Atsakymai apie erdvę ir laiką. Lithuanian

Žmogus gali užmiršti apie laiką; laikas apie jį niekada neužmirš, atskaičiuodamas jam skirtas valandas ir minutes. M. Heidegeris pastebėjo: „Mes jaučiame jo buvimą kiekviename paprastame, laisvame išankstinių nusistatymų esaties, jos duotybėje ir betarpiškame artume, apmąstyme“.

Laiko supratimas labai subjektyvus ir neatskiriami nuo žmogaus. O asmenybė, savo ruožtu, priklauso istorinei kultūrai, etninei bendruomenei, turi socialinį statusą ir dar daug kam.

Judėjams laiko samprata buvo susijusi su Dievo valia. Laikas teka pagal Dievo planą – ir kažkurią akimirką jis sustabdys jo tėkmę. Pranašai klojo pamatus Mesijo atėjimui ir laiko pabaigai. Laiko pabaigos laukė ir senovės Indijos mintis. Tačiau ne pabaigos aplamai, o žmogaus asmeninio laiko pabaigos, kuri ateina pasiekus samadhi. Budistui laikas kaip nepaliaujamo tapsmo momentas, kurį jisai suprato kaip kančią. Kančia pasaulyje begalinė, todėl ir beprasmė, laikas – tapsmas be galo ir tikslo. Budizmo tikslas – sustabdyti laiką kaip didžiausią beprasmybę.

Daosizmas laiko problemą sprendė ne per jo įveikimą, o savęs išsaugojimą besikeičiančiame pasaulyje. Ir įveikiamas ne pats laikas, o keitimasis laike. Didžioji būtis, Dao, suprantama kaip abejingumas laiko tėkmei (skaitykite Dao ir laikas).

Skirtingai nuo Rytų, senovės graikai nesistengė visokiausiais būdais įveikti laiką, o sekė jį. Jie laiką suprato kaip judėjimo matą. Ir, matyt, šiuolaikinės laiko sampratos pagrindas yra graikiška laiko samprata: „Jie turėjo trukmę – tačiau be indiško beviltiškumo, pastovumą – tačiau be kiniško sustingimo, ateities laukimą – tačiau be Senojo Testamento gamtos procesų ignoravimo“ (

A. Losevas).

Viduramžiais, laimėjus krikščionybei, įsigalėjo laiko priklausomybės nuo Dievo valios ir laiko baigtinumo samprata. Tad net I. Niutonas, buvęs ne tik fiziku, bet ir teologu, 1686 m. pareiškė: „absoliutus, dabartinis, matematinis laikas pats savaime ir savo prigimtimi teka nesusijęs su viskuo, kas supa“. O Niutono pirmtakas Kembridžo un-to katedroje I. Barrou laiką apibrėžė taip: „Laikas turi tik trukmę, vienodą visose jo dalyse ir kurį galima nagrinėti kaip sudarytą akimirkų paprasta susumuojant“. Vienodai tekančio absoliutaus laiko pridėjęs nejudrią absoliučią erdvę, Niutonas jiems suteikė, iš esmės, Dievo atributus. O Dievas ir jo atributai juk negali būti tyrimo objektais.

Apibrėžę laiką kaip nesusijusį nuo aplinkos, mokslininkai iš esmės nustūmė jį į šalį ir sukūrė tokį pasaulio vaizdą, kuriame fiziniai procesai neturi savos istorijos. O N. Lobačevskis pasiekė visišką laiko substancionalizmo neigimą: „Vieno kūno, paimto už žinomąjį, lyginant su kitu, judėjimas vadinamas laiku“.

Tačiau palaipsniui mokslininkai ėjo prie išvados, kad absoliučių erdvės ir laiko modelis neatitinka tikrovės. Užuominos apie tai buvo Dž. Loko, Ž.-L. d‘Alambero, Ž. Lagranžo, G. Fechnerio¹⁾ darbuose. 20 a. pradžioje klasikinę mechaniką pakeitė bendroji reliatyvumo teorija.

