Czas – co to jest? Jego względność, pomiar i aspekt achroniczności fabuły w dziełach kultury

Czym jest czas?


Czas to wg Encyklopedji Gutenberga jest zmienną niezależną w równaniach mechaniki. Jednostką jest dzień, czyli 1 obrót Ziemi wokół własnej osi. Mierząc przy pomocy tzw. chronometru dostęp czasu który upływa między dwiema górnymi kulminacjami gwiazdy stojącej w danym miejscu ustalmy dzień gwiazdowy. Mierząc odstęp między dwoma sąsiednimi kulminacjami słońca osiągamy dzień słoneczny. Ponieważ słońce przesuwa się pozornie na skutek rocznego obiegu Ziemi wokół niego, w kierunku ruchu obrotowego Ziemi, prawie o 1 stopień, musi się Ziemia wtedy obrócić o prawie 361 stopni, więcej niż 360. Rok gwiazdowy ma o jeden dzień gwiazdowy więcej niż rok słoneczny. Gdyby pozorny ruch słońca dla Ziemi był jednostajny, i odbywał się na płaszczyźnie równikowej dni słoneczne byłyby równe, ze względu na eliptyczny kształt toru Ziemi i położenie ekliptyki, czasy między dwoma kulminacjami słońca nie są równe. Dzień średni słoneczny tworzymy który odpowiada jednostajnemu fikcyjnemu obiegowi słońca w płaszczyźnie równika i przechodzącego ze słońcem prawdziwym przez punkt wiosennego przesilenia. Dzielimy go na 365 równych części. Dzień średni dzielimy na godziny minuty sekundy średnie. Ta właśnie sekunda średnia nazywa się C. G.S. Zegary słoneczne wykazują czas słoneczne. Zegarki, którymi posługujemy się na co dzień czas średni. Różnicę między czasem prawdziwym a średnim (kątem godzinowym) nazywamy równaniem czasu. Podają je na każdy dzień efemerydy. W jesieni południe średnie przypada po prawdziwym, od zimowego przesilenia zaś dzieje się odwrotnie. Czas miejscowy liczy się od lokalnego średniego południa. Na wschód jest coraz później, na zachód wcześniej. Mierzy się od południka 0 który jest Greenwich. Miejsca które mu odpowiadają mają czas zachodnio europejski. Europa środkowa ma o godzinę większy, Europa wschodnia i Bałkany o 2 h, w Japonii jest 9 godzin różnicy, Ameryka zaś jest podzielona na 5 stref z których każda ma swój czas, a różnica między sąsiadami wynosi godzinę.
W mechanice klasycznej, Netwona, czas jest czwartą ze zmiennych, zajmuje odrębne stanowisko którego pozbawiła teoria względności Alberta Einsteina uważając go wyłączne za jedną z tych zmiennych.

Początki
Zjawisko czasu opisywane jest w najstarszych kosmologiach – choć nie zawsze stosowany jest termin „czas”. Księga Rodzaju Starego Testamentu opisuje stworzenie świata następująco: 

1 Na początku Bóg stworzył niebo i ziemię.
2 Ziemia zaś była bezładem i pustkowiem: ciemność była nad powierzchnią bezmiaru wód, a Duch Boży unosił się nad wodami.
3 Wtedy Bóg rzekł: «Niechaj się stanie światłość!» I stała się światłość.
4 Bóg widząc, że światłość jest dobra, oddzielił ją od ciemności.
5 I nazwał Bóg światłość dniem, a ciemność nazwał nocą.
I tak upłynął wieczór i poranek - dzień pierwszy.
 
