM mult mai în vârstă. Acest „paradox al gemenilor” este poate cel mai faimos paradox al fizicii moderne. El a provocat discuții aprinse la sesiunile științifice, constituind o dovadă elocventă a faptului că realitatea descrisă de teoria relativității nu poate fi cu ușurință pătrunsă de înțelegerea obișnuită.

Încetinirea ceasurilor în mișcare, oricât de incredibilă ar părea, a fost testată în practică de fizicieni. Cele mai multe dintre particulele subatomice sunt instabile, ele se dezintegrează după un anumit timp, în alte particule. Numeroase experimente au confirmat faptul că timpul de viață al unei astfel de particule instabile depinde de starea de mișcare. El crește cu viteza particulei. Particulele deplasându-se cu 80% din viteza luminii trăiesc de aproximativ 1,7 ori mai mult decât „frații lor gemeni” mai înceți, și cele care se deplasează cu 99% din viteza luminii trăiesc din acest motiv de șapte ori mai mult. Aceasta, din nou, nu înseamnă că timpul de viață intrinsec al particulei se schimbă. Din punctul de vedere al observatorului din laborator „ceasul intern” al particulei este încetinit, și tocmai de aceea ea trăiește mai mult.

Toate aceste efecte relativiste par în aparență ciudate, deoarece noi nu putem experimenta lumea spațiului-timp cvadridimensional cu simțurile noastre, ci putem observa doar „imaginea” sa tridimensională. Aceste imagini au diferite aspecte în diferite sisteme de referință; obiectele în mișcare arată diferit de obiectele aflate în repaus, și ceasurile care se deplasează merg atunci cu o viteză diferită. Aceste efecte par paradoxale, dacă nu realizăm faptul că ele sunt doar proiecții ale fenomenelor cvadridimensionale, la fel cum sunt proiectate umbrele de către obiectele tridimensionale. Dacă am putea vizualiza cea de a patra realitate spațio-temporală cvadridimensională, nu ar mai exista pentru noi nimic paradoxal.

Înțelepții orientali și yoghinii, așa cum s-a menționat anterior, par să fie capabili de a experimenta stări neobișnuite de conștiință în care ei transcend lumea noastră tridimensională pentru a percepe și integra o realitate mult mai înaltă, multidimensională. Astfel, maestrul yoghin Aurobindo vorbește despre „o transformare subtilă care face privirea «să vadă» cea de-a patra dimensiune”. Dimensiunea uluitoare a acestei stări de conștiință poate să nu fie aceeași cu dimensiunea cu care suntem obișnuiți în fizica relativistă, dar este uimitor faptul că această descoperire i-a condus pe înțelepții orientului către noțiunile de spațiu și timp care sunt foarte apropiate celor implicate în teoria relativității.

Pretutindeni în spiritualitatea orientală se manifestă o puternică intuiție a caracterului spațio-temporal al realității. Faptul că spațiul și timpul sunt inseparabil legate, ceea ce este atât de caracteristic fizicii relativiste, este subliniat din nou și din nou. Această noțiune intuitivă a spațiului și timpului și-a găsit probabil expresia cea mai clară și cea mai profund elaborată în budism, și în particular în AVATAMSAKA SUTRA a budismului mahayanic. AVATAMSAKA SUTRA, pe care se bazează această școală, ne dă o descriere vie a modului în care este experimentată lumea în starea de iluminare. Conștientizarea unei „interpenetrări a spațiului și timpului” – o expresie perfectă pentru a descrie spațiul-timp este în mod repetat subliniată în acest text și este privită ca o caracteristică esențială a stării de iluminare a minții. În cuvintele lui D. T. Suzuki acest aspect este descris astfel: „Semnificația lui AVATAMSAKA și a filosofiei sale este complet neinteligibilă până nu o experimentăm în mod direct… În stadiul de fuziune beatifică completă în care aproape că nu mai există distincție între minte și trup, subiect și obiect… ne uităm uluiți în jur și percepem… că fiecare obiect sau ființă este în relație cu oricare alt obiect… nu numai spațial dar și temporal… Ca un fapt al experienței pure realizăm atunci extaziați că nu există spațiu fără timp, și nici timp fără spațiu; ele apărând atunci pentru noi ca fiind intim interpenetrate.”

Cu greu am putea găsi un mod mai bun de a descrie conceptul relativist de spațiu-timp. Comparând expunerea lui Suzuki cu cea prezentată anterior de către Minkowski, este de asemenea interesant să observăm că atât fizicianul, cât și budistul sau yoghinul sunt de acord în ceea ce privește faptul că noțiunile lor despre spațiu-timp se bazează pe experiențe; pe experiențele științifice într-unul din cazuri, și pe experiența paranormală, spirituală în celălalt.

După opinia noastră, intuiția mentală în cazul spiritualității orientale este unul dintre motivele principale pentru care viziunea sa asupra naturii pare să corespundă în general mult mai bine punctului de vedere științific modern decât o realizează cei mai mulți dintre filosofii greci. Filosofia naturală greacă a fost, în întregime, în mod esențial statică și amplu bazată pe considerații geometrice. Ea a fost, am putea spune, extrem de „nonrelativistă” și influența sa puternică asupra gândirii occidentale ar putea foarte bine să constituie unul din motivele pentru care unii dintre noi avem dificultăți conceptuale atât de mari în ce privește modelele relativiste din fizica modernă. Filosofii orientali și yoghinii, pe de altă parte, sunt filosofi geniali spațio-temporali, și astfel intuiția lor a venit adesea foarte aproape de viziunea asupra naturii pe care o implică teoriile relativiste moderne.

Datorită conștientizării faptului că spațiul și timpul sunt în mod intim conectate și interpenetrate, viziunea asupra lumii a fizicienilor moderni și a înțelepților orientali sunt ambele viziuni dinamice intrinseci care conțin timpul și schimbarea ca elemente esențiale. Ambele vin să ilustreze prin modalități specifice unicitatea de bază a Universului, unitatea contrariilor și caracterul lor dinamic, intrinsec.

Fragment preluat din cartea „Spațiu – Timp și dincolo de ele prin yoga”.

Citiți și:

Ultima frontieră – Călătoria în timp este un salt în non-timp

Conştiinţa – de la fizic la metafizic

Deplasarea instantanee în spaţiu este pefect posibilă. Cazuri uluitoare de teleportare

yogaesoteric
8 iulie 2015

Also available in: Français