1908 m. H. Minkovskis perskaitė pranešimą matematikų kongrese Kelne, kuriame pagrindė erdvėlaikio sampratą, o A. Einšteinas iškart ją įtraukė į savo teoriją. 1921 m. vengrų fizikas Melchioras Paladis²⁾ išleido monografiją „Naujoji erdvės ir laiko teorija“ – ir nuo tada erdvėlaikio sąvoka tapo dominuojančia fizikoje.

Laikas erdvėlaikio modelyje – ne pagalbinė, o pagrindinė kontinuumo sudedamoji. Į tai dėmesį atkreipė ir Heidegeris, pastebėjęs, kad laikas ne tik buvimas, bet ir tąsa, „ateinančio, įvykusio ir dabartinio tarpusavio tąsa“:
„Ateinančio, įvykusio ir dabartinio tąsos prošvaistė pati prieš-erdvinė, ir tik todėl jis gali įtalpinti erdvę, t.y. turėti vietą“.

¹⁾ Gustavas Teodoras Fechneris (Gustav Theodor Fechner, 1801-1887) – vokiečių (prūsų) filosofas, fizikas, užsiimantis eksperimentine psichologija. Laikomas psichofizikos pradininku. Jis išvedė netiesinį sąryšį tarp psichologinio pojūčio ir stimulo intensyvumo, išreikšdamas tai formule: S = K ln I (Vėberio-Fechnerio dėsnis). Tai jis laikė dualizmo psichika-kūnas sprendimu. Jo darbai turėjo įtakos 20 a. mokslininkams ir filosofams: E. Machui, Z. Froidui ir kt. Jo garbei pavadintas krateris nematomoje Mėnulio pusėje.

²⁾ Melchioras Paladis (Menyhert Palagyi, tikr. pavardė Silberstein, 1859-1924) – žydų kilmės vengrų filosofas, matematikas, fizikas. Jis pateikė naują erdvės ir laiko teoriją (1901), turinčią panašumų su A. Puankarė ir H. Minkovskio erdvėlaikiu specialiosios reliatyvumo teorijos kontekste. Tačiau M. Paladžio filosofija turėjo mažai bendrumų su reliatyvumo teorijos fizika, kurią sukritikavo 1914 m. Jis įsivėlė į ginčus ir su E. Hiuserliu. Jo gyvybinės fantazijos koncepcija jį iškėlė kaip kibernetinės antropologijos pradininką.

A. Ne. Dėl fizikinės materijos prigimties viskas gali būti apibrėžiama esant erdvėje. Nieko daugiau nereikia. Žinoma, tasai apibrėžimas gali keistis – naujo apibrėžimo reikia po tam tikro laiko intervalo. Tasai apibrėžimas gali kisti kaip funkcija nuo temperatūros ir įvairių kitų parametrų. Bet matematinėje lygtyje nėra fizikinio apibrėžimo, leidžiančio „vieną sekundę“ pakeisti „metrais“ (ar atvirkščiai) – vadinamosios erdvės-laiko transformacijos. Matematika neduoda fizikinio reiškinio aprašo. Matematika nėra fizika. Matematiškai galime parašyti „erdvė“= „laikas“. Fizikoje – tai nonsensas. Matematika tėra įrankis, leidžiantis daryti spėjimus.

A. Kai stebėtojas pereina iš vienos atskaitos sistemos į kitą, tinkama laiko reikšme yra laiko vienetų kiekis (pagal lokalų laikrodį) standartiniais lokaliais laiko vienetais, reikalingas lokaliam stebėtojui išmatuoti lokalų laiką. Taip pat ir su ilgiu. Tinkama reikšmė visada yra kiekis, išmatuotas ten, kur vyksta fizikinė sąveika. Tad atomų viduje tinkama reikšmė bus vienetų kiekis ten, kur randasi el. dalelė.