Jak widać powyżej, według Biblii stworzenie czasu nastąpiło wraz z oddzieleniem światła od ciemności i wyodrębnieniem cyklu dzień/noc. Ale ile miał trwać dzień Boży – tego nie wie niestety nikt (sceptycy podają że do stworzenia doszło w sześć krótkich zimowych dni i dlatego świat nie jest doskonały)
W roku 1654 anglikański biskup James Usher oznajmił że dzięki wczytywaniu się w Pismo Święte odkrył datę powstania wszechświata. A było to o godzinie szóstej wieczorem, 22 października 4004 p.n.e. Współczesne badania geologiczne wykazują jednak, że nasz świat jest tworem znacznie starszym. Według Charlesa Darwina, Ziemia liczy sobie 4,54 miliarda lat. Za dominującą teorię jego powstania, należy uznać teorię Wielkiego Wybuchu. Wedle niej, wszechświat powstał gęstej i gorącej osobliwości, która stale rozszerza się jak napełniany powietrzem balon. Co ciekawe, nawet teoria Wielkiego Wybuchu jest uderzająco podobna do teorii mitologicznych. W końcu jedne i drugie opisują że kiedyś na miejscu wszechświata istniała osobliwość, w której stanowiły jedność wszystkie wymiary, łącznie z czasem. Czyli Dopiero wybuch praatomu/osobliwości umożliwił rozpoczęcie funkcjonowania wszechświata w formie dającej się wyobrazić, włącznie z płynącym czasem. Religia tłumaczy jedynie kto jest za to odpowiedzialny i dlaczego to uczynił

To oczywiście mówimy z perspektywy XXI wieku, interesujące jest zaś, skąd tego rodzaju wiedzę czerpali autorzy Biblii i innych świętych ksiąg starożytności, w których opisy początku świata były podobne...
 
Literatura na temat czasu
Bardziej złożone, współczesne  opisy rzeczywistości migrują do literatury w różnych formach – raz poważnie, innym razem – z przymrużeniem oka, zgodnie z dewizą Stanisława Lema, który twierdził, że „o bardzo poważnych zagadnieniach należy pisać humorystycznie, bo gdyby mówić o tym poważnie, to nikt tego na serio nie weźmie”. 

Zagadnienie czasu i relacjami czasu z pozostałymi wymiarami pojawia się u wielu autorów, w tym autorów fantastyki naukowej i gatunków pokrewnych.  
Terry Pratchett w książce „Złodziej Czasu” tak pisze o relacji materii do czasu, o teorii, że akt obserwacji zmienia otoczenie, a przy okazji – podejmuje próbę wyjaśnienia fenomenu ciemnej materii w typowy dla siebie zabawny sposób:
„Aby coś istniało, musi być obserwowane.
Aby coś istniało, musi mieć pozycje w czasie i przestrzeni.

To tłumaczy, dlaczego nie da się doliczyć dziewięciu dziesiątych masy wszechświata.
Dziewięć dziesiątych masy wszechświata jest wiedzą o pozycji i kierunku wszystkiego w pozostałej jednaj dziesiątej. Każdy atom ma swoją biografię, każda gwiazda swoją teczkę, każda przemiana chemiczna swój odpowiednik inspektora z notatnikiem. Nie da się tego wyrachować, tutaj bowiem prowadzona  jest rachunkowość całej reszty, a nie można przecież zobaczyć własnej głowy od tyłu [przypisek: Chyba, że w bardzo małych wszechświatach].
Dziewięć dziesiątych wszechświata to w rzeczywistości dokumentacja. A jeśli chcecie usłyszeć opowieść, to pamiętajcie, że ona się nie rozwija. Ona faluje. Wydarzenia, które zaczynają się w różnych miejscach i o różnych czasach, zmierzają wszystkie do tego  maleńkiego punktu w czasoprzestrzeni, który jest momentem perfekcji.
 
