70 lat tradycji. Inspirujemy Prowokujemy Dyskutujemy

CC-BY

Uwikłani po uszy w czas

Czas płynie w nieskończoność, ale może być też tak, że nasz świat w końcu… zapomni o czasie. Istnienie bez czasu można sobie przecież wyobrazić. Znane są modele najgłębszego poziomu budowy wszechświata, które mają cechę określaną jako background-free, czyli „pozbawione sceny”. Czas i przestrzeń miałyby się zgodnie z nimi wyłaniać dopiero na wyższych stadiach rozwoju wszechświata

 

Łukasz Lamża: Augustyn powiedział tak: „Co to jest czas, wiem, gdy nikt mnie nie pyta, gdy natomiast mnie ktoś spyta – nie wiem”. Czy  coś się zmieniło w ciągu półtora tysiąca lat, od kiedy padły te słowa? Czy jest dziś jakiś specjalista czasolog, który odpowie: tak, znamy odpowiedź na to pytanie, jest to jeden z rozwiązanych problemów naukowych, jak pochodzenie człowieka albo przyczyna, dla której świeci Słońce?

Ks. Michał Heller: Skoro już Pan pyta… to nie wiem. Ale mówiąc poważnie: problem czasu to wciąż jeden z wiodących tematów filozoficznych. Krzyżują się w nim zagadnienia fizyki, filozofii przyrody, psychologii, problemy egzystencjalne, religijne… To potężny problem. I jest z nim tak jak z wszystkimi ważnymi zagadnieniami filozofii, tzn. od epoki przedsokratejskiej odpowiedzi na te pytania nie posunęły się zbyt daleko. Ale jakiś postęp jest. Polega on głównie na tym, że stawiamy te same pytania coraz bardziej świadomie.

Co to znaczy „bardziej świadomie”?

To znaczy, że mamy coraz bardziej szczegółowe pytania stawiane w coraz lepszym kontekście pojęciowym.

Czym są te szczegółowe pytania?

Weźmy np. klasyczne: „Czym jest czas?” – nie znamy odpowiedzi na to pytanie, ale możemy je obwarować całą masą szczegółowych zagadnień. Niektóre z nich są częściowo lub całkowicie rozwiązane, np. kwestia kierunku czasu. Dlaczego czas płynie? Choć nie wiemy tego do końca, to wiemy na ten temat bardzo dużo.

Dlaczego wobec tego czas płynie w jedną stronę? Dlaczego przeszłość rożni się od przyszłości?

To bardzo długa historia, która zaczęła się w XIX w. Dzisiaj zdajemy sobie znacznie lepiej sprawę, jeszcze lepiej niż nawet 100 lat temu, że czas jest elementem struktury wszechświata. Nie jest czymś istniejącym koniecznie, u podstaw wszystkiego, przed wszystkim – „przed” w sensie logicznym, a nie czasowym! – czyli nie jest czymś, co filozof określiłby jako ontologiczne a priori. Czas uczestniczy w dramacie ewolucji kosmosu. Zacznijmy jednak od początku. Samo słowo „początek” jest już silnie „uczasowione”, bo sugeruje, że istnieje jakiś moment zerowy, a przed nim czasu nie ma. Na 100% nie jesteśmy pewni, czy był moment początku czasu, czy czas był zawsze; możemy spekulować na ten temat. Ale wyobraźmy sobie coś innego. Początek nie w sensie czasowym, tylko ontologicznym. Coś… hm…

Źródło?

Tak, źródło. Praźródło. Pomyślmy o tego typu praźródle. Możemy sobie wyobrazić, że na początku nie ma nic…

Czy my tak naprawdę możemy sobie wyobrazić, że nie ma nic?

Pewnie nie możemy, ale umówmy się, że możemy [śmiech]. Że jest nic. I to nic jest czymś dziwnym, ponieważ wiąże się z nim ogromne pole możliwości. Jak nie ma nic, to wszystko jest możliwe.

W tym momencie Parmenides by Księdzu Profesorowi lanie spuścił…

Właśnie go miałem zacytować!

