Řád času

Některé způsoby analýzy světa činí neznámé známým – pomyslete na historické popisy rituálů a obřadů minulých věků nebo na to, jak psychologové zkoumají fungování nevědomé mysli. Jiné disciplíny naopak dělají z každodenních pojmů něco naprosto cizího. Jen málo oborů je v této druhé kategorii tak pevně zakotveno jako fyzika. Požádáte‑li fyzika, aby popsal stůl před sebou, může vám říct, že hmota musí být na dvou různých místech současně. Jakmile skončí, samotná představa stolu začne působit podivně.

V tomto shrnutí se italský teoretický fyzik Carlo Rovelli snaží narušit naše běžné představy o čase. Na základě nejnovějších výzkumů ve svém oboru pečlivě provází čtenáře často matoucími a protiintuitivními skutečnostmi, které se času týkají. Cestou vysvětluje, proč se čas na různých místech „rozbíhá“ různou rychlostí, proč je svět složen spíše z událostí než z věcí a proč by lidská historie neexistovala bez energie Slunce.

V tomto shrnutí se dozvíte, jak funguje Einsteinova teorie relativity, proč naše každodenní pojetí času utváří to, kým jsme jako druh, a co by se stalo, kdybychom se pokusili komunikovat s někým v jiné galaxii.

Vzhled může klamat. To je jedna z prvních lekcí vědy. Koneckonců, pokud se spolehnete pouze na své oči, pravděpodobně uvěříte, že svět je plochý. Totéž platí pro čas. V běžném životě vnímáme čas jako jednotný pohyb vpřed – něco, co se prostě děje, jako tikání věčných hodin, které jsou zcela mimo naši kontrolu. Takové pojetí je však mylné.

Ve skutečnosti čas plyne na různých místech různou rychlostí. Porovnáte‑li dva chronometry, z nichž jeden je umístěn na úrovni moře a druhý vysoko v horách, zjistíte, že ten druhý běží rychleji. Podobný efekt nastane, když jedny hodiny položíte na podlahu a druhé na stůl: rozdíly jsou sice nepatrné a k jejich zjištění potřebujete velmi přesný časoměr, ale hodiny výše budou vždy jít o něco rychleji.

Nezpomalují však jen hodiny – zpomalují všechny procesy. Představme si jednoduchý myšlenkový experiment: dva přátelé stejného věku se rozloučí. Jeden se přestěhuje k moři, druhý na vrchol hory. O několik let později se znovu setkají. Výsledek? Ten, kdo žije na hoře, bude o něco starší a jeho život bude ve srovnání s přítelem z nížin nepatrně delší. Dokonce i jeho pokojové rostliny porostou o trochu víc! Zní to nemožně, ale neexistuje žádná objektivní, „pravá“ míra času, kterou by bylo možné použít zároveň v horách i na úrovni moře.

Důvodem je, že časy jsou vůči sobě navzájem relativní. Každý bod v prostoru má svůj vlastní čas. Zjednodušeně řečeno, právě to je ústředním poznatkem Einsteinovy obecné teorie relativity.

A jako by to nestačilo, do této dynamiky vstupuje i teplo. Ve skutečnosti sdílejí teplo a čas zásadní podobnost – obě veličiny se mohou „pohybovat“ pouze jedním směrem. Čas plyne od minulosti k budoucnosti, zatímco teplo vždy přechází z teplejších objektů na chladnější. V obou případech je nemožné tento směr samovolně obrátit.

Právě zde se věci začínají stávat opravdu zajímavými: minulost a budoucnost dokážeme rozlišit pouze díky teplu. Rozveďme to. Minulost se od budoucnosti liší změnou. Změna je však možná jen tehdy, existuje‑li pohyb. A když se na to podíváme blíže, pohyb je v podstatě projevem tepla – jde o pohyb molekul na mikroskopické úrovni. Bez tepla by se nic nepohybovalo a minulost, přítomnost i budoucnost by splývaly v nerozlišitelnou masu!

Viděli jsme, že čas plyne na různých místech různou rychlostí. Věděli jste ale, že může plynout různým tempem i na stejném místě? To je něco, co Albert Einstein objevil na počátku dvacátého století, když spojil plynutí času s rychlostí, jakou se objekty pohybují.

Einstein konkrétně ukázal, že čas se při vysokých rychlostech zpomaluje. To znamená, že pro člověka v pohybu plyne čas pomaleji než pro někoho, kdo zůstává v klidu. Tento vztah mezi časem a rychlostí vede k závěru, že naše běžné chápání „teď“ či „přítomnosti“ je v kosmickém měřítku v podstatě nesmyslné.

Proč? Představte si, že máte sestru na vzdálené planetě – řekněme Proxima b – čtyři světelné roky, tedy přibližně 38 bilionů kilometrů, daleko. Najednou si na ni vzpomenete a zeptáte se sami sebe, co dělá „právě teď“. Vezmete dalekohled a namíříte ho na Proximu b. Co uvidíte? Rozhodně ne to, co se na planetě děje v tomto okamžiku. Světelný rok je totiž vzdálenost, kterou světlo urazí za rok. Proxima b je od Země vzdálena čtyři světelné roky, takže když se na ni díváte dalekohledem, ve skutečnosti sledujete, co vaše sestra dělala před čtyřmi lety.

A ani kdybyste se pokusili odhadnout, co bude dělat za čtyři roky, nedostanete se k „přítomnému okamžiku“ na Proximě b – do té doby se třeba vrátí na Zemi a v pozemském čase bude o několik let „napřed“ oproti tomu, co jste kdysi pozorovali. To ukazuje, že „přítomnost“ jako pojem dává smysl jen tehdy, když ji vztahujeme k věcem v našem bezprostředním okolí.

Toto pochopení relativity času je Einsteinovým velkým odkazem. Před ním se čas chápal – od dob Newtona – jako absolutní veličina, která platí bez ohledu na pohyb či změnu. Podobně se mělo za to, že prostor je nezávislý na věcech, které obsahuje. Einstein tento obraz změnil. Poprvé byly prostor a čas pochopeny jako vzájemně propletené v jedinečné a složité geometrii.