Szanowny Użytkowniku,

25 maja 2018 roku zaczyna obowiązywać Rozporządzenie Parlamentu Europejskiego i Rady (UE) 2016/679 z dnia 27 kwietnia 2016 r. w sprawie ochrony osób fizycznych w związku z przetwarzaniem danych osobowych i w sprawie swobodnego przepływu takich danych oraz uchylenia dyrektywy 95/46/WE (określane jako „RODO”, „ORODO”, „GDPR” lub „Ogólne Rozporządzenie o Ochronie Danych”). W związku z tym informujemy, że wprowadziliśmy zmiany w Regulaminie Serwisu i Polityce Prywatności. Prosimy o poświęcenie kilku minut, aby się z nimi zapoznać. Możliwe jest to tutaj.

Rozumiem

Cuda raz na miesiąc

Cuda raz na miesiąc

14.05.2018
Czyta się kilka minut
Jean-Pierre Lasota, fizyk: Bałagan w kuchni sam nie zniknie, takie rzeczy nie dzieją się przypadkowo. Ten smutny fakt pozwala nam zrozumieć kierunek czasu.
EDITIONS ODILE JACOB / YOUTUBE
K

KAROLINA GŁOWACKA: Jeśli czasoprzestrzeń się zakrzywia, to... czy może się zakrzywić o 180 stopni? I na przykład czas zacząłby biec w drugą stronę?

JEAN-PIERRE LASOTA: To ciekawe pytanie. Wielki logik i matematyk Kurt Gödel zrobił w 1949 roku swojemu starszemu przyjacielowi Albertowi Einsteinowi niezwykły prezent urodzinowy: znalazł rozwiązanie jego równań ogólnej teorii względności opisujące obracający się wszechświat. Otóż w tym wszechświecie Gödla czas może zacząć biec w drugą stronę – inaczej mówiąc, można zawrócić w przeszłość. Przy czym nie miało to nic wspólnego z zakrzywieniem czasoprzestrzeni.

To nie był chyba zbyt fortunny prezent urodzinowy dla Einsteina.

Istotnie, napisał, że jest tym rozwiązaniem „zaniepokojony”. Zabawne, że chyba mu Gödel nic o swoim rozwiązaniu uprzednio nie opowiadał – była to prawdziwa niespodzianka urodzinowa. A przecież często razem spacerowali. Einstein mawiał nawet, że chodzi w Princeton do Instytutu Badań Zaawansowanych wyłącznie po to, by mieć przywilej powrotu do domu z Gödlem. Jest kilka zdjęć pokazujących tych dwóch – tak różnych – geniuszy idących ścieżką w Princeton.

Skoro jest takie rozwiązanie, to dlaczego tak się nie dzieje? Dlaczego czas nie zawraca, nie zbliżamy się znów do Wielkiego Wybuchu ani nikt nie młodnieje, a ja nigdy nie poznam Einsteina?

No właśnie. Einstein był wprawdzie zaniepokojony, że jego równania dopuszczają takie rozwiązania, ale uważał, że są one niefizyczne – nie przedstawiają rzeczywistego wszechświata. To jest dosyć trudna sprawa. We wszechświecie Gödla nie ma przyczynowości. Wspomniałaś o młodnieniu, ale to pół biedy. Dramat polega na tym, że można by udać się w przeszłość po to, by zmienić przyszłość, a to nie ma sensu. Ktoś mógłby na przykład udać się w przeszłość i zabić swojego dziadka, ale wtedy uniemożliwiłby swoje narodziny, a co za tym idzie: swoją podróż z przyszłości w przeszłość.

Istotnie, kłopotliwe.

Co może być niepokojące, to fakt, że równania dopuszczają takie bezsensowne rozwiązania; że nie ma w teorii czegoś, co by je z góry wykluczało. Z drugiej strony trzeba pamiętać, że same rozwiązania nie dają pełnego opisu, muszą być uzupełnione na przykład warunkami początkowymi, to znaczy konkretnymi wartościami. A problem warunków początkowych wszechświata jest jeszcze nierozstrzygnięty.

Kurt Gödel i Albert Einstein, Princeton, 1954 r. / ALAMY STOCK PHOTO
Kurt Gödel i Albert Einstein, Princeton, 1954 r. / ALAMY STOCK PHOTO

Czyli czas biegnie w jedną stronę i tak musi być?