Ogromne pole możliwości to przecież nie jest nic…

Cóż, mniej nie będzie…Wróćmy więc do tego ogromnego pola możliwości: aby zaistniał określony świat, coś z tego pola musi się zrealizować, musi się ono zawęzić, „skolapsować”. Wtedy coś się stanie aktualne. W dzisiejszym języku takie zawężenie pola możliwości nazywa się informacją. Wyobraźmy sobie, że na tym stole rozrzucone są małe karteczki, a na każdej napisana jest jedna litera. Kompletny chaos. Kiedy zaczynamy wybierać te literki i je układać, zawężamy pole możliwości, np. tworząc napis: „Dzisiaj jest dobra pogoda”. Zawężamy pole możliwości do jakiegoś jego podzbioru, wyprodukowaliśmy więc informację – o tym, że jest dobra pogoda. Kiedy połączymy to z obrazem Wielkiego Wybuchu, to zauważymy, że w teorii tej występuje zawężenie czysto geometryczne – wszystko skupione jest do bardzo małej objętości. Ta informacja była więc początkowo silnie skondensowana. Możemy ją też nazwać warunkami początkowymi…

Na początku było słowo?

Słowo można określić jako informację. Początkowo informacja ta była ogromna, stopniowo zaczęła się jednak zapominać. Fizyk by powiedział, że zaczęła rosnąć entropia.

Czyli literki zaczynają się powoli przemieszczać…

Bałaganić. Tak współczesna fizyka widzi narodziny strzałki czasu, a wraz z nią historii wszechświata. O ile więc Augustyn mógł mówić o kierunku czasu, odwołując się do przeżyć człowieka, psychologii, pamięci lub zapominania, o tyle dziś mówimy to samo, jednak znacznie bardziej technicznie. Możemy się nawet pokusić o jakąś miarę wzrostu informacji lub jej utraty, czyli zapominania.

Czas byłby więc przechodzeniem od początkowej informacji do stanu coraz mniej „poinformowanego”?

Tak.

Czyli aby w ogóle mogła się narodzić ta tzw. termodynamiczna strzałka czasu, musi nastąpić akt pierwotnego uporządkowania?

Tak.

Jak należałoby rozumieć ten akt? Starożytni Grecy uważali, że pierwotny chaos został uporządkowany w logiczny, sensowny kosmos. W Biblii mamy obraz Boga, który rozdziela, wprowadza porządek: oddziela światło od ciemności, wody „górne” od wód „dolnych”. Czy istnieje naukowy model tego procesu, czy jest to jedna z Tajemnic przez duże T?

Niektórzy naukowcy, np. Roger Penrose, powiedzieliby, że to tajemnica przez małe t, czyli taka, którą można próbować złamać. Tak naprawdę jego próba to po prostu odsunięcie tej tajemnicy w nieskończoność poprzez generowanie niekończącego się następstwa cykli, które Penrose określa jako eony. Tak więc tajemnicy tej nie udaje nam się na razie złamać. Ale próbujemy – mamy więc różne hipotezy.

Proszę podać jakiś przykład.

Istnieją choćby hipotezy, w ramach których próbuje się wywieść wszechświat z niczego. Tego się jednak z prostego względu nie da zrobić. Pięknie ten problem opisał Platon. Jeśli Atlas podtrzymuje wszechświat (my powiedzielibyśmy, że prawa fizyki podtrzymują wszechświat), to kto podtrzymuje Atlasa (skąd się wzięły prawa fizyki)? Jeśli przyjmiemy prawa fizyki, to może uda nam się skonstruować model początku świata, w którym wszechświat wyprodukowały odpowiednio spreparowane prawa fizyki. Takich modeli jest kilka, są one wysoce hipotetyczne i zwykle traktowane przez fizyków jako modele-zabawki. Mają one jednak bardzo pouczający charakter, bo pokazują, że i z tym problemem można się próbować zmierzyć, jednak pozostanie zawsze kwestia tego, kto podtrzymuje Atlasa. Jeśli nie założymy na początku praw fizyki, to nie zrobimy dalszego kroku.