Pomiary czasu na przestrzeni dziejów
Tak jak wiele rozwiązań matematycznych, jednostki czasu wymyślono w starożytności przez Babilończyków i Sumerów. Postawą jest system sześdziesiątkowy?dwunastkowy. Mamy 12 miesięcy, 24 godziny, 60 minut... Najstarsze zegary słoneczne datowane są na 1500 p.n.e. Najprostsze składają się z podstawy i gnomonu. Aby zegar słoneczny wskazywał dokładna godzinę, musi leżeć względem obrotu Ziemi, a gnomon wskazywać ma gwiazdę Polarną. Dwanaście podziałek odmierzało godziny. Następnie człowiek na ich podstawie wytworzył zegary wodne, świecowe i klepsydry.
W starożytności do pomiaru czasu stosowano klepsydry – zegary wodne albo piaskowe, złożone z dwóch naczyń połączonych wąskim kanalikiem. Upływ czasu wskazywała ilość regularnie przesypującego się piasku lub przelewającej się wody której wielkość odpowiadała jednostce czasu. Po grecku słowo „klepsydra” znaczyło złodziejka wody gdyż woda przekrada się przez kanalik. Było to proste urządzenie składające się ze słoja, w którego ściance wydrążono dziurę. Woda wypływająca z naczynia obrazowała upływ czasu. Wykorzystywano je m.in. w ateńskich sądach gdzie obrońcy i oskarżeni mieli identyczny czas na przemowę. Podobno prostytutki również z nich korzystały by odmierzyć długość wizyt klientów. Zegary wodne popularne były także w Chinach. np. osławiony zegar Su Songa który wykazywał godziny przez figurki pojawiające się w oknach wieży. Ten gadżet miał 9 metrów wysokości!
Klepsydry piaskowe wynaleziono w XVIII w. w Europie. To dwie szklane bańki, przez które przesypują się ziarna piasku. Wykorzystywano je m.in. w marynarce. W sztuce klepsydra jest symbolem przemijania. Jednak przy pomocy klepsydry nie można określić „która jest godzina”, co najwyżej „ile czasu upłynęło/pozostało od...” Dlatego obecnie klepsydry można spotkać niekiedy w kuchniach, jako przyrządy do określania czasu gotowania jajek. Chociaż kiedyś gotowano mówiąc modlitwy. Mówiono że po piętnastu „Zdrowaśkach” strawa będzie gotowa.
Kolejny prosty zegar, to zegar świecowy. (od VI n.e.) spalająca się świeca odmierzała upływ czasu. Woskowe świece nacinano, by było wiadomo ile czasu upłynęło, stosowano też miarki, przy których porę wskazywał płomień. Przebijano je też gwożdziami, by po wypaleniu wosku wpadały do naczynia wyznaczając godzinę.

Dżwięk tykania „współczesnego” zegara jest powodowany przez stale poruszający się i blokujący element wychwytowy napędzający jego wnętrzności. Zwykle jest to sprężyna, bądź ciężarek. Powstały one w średniowieczu, lecz tylko królów było na nie stać oraz hierarchów katedr. Działającym do dziś niezwykłym piętnastowiecznym zegarem, godnym obejrzenia, jest zegar Orloj, który znajduje się w czeskiej Pradze.
 
Podróże w czasie

Na temat czasu są trzy koncepcje. Pierwsza – najczęstsza – liniowa, mówi, że to co było nie wróci. Druga – tłumaczy, że wszystko co się dzieje jest cyklem i że wszystko kiedyś się powtórzy, bo Wszechświat jest podzielony na eony – od Wybuchu do Wybuchu itd. Trzecia – Einsteina – twierdzi że czas wcale nie ma natury liniowej, lecz że wszystko dzieje się jednocześnie, a nasze przekonanie o upływie czasu jest wyłącznie subiektywne. I to co było i to co będzie dzieje się w tej samej chwili. Stąd bierze się wielowymiarowość czasu i przestrzeni, bo tu gdzie jesteśmy, musi być nie tylko to co widzimy, a np. w chwili równoczesnej może tu przejeżdżać pociąg, lub maszerować wojsko. To tłumaczy liczne zjawiska paranormalne. Wielu uczonych jest przekonanych, że nasz świat nie jest jedynym, ale że równolegle z nim istnieje wiele (być może nieskończenie wiele) światów równoległych

Według jednych teoretyków, w podróżach w czasie wehikuł powinien wyskoczyć poza strumień przepływu czasu (wykorzystując tunele czasoprzestrzenne), a następnie zanurzyć się w nim na powrót, w pożądanym momencie, według innych – winien wykorzystywać hipotetyczne cząsteczki, tzw. tachiony.  Ich nazwa pochodzi z greckiego (ταχύς tachýs – szybki, prędki) Mają się one poruszać z prędkością nadświetlną (większą niż prędkość światła) oraz w kierunku przeciwnym do czasu.