KL. Kodėl lokalus stebėtojas (judančioje atskaitos sistemoje) nenaudoja universalaus standartinio mato (laikrodžio)? Space distortion

A. Nes to negali. Vienintelis standartinis jam prieinamas matas (laikrodis) lokalioje atskaitos sistemoje skiriasi nuo tojo pradinėje atskaitos sistemoje, nes jis pajudėjo (pagreitėjo). Kad atliktų matavimą, stebėtojas privalėtų universalų matą (ir laikrodį) perkelti iš pradinės atskaitos sistemos į lokalią. Tai darant judant, matas keičia savo greit. Tad universaliam matui atomams suteikiama energija, kas sukelia Boro spindulio pokytį, o tuo pačiu ir fizinį universalaus mato ilgį (ir laikrodžio dažnį). Lokaliam stebėtojui atliekant matavimą, lokalūs matas ir laikrodis skiriasi nuo tų, kurie buvo prieš pajudant. Čia nėra nei ilgio sumažėjimų nei laiko sulėtėjimų, tiesiog pasikeičia matai judančioje atskaitos sistemoje.

Kl. Jei persikeltume iš Žemės į Marsą, ar Saulės (išorinio kūno) dydis (Merkurijaus matavimo vienetais) būtų toks pat, kaip Žemėje (matuojant Žemės matavimo vienetais)?

Ne. Nes stebėtojo perkeltas mato dydis pakito. Nors tikrasis Saulės dydis nesikeičia persikeliant stebėtojui.

Kl. Jei stebėtojas persikelia į kitą atskaitos sistemą, pamatysime, kad matų reikšmės kitokios. Fizikiniai reiškiniai tokie pat, tik išreikšti kitokiais skaičiais. Pailiustruokite!

A. Paprasta (matematinė) fizikinių kiekių transformacija reiškia tokius pat parametrus ir fizikinius reiškinius, atitinkančius tuos pačius fizikos dėsnius. Tačiau yra kitas įdomus aspektas.

Imkim aplink Saulę besisukantį kūną. Žinoma, kad gravitacinis laukas aplink Saulę silpsta atvirkščiai proporcingai atstumo kvadratui, ką parodo Keplerio dėsniai, aprašantys planetų judėjimą elipse du fiksuotomis ašimis erdvėje. Iš matematikos žinoma, kad kai jėga (ir ne laukas) nėra kvadratu, elipsės nežymiai sukasi aplink Saulę – tai elipsinės orbitos precesija. Taip pat, kai tegalima tik orbita su fiksuotomis ašimis, jėgos kitimas aplink centrinį lauką kinta tik kaip atvirkštinė kvadratinė funkcija.

Tačiau matome, kad dėl masės-energijos tvermės dėsnio besisukančio aplink Saulę kūno masė skiriasi esant skirtingais atstumais (to paties kūno Žemės orbitoje masė skiriasi nei jam esant Merkurijaus orbitoje). Tad net jei laukas aplink Saulę yra kvadratinės priklausomybės, jėgos poveikis masei nėra kvadratu.

Tarkim, kad stebėtojas sukasi aplink Saulę Žemės orbita. Tada priartėja prie Saulės puse atstumo. Jis pastebės, kad saulės gravitacinis laukas sustiprėjo tiksliai 4 kartus. Tačiau, kadangi pasikeitė kūno masė, gravitacinės jėgos, veikiančios tą patį kūną, ne visai pakito 4 kartus. Tad jėgos kaip atstumo funkcija nėra tiksliai kvadratinė. Tai vienas reiškinių susijusį su Merkurijaus perihelio pokyčiu (advance).

Ir nėra jokio fizikinio instrumento, galinčio matuoti „absoliutų laiką“ (kaip ir ilgį ar masę) abiejose atskaitos sistemose, nes visi laikrodžiai (ir matai) pasikeičia perkėlus į naują atskaitos sistemą. Absoliučius dydžius galime nustatyti tik skaičiavimais. Taip jau surėdyta Gamta.