To więc nie będzie tak naprawdę „nic”. Nie będzie to stworzenie wszystkiego z niczego, tylko stworzenie pewnej liczby rzeczy z ich nieco mniejszej ilości.

To dlatego geneza praw przyrody jest problemem tak fundamentalnym. I o to potykają się wszyscy z wyjątkiem tych, którzy…

… nie zauważają, że się potknęli.

Tak.

Wróćmy do kwestii czasu. Obraz, w którym czas miał początek, jest nowinką. Jeszcze kilkaset lat temu większość myślicieli i naukowców uznałaby, że czas nie ma początku i końca.

W XIX w. zaczęły się pierwsze spekulacje, oparte właśnie na drugiej zasadzie termodynamiki, czyli prawie wzrostu entropii, że ten proces musiał się kiedyś zacząć. I ten początek nie mógł być bardzo dawno, ponieważ gdyby czas zaczął płynąć odpowiednio dawno temu, bylibyśmy dziś w stanie całkowitego zapomnienia, czyli śmierci cieplnej. Ale same argumenty teoretyczne nie narzucały się jeszcze z tak dużą siłą jak obserwacje astronomiczne z początku XX w., wsparte modelami kosmologicznymi, w których również występował początek.

Zgódźmy się więc na początek czasu. A czy czas będzie miał również swój koniec?

Alfa i Omega. Początek i koniec… Hm… Najprostsza odpowiedź jest taka: nie wiemy. Może być tak, że czas płynie w nieskończoność, ale może być też tak, że ten nasz świat w końcu… zapomni o czasie.

Zapomni o czasie?!

Postawmy pytanie tak: czy można sobie wyobrazić istnienie bez czasu? Wiadomo, że pytanie to było często rozważane w teologii. Już u Boecjusza analizowane jest istnienie poza czasem, św. Tomasz z Akwinu na stałe wcielił to do swojej wizji świata. Pamiętam, że kiedyś na konferencji filozoficznej na Katolickim Uniwersytecie Lubelskim jeden z prelegentów przedstawiał koncepcję istnienia bezczasowego u Boecjusza. Na sali siedział filozof marksistowski, który odparł lekceważąco, że on tego nie rozumie. Miał przez to oczywiście na myśli, że tego się nie da zrozumieć. Że to jest absurd. Otóż dzisiaj żaden fizyk by tak nie odpowiedział. Znane są modele najgłębszego poziomu budowy wszechświata, tzw. poziomu fundamentalnego, które mają cechę określaną jako background- free, czyli są one „pozbawione sceny”. Nie ma tam czasu i przestrzeni, na której rzeczy by się działy. Czas i przestrzeń miałyby się wyłaniać dopiero na wyższych stadiach rozwoju wszechświata. Dzisiaj więc ów filozof marksistowski nie mógłby tego już powiedzieć, nie mówiąc tym samym, że nie rozumie współczesnej fizyki.

Czyli gdybyśmy rozważali pojedynczą, odizolowaną, osamotnioną cząstkę elementarną, najprostszy składnik świata, to mówienie w odniesieniu do niej o upływie czasu byłoby niemożliwe?

Tak było już nawet w XIX w. Termodynamiczna strzałka czasu jest zjawiskiem statystycznym. Kiedy analizujemy więc jeden proton albo jeden elektron – choć w XIX w. nie mówiono jeszcze o elektronach ani w ogóle o budowie atomu w dzisiejszym sensie – to nie ma sposobu, aby doświadczał on upływu czasu, dopóki nie ma wokół niego żadnej zbiorowości statystycznej. Wiedziano to już dawno temu. W tych współczesnych modelach, o których mówię, sprawa jest jeszcze poważniejsza. Podważone zostaje nie tylko pojęcie czasu i przestrzeni, ale również i samego odrębnego indywiduum. Nie ma indywiduum, ponieważ wszystkie cząstki są, jak by to powiedział fizyk, splątane. Wszystko jest globalne, a indywidua wyłaniają się wtórnie, razem z czasem i przestrzenią, ze względu na oddziaływania w zbiorowościach statystycznych. Koniec możemy więc sobie wyobrazić jako powrót do tego stanu fundamentalnego.