To jest pytanie o tak zwaną strzałkę czasu. Problem polega na tym, że czas ma kierunek, ale prawa fizyki są symetryczne w czasie. Równania dynamiki, czy to newtonowskiej, czy to einsteinowskiej, nie wyróżniają kierunku czasu. To samo dotyczy równań Maxwella. Zgodnie z tymi równaniami można czas „zawrócić”, tak jakby puścić film od tyłu, bo nic tego nie zabrania. Zresztą łatwo otrzymać rozwiązania równań, które rozchodzą się w przeszłość, do tyłu w czasie. Wyobraź sobie, że przyleciałaś na jakąś planetę i spotykasz na niej bardzo inteligentne stwory, ale zupełnie do nas niepodobne. Chcesz im pokazać życie na Ziemi, na przykład wielkie miasto, na przykład Warszawę, i przez pomyłkę puszczasz film od tyłu. Czy ci twoi kosmici spostrzegliby twoją pomyłkę?

No nie wiem, ludzie chodziliby do tyłu...

A skąd kosmici wiedzieliby, że ludzie powinni chodzić do przodu? Jedyna rzecz, która mogłaby zwrócić uwagę i wzbudzić podejrzenia, to jakiś wypadek. Powiedzmy, że na filmie widać byłoby wybicie szyby. W filmie puszczonym wstecz odłamki szkła układałyby się z powrotem w szybę. Nie jest to niezgodne z prawami fizyki, ale prawdopodobieństwo takiego zdarzenia jest bardzo małe. Weźmy klasyczny przykład. Masz zbiornik z przegrodą, która oddziela część zbiornika wypełnioną gazem od części pustej. Otwierasz przegrodę i gaz po pewnym czasie wypełnia całe naczynie.

To jasne.

Tak, to jest jasne i oczywiste. Ale równania opisujące ruch pojedynczych cząsteczek gazu nie zabraniają im zgromadzenia się znowu tylko w połowie naczynia. A tego nigdy nie obserwujemy. Dlaczego?

No bo trudno sobie wyobrazić, żeby tyle cząsteczek nagle zaczęło się poruszać bez powodu w tym samym kierunku.

Tak, chcesz pewnie powiedzieć, że to bardzo mało prawdopodobne. I masz rację. Jeśli masz do czynienia z układem zupełnie nieuporządkowanym, jest bardzo mało prawdopodobne, że się sam uporządkuje. Zajrzyj do swojej torebki. Istnieje ekstremalnie mała szansa, że porządek zrobi się sam, ale nie liczyłbym na to.

Czy to znaczy, że kierunek strzałki czasu jest związany z prawdopodobieństwem?

Chodzi tu o właściwości statystyczne i głównym pojęciem jest tu statystyczna wielkość zwana entropią, która jest miarą nieuporządkowania elementów jakiegoś układu. Miara ta jest związana z prawdopodobieństwem. Im większy porządek, tym mniejsza entropia. Druga zasada termodynamiki głosi, że entropia nigdy nie maleje. Statystycznie szklanki się raczej tłuką, niż sklejają samorzutnie z rozbitych kawałków. To wyznacza kierunek czasu.

To znaczy, że entropia zawsze rośnie? Że bałagan może być tylko większy?

Entropia nigdy nie maleje. Są więc układy fizyczne, w których kierunek czasu jest wyróżniony przez zmiany entropii. To znaczy, że jest wyznaczony statystycznie. Żyjemy w świecie, w którym entropia wzrasta.

Czyli porządek naszego wszechświata maleje?

Jak już wspominałem, z narodzinami wszechświata mamy kłopoty, ale hipoteza początkowego wszechświata z niską entropią wydaje się rozsądna.

Nie jest to związane z tym, że wszechświat się rozszerza?

A wiesz, że nie wiem... Nie bardzo widzę, jak ekspansja w skali wszechświata może wpływać na zachowanie gazu w naczyniu, ale to nie znaczy, że to niemożliwe.

Mało prawdopodobne to nie znaczy niemożliwe?

Nie. Jest nawet tak zwane prawo o cudach angielskiego matematyka Johna Littlewooda. Zdefiniował on cud jako zdarzenie, którego prawdopodobieństwo zajścia równe jest jeden na milion.

Chyba można się z taką definicją zgodzić, choć to trochę ogranicza pojęcie cudu.

Pewnie tak, ale tu chodzi o matematykę, definicja musi więc być ścisła. Twierdzenie Littlewooda mówi, że w ciągu życia przeciętnej osoby cud zdarza się mniej więcej raz na miesiąc.

