Cel mai uimitor aspect al fizicii: calatoria noastra in spatiu-timp

Fizica dezvaluie idei fascinante sub aspect filozofic.

Faptul ca parte din atomii care ne constituie au fost creati în stele îndepartate este greu sa nu fascineze orice pamântean. Faptul ca uriasul univers în care existam îsi are originea într-un punct de densitate infinita, de asemenea, uluieste si fascineaza.

Ciudateniile mecanicii cuantice, cum ar fi faptul ca un foton este si unda, si particula, în functie de modul în care-l masuram, de asemenea, stârnesc uimirea.

Ideea care este cea mai fascinanta isi are originea în teoria speciala a relativitatii, care afirma, printre altele, ca spatiul si timpul nu sunt entitati separate, cum avem tendinta sa credem, bazându-ne pe experienta noastra de zi cu zi, ci sunt corelate, formând un continuum spatiu-timp.

Ne nastem, traim si murim miscându-ne în spatiu-timp, un întreg spatio-temporal format din patru dimensiuni (trei spatiale si una – timpul).

Dar iata ideea incredibila: noi calatorim prin acest spatiu-timp în patru dimensiuni la o viteza constanta – si anume c, viteza luminii. De aici de decurg o serie de consecinte.

Indiferent de ce faci într-un moment al vietii tale, mereu vei calatori prin Univers (prin continuumul spatiu-timp) cu viteza luminii.

Un om care sta linistit în fotoliul sau preferat din fata calculatorului calatoreste, în schimb, cu viteza luminii prin timp. Acesta îmbatrâneste – pentru cei din jurul sau – la cea mai mare viteza posibila: viteza luminii.

Atunci când ne deplasam de ici colo, folosim o mica parte din viteza pe care am putea-o utiliza pentru a ne deplasa prin dimensiunile spatiale la dispozitie. „Împrumutam” aceasta viteza din miscarea noastra înainte prin timp, îmbatrânind astfel mai încet decât cei „sedentari”. Desigur, nu este un efect observabil pe Terra, pentru ca doar atunci când viteza de deplasare este extraordinar de mare se dezvaluie bizareria dilatarii timpului. Argumentul matematic este acela ca efectul asupra dilatarii timpului la o anumita viteza, v, este de doar v/c2.

Imagineaza-ti urmatorul scenariu. O persoana traieste toata viata, 80 de ani, într-un avion aflat în aer, care se deplaseaza cu 500 mile pe ora. Aceasta are un ceas la mâna, sincronizat, la nastere, cu un altul din aeroport.  Dupa cei 80 de ani, când aterizeaza, va descoperi ca ceasul sau este doar cu o milisecunda în urma celui din aeroport. Dar putem privi o particula ce traieste de cinci ori mai mult la o viteza de 98% din viteza luminii în comparatie cu situatia în care ar sta nemiscata.

Poate ca cel mai curios exemplu este reprezentat de lumina în sine, de foton – care este singurul lucru capabil sa calatoreasca cu viteza luminii, c. Din punctul nostru de vedere fotonul îsi foloseste întreaga viteza disponibila în spatiu-timp pentru a deplasa. Nu îmbatrâneste niciodata (din sistemul nostru de referinta). De aceea vedem ca fotonii se deplaseaza dintr-o parte în alta a Universului, fara nicio schimbare (daca nu apar influente externe). Acest aspect, prin intermediul teoriei generale a relativitatii, ne duce la ceva si mai straniu…

Multi dintre fotonii generati la începutul Universului sunt înca în spatiu, calatorind. Dar, între timp,  de-a lungul miliardelor de ani scurse, spatiul cosmic s-a dilatat enorm. Expansiunea spatiu-timpului a marit lungimea de unda a fotonilor. Astazi acesti fotoni originari sunt de o mie de ori mai lungi.

Fizica spatiu-timpului dezvaluie adevaruri suprarealiste. Multe sunt prezentate ca paradoxuri: paradoxul gemenilor sau lipsa simultaneitatii. Dar simplu fapt ca noi întotdeauna calatorim prin spatiu-timp cu viteza luminii nu înceteaza sa ne uimeasca, fiind cel mai spectaculos aspect pe care l-am învatat la orele de fizica.

realclearscience.com

 

Bogdan

Per aspera ad astra