Czy dałoby się to wpleść w scenariusz kosmologiczny? Współcześnie mówi się o tym, że nasz wszechświat posiada dodatnią stałą kosmologiczną, czyli rozszerza się coraz szybciej. Ostatecznie może dojść do sytuacji, w której przestrzeń rozszerza się w takim tempie, że wszelkie zgrupowania cząstek rozpadają się. Historie cząstek rozchodzą się. Znikają wszelkie zbiorowości statystyczne, tak więc zanika również upływ czasu.

Są takie modele. Podobny scenariusz przewiduje m.in. wspomniany już Roger Penrose. Są to cykle, z których każdy przypomina znaną nam ewolucję rozszerzającego się kosmosu, ale oddzielone są one owymi eonami – potężnymi połaciami bez upływu czasu.

Czyli czas miałby być tylko pewnym „fenomenem środka”, jak gwiazdy albo ludzie – czymś, co istnieje tylko w pewnym obszarze struktury wszechświata.

To dobra nazwa – pamiętajmy, że czas jest również aktorem w dramacie kosmicznych procesów, a nie tylko sceną, na której rzeczy się dzieją.

Czas, który uczestniczy?

Jak widać, czas okazuje się jeszcze większą tajemnicą, niż był dla Augustyna.

Im więcej wiemy, tym bardziej wiemy, że nie wiemy?

To chyba uniwersalna cecha związana z rozwojem nauki, tylko aby ją dostrzec, trzeba odpowiednio szeroko patrzeć. Kiedy ktoś patrzy wąsko na jakieś małe poletko, w którym się specjalizuje, to mu się może wydawać, że wszystko z tej dziedziny już wie. I straci pokorę.

A nie jest tak trochę z ogólną teorią względności? Czas jest tam po prostu jednym z wymiarów, będąc częścią czterowymiarowego obiektu zwanego czasoprzestrzenią. Nie wydaje się ani trochę bardziej tajemniczy niż którykolwiek z wymiarów nazywanych „x”, „y”i „z” w tradycyjnej trójwymiarowej przestrzeni. Z tego wynika zresztą popularna niegdyś idea, jakoby wszechświat był po prostu statycznym czterowymiarowym blokiem, w którym nie występuje realny upływ czasu, a w którym nieruchomo zanurzone są rożne zdarzenia, jak owoce w galaretce. Einstein przez pewien czas flirtował z takim modelem.

Rzeczywiście, idea świata-bloku głosi, że świadomość ludzka w pewnym sensie „przesuwa się” wzdłuż pewnej trajektorii w owej czterowymiarowej czasoprzestrzeni, jak koło, które tylko jednym punktem dotyka drogi. Stąd miałoby się brać złudzenie upływu czasu.

Czy można utrzymywać, że upływ czasu jest złudzeniem, a świat jest w rzeczywistości doskonale statyczny?

Uważam, że jeśli się pozostaje na gruncie fizyki – bo w psychologii sytuacja wygląda nieco inaczej – nie można w zasadzie rozstrzygnąć pomiędzy obrazem dynamicznym i statycznym. Mam w związku z tym swoją własną koncepcję filozoficzną. Zacznijmy od tego, że wszelkie teorie fizyczne to tylko nasz własny, ludzki obraz rzeczywistości, żadna z nich nie powinna więc informować wprost o tym, jaki świat jest „naprawdę”. Posłużmy się przykładem, o którym Pan wspomniał: model świata-bloku kontra model świata-procesu. Załóżmy, że te dwa obrazy nie różnią się niczym fizycznie, czyli nie ma żadnego doświadczenia fizycznego, które by pozwoliło na odróżnienie jednego od drugiego. Możemy więc swobodnie przechodzić pomiędzy jednym i drugim modelem. W tym momencie zastosowałbym coś, co określam jako teorię niezmienników. Obraz się zmienia. Z jednej strony blok, z drugiej – proces. Kiedy jednak przechodzę od jednego do drugiego, musi być coś, co się nie zmienia. Przecież gdyby wszystko na tej drodze się zmieniało, te dwie rzeczy nie miałyby ze sobą nic wspólnego; nie mówilibyśmy więc o tym jako o dwóch modelach tego samego zjawiska. Świat to właśnie to coś, co się nie zmienia przy przechodzeniu od jednego obrazu do drugiego.