Niemożliwe!

No to posłuchaj dowodu, który jest bardzo prosty. W czasie gdy jesteśmy aktywni, to znaczy obudzeni i wykonujemy jakieś czynności, powiedzmy dziesięć godzin dziennie, mniej więcej co sekundę widzimy i słyszymy jakieś zdarzenie. Czyli całkowita liczba zdarzeń, które rejestrujemy dziennie, wynosi ok. 36 tysięcy, a więc milion miesięcznie. Olbrzymia większość tych zdarzeń jest bez znaczenia, ale ponieważ prawdopodobieństwo cudu wynosi jeden na milion, możemy się go spodziewać średnio raz na miesiąc. ©

PROF. JEAN-PIERRE LASOTA jest fizykiem teoretykiem i astrofizykiem, autorem ponad 250 prac naukowych i kilku książek. Profesor honorowy w Instytucie Astrofizyki w Paryżu i profesor zwyczajny w Centrum Astronomicznym im. Mikołaja Kopernika PAN w Warszawie. Przez wiele lat kierował Wydziałem Astrofizyki Relatywistycznej i Kosmologii Obserwatorium Paryskiego i był doradcą naukowym prezesa francuskiego Narodowego Centrum Badań Naukowych. Pracował w komitetach nadzorujących budowę i działanie detektora fal grawitacyjnych Virgo. Mieszka z żoną w Paryżu i Warszawie. Podczas festiwalu wygłosi wykład „Przypadki chodzą po fizykach”.

Fragment wywiadu Karoliny Głowackiej z profesorem Jeanem-Pierre’em Lasotą pochodzi z ich wspólnej książki „Czy Wielki Wybuch był głośny?” (Warszawa 2017). Dziękujemy wydawnictwu Prószyński i S-ka za udostępnienie tekstu.

Galeria zdjęć
  • Kurt Gödel i Albert Einstein, Princeton, 1954 r. / ALAMY STOCK PHOTO

Dodaj komentarz

Usługodawca nie ponosi odpowiedzialności za treści zamieszczane przez Użytkowników w ramach komentarzy do Materiałów udostępnianych przez Usługodawcę.

Zapoznaj się z Regułami forum

Jeśli widzisz komentarz naruszający prawo lub dobre obyczaje, zgłoś go klikając w link "Zgłoś naruszenie" pod komentarzem.

świetna książka, moim zdaniem jedna z najlepszych pozycji popularnonaukowych z dziedziny fizyki, astrofizyki i kosmologii dostępna dziś na polskim rynku

Przy okazji - problem paradoksu zamordowanego dziadka związany z ewentualnymi "podróżami w czasie" znika zupełnie, jeśli uświadomi się - zupełnie zresztą zdroworozsądkowo i logicznie - że czas liniowy de facto nie istnieje, jest li tylko przydatnym w naukach matematycznym abstrakcyjnym konceptem - w tym układzie to, co odczuwamy (dzięki pamięci - przeszłość i wyobraźni - przyszłość) jako tak zwany 'CZAS' to tak naprawdę proces nieustannej ZMIANY w jedynej realnie istniejącej chwili TERAZ, wymiar oczywiście punktowy, tempo i kierunek zmian opisywane przez równania fizyczne - koniec kropka. Dziadek może spać spokojnie.

Entropia jest przejawem poza-logicznego chaosu w kosmosie. Kosmos jest realizacją pola racjonalności w chaosie w formule Wcielonego Logosu(Słowa). Pole racjonalności jest ponadczasową konstrukcją trójkąta prostokatnego równoramiernnego, który przenika chaos (Boga Jedynego, który staje się Stwórcą-Bogiem Ojcem. Pole racjonalności jest jednym TERAZ, bez ograniczenia terażniejszości do punktu(momentu) miedzy "przeszłość" i "przyszłość". Czas to element chaosu przejawiajacego się w kosmicznej entropii. Entropia to de-konstrukcja pola racjonalności w kosmosie. Czasoprzestrzeń jest grawitacją "ciała grubego", czyli "upadkiem anioła" wybierajacego dekonstrukcję. Czas się nie cofa, bo sam jest tylko iluzorycznym fenomenem poza konstrukcją pola racjonalności. Wybór miedzy czasem i ponadczasowością, jest jak wybór miedzy Bogiem a Szatanem.
Zaloguj się albo zarejestruj aby dodać komentarz