To byłby świat?

Rzeczywisty świat. Fizyka przez duże F. To jest to, co nie zmienia się przy przechodzeniu od jednego modelu do drugiego. Być może nie jesteśmy sobie w stanie wyobrazić tego czegoś, ale taki niezmiennik – niezmiennik ontologiczny – powinien istnieć. Jest to podejście znane z fizyki i matematyki, będące u podstaw XIX-wiecznego programu w geometrii zwanego programem erlangeńskim lub programem z Erlangen. Występuje też choćby w ogólnej teorii względności. Teorię tę można rozumieć po prostu jako teorię tego, co nie ulega zmianie przy przechodzeniu z jednego układu odniesienia do drugiego.

Czyli czas byłby tym, co nie ulega zmianie przy myślowym przechodzeniu od jednego modelu czasu do drugiego?

Tak.

A czy dałoby się włączyć w ten program coś, o czym w zasadzie w ogóle jeszcze nie rozmawialiśmy, czyli czas przeżywany; czas jako zjawisko psychologiczne? W naszym świecie występuje bardzo silne przeżywanie zmienności, ale przecież jest to coś zupełnie innego od abstrakcyjnych, matematycznych niezmienników teorii fizycznych, gdzie czas jest w zasadzie pewnym parametrem liczbowym… Co można by odpowiedzieć na zarzut, że w świecie przeżywanym nie istnieje tak naprawdę czas, a co najwyżej doświadczenie zmienności?

Cóż, czasu egzystencjalnego nie da się oczywiście zredukować do parametrów teorii fizycznych. A jednak człowiek jest też obiektem fizycznym i całe jego ciało jest uwikłane w dramat kosmosu. Atomy, które tworzą moje ciało, znajdowały się kiedyś w wybuchających gwiazdach, a jeszcze wcześniej energia ta występowała w postaci różnego typu promieniowania. Jesteśmy „wkręceni” w proces kosmicznej ekspansji. Powoli zaczynamy rozumieć najogólniejsze zarysy tego procesu. Wiemy, jak powstały pierwiastki we wszechświecie, wiemy, jak z tych pierwiastków powstały planety, wiemy cokolwiek o powstawaniu życia, choć pojawia się tu wiele białych plam… Jesteśmy więc uwikłani po uszy w czas kosmiczny. Choć oczywiście, kiedy mi się dłuży w poczekalni u dentysty, to nie winię za to drugiej zasady termodynamiki. Szczególnie interesujące jest więc to, co się dzieje w naszym mózgu. To, jak się wydaje, styk pomiędzy prawami fizyki a subiektywnym przeżywaniem czasu. Zaczynamy z tego powoli cokolwiek rozumieć, ale na razie bardzo powierzchniowo.

Na przykład?

Proszę wykonać następujące doświadczenie myślowe: spróbujmy pomyśleć o dwóch rzeczach jednocześnie – dwóch różnych rzeczach. Możemy to robić w ten sposób, że przerzucamy się z jednego wątku na drugi, ale czy możemy równocześnie myśleć o dwóch rzeczach? Chyba nie. Jeśli ktoś zna podstawy rachunku różniczkowego, to wie, że funkcje dwóch zmiennych rozpatruje się zawsze w ten sposób, że jedną zmienną „przytrzymujemy” i badamy zmienność tej drugiej. Nigdy obie naraz. To się nazywa pochodne cząstkowe. I tak chyba pracuje nasz mózg. Nie możemy się przerzucić na dwa procesy jednocześnie. Wiążę to z jednowymiarowością czasu. Czas jest jednowymiarowy i dlatego nasz mózg pracuje…

… na jednej linii?

Tak. Można puścić wodze wyobraźni, jak by to było pięknie, gdyby czas był dwu- albo czterowymiarowy…

Kosmolog Max Tegmark rozważał takie modele kosmologiczne, w których występują wielokrotne wymiary czasowe…

Można by się zastanawiać, jak by to było poruszać się w czasie w lewo i w prawo. I na ukos. Myślę więc, że nasz czas psychologiczny czy egzystencjalny bardzo silnie wiąże się z czasem fizycznym, aczkolwiek w tej chwili metodologicznie musimy te kwestie rozdzielać, żebyśmy z fizyki nie zrobili parapsychologii.

Wróćmy jeszcze do kwestii faktycznego istnienia czasu w doświadczeniu. Ktoś, kto nie rekonstruuje sobie rzeczywistości w kolejności „najpierw świat, potem umysł”, tylko „wychodzi od umysłu”, na pojęcie czasu natrafi bardzo późno, jako na konstrukcję abstrakcyjną, uzyskaną na bazie analizy faktycznie przeżywanego zjawiska zmienności. To, co opisuje Ksiądz Profesor, czyli przechodzenie atomów z gwiazd do ciał ludzkich, a potem z powrotem do świata przyrody, nie musi być rozumiane jako świadectwo istnienia linii czasowej – osi czasu obdarzonej strzałką czasu. Potraktujmy to jako przejaw zmienności świata, która jest pojęciem pierwotniejszym.

Uważam, że jest to trochę sztucznie postawiony problem – co jest pierwsze: zmiana czy czas? Oczywiście zmiana jest pojęciem ogólniejszym i pewnie dlatego pojawia się w naszym umyśle jako pierwsza. Wiążę to z inną zagadką, która wcale nie jest mniejsza od tajemnicy czasu – tajemnicą świadomości. Czas przez nas przeżywany jest pierwotnym elementem naszej świadomości. Wyobrażam sobie, że kiedy małe dziecko zaczyna uświadamiać sobie różne rzeczy, np. to, że ono samo płacze, zaczyna równocześnie dotykać sfery czasu.

Obserwuję to, przyglądając się moim dzieciom. Początkowo małe dziecko nie pamięta i nie wybiega myślą w przyszłość, jak gdyby było całkowicie zanurzone w teraźniejszości. Dopiero z czasem zaczyna pamiętać, uczy się czekać i tak dalej.

Ciekawe, że małe dzieci czasem mylą słowa „jutro” i „wczoraj”…

Nie mają klarownego rozumienia czasu.

Oczywiście.

Jednak doświadczają zmienności. A czy byłaby możliwa fizyka bez pojęcia czasu?

Makrofizyka na pewno nie byłaby możliwa; domaga się pojęcia czasu. Ale na poziomie fundamentalnym – cóż, już trochę o tym mówiliśmy…

Jest to fizyka, w której nie musi występować zmienna czasowa?

Tak.

Ale zmiana jest?

Tak. Myślę teraz o konkretnym modelu, który sam opracowywałem, opartym na geometrii nieprzemiennej. Mógłbym powiedzieć, że występuje tam nie tyle zmiana, ile pewien rodzaj aktywności. Globalnej aktywności.

Aktywności bez czasu?

Tak. Trudno się o tym myśli, ale nie sposób o tym nie myśleć. —

 

Michał Heller – prof. filozofii, teolog, fizyk, kosmolog, pracownik Watykańskiego Obserwatorium Astronomicznego. Fundator i dyrektor Centrum Kopernika Badań Interdyscyplinarnych (UPJP2-UJ), członek Papieskiej Akademii Nauk, laureat Nagrody Templetona

 
 

Zapisz się do newslettera!

Otrzymasz 35% kod rabatowy na dowolny numer miesięcznika oraz informacje o promocjach, wydarzeniach i spotkaniach autorskich

email marketing zapewnia MailPlanner

Newsletter