W literaturze kamieniem milowym było opowiadanie „Wehikuł czasu” Herberta George’a Wellsa, w popkulturze zaś poczesne miejsce zajęła seria filmów o Terminatorze, robocie-zabójcy wysłanym w przeszłość, aby zmienić przyszłość wykorzystując tzw. paradoks dziadka.
Ujmując w skrócie – polega on na tym, że gdyby podróżnik w czasie cofnął się i zabił swojego dziadka, nie doszłoby do jego narodzin, a więc nie mógłby skonstruować wehikułu czasu, cofnąć się w czasie, zabić dziadka, a może nawet i by zniknął?
Paradoks dziadka (i to zwielokrotniony) opisuje Stanisław Lem w książce „Dzienniki gwiazdowe” (Podróż siódma). Statek kosmiczny Ijona Tichego, dostaje się w pobliże wirów grawitacyjnych, które zaginają czas i tworzą pętlę czasową, powodując multiplikację bohatera. Oczywiście sytuacja wymyka się spod kontroli i dąży do absurdu:
– człowieku, ja jestem środowy, a ty jesteś wtorkowy, co się natomiast tyczy rakiety, to przypuszczam, że jest ona, by tak rzec, łaciata, to znaczy miejscami jest w niej wtorek, miejscami środa, gdzieniegdzie może nawet jest trochę czwartku. (...)
Gdy odzyskałem świadomość, kajuta była pełna ludzi. (...) Jak się okazało, wszyscy byli mną, z różnych dni, tygodni, miesięcy, a jeden podobno był nawet z przyszłego roku. (...)

Najstarszy bowiem mieścił w swym doświadczeniu wszystkich obecnych z różnych miesięcy, dni i lat. (...) Tej [podróży] która się właśnie odbywa i była dla nas jedynie ważna, starzec nie pamiętał w ogóle, wskutek ogólnej sklerozy i podniecenia, jednakże był tak zadufały, że nie chciał się za nic do tego przyznać (...)
 
Achroniczność fabuły a teoria względności
Od czasów biblijnych księgi były to głównie kroniki, które pisano chronologicznie: na przykład opisywane były narodziny władcy (którym często towarzyszyły cudowne zjawiska), następnie jego wiek młodzieńczy, kiedy uczył się sztuki wojennej itp., następnie wiek dojrzały, zwycięstwa i podboje, a w końcu – śmierć, bohaterska mniej lub bardziej.

Tak działo się mniej-więcej do XIX wieku. Nawet wtedy opowiadania pisano według schematu liniowego, na przykład: Sherlock Holmes i doktor Watson siedzieli przy kominku w domu przy Baker Street 221b, następnie wpadał do nich wzburzony klient, który wyłuszczał sprawę, nasi bohaterowie udawali się prowadzić śledztwo, które doprowadzali do końca dzięki dedukcji, na koniec zaś detektyw przeprowadzał retrospekcję, wyjaśniając zebranym, jak doszedł do wniosków, które doprowadziły go do ujęcia przestępcy.

Jednak w tym samym XIX wieku, w wyniku migrowania informacji o względności w fizyce (pewne elementy były zauważalne już w pracach Newtona) do oświeconych warstw społeczeństwa, pisarze zaczęli podejmować próby narracji nie związanej z liniowym przepływem czasu. W pełni wiedza o teorii względności dotarła do (przynajmniej części) społeczeństwa w latach 20-tych XX wieku. Na co istotny wpływ miały rewolucyjne odkrycia fizyczne. Zwłaszcza wyżej wspomniana teoria względności, w myśl której czas i przestrzeń nie są już pojęciami pewnymi, gdyż wszystko zależy od punktu obserwacji, ogłoszona przez Alberta Einsteina w 1905 roku, a w późniejszych latach rozszerzona i dopracowana, przewartościowała dotychczasowe Netwonowskie postrzeganie rzeczywistości. Chociaż już w niej była teoria względności, według której prawa mechaniki działają nie tylko w świecie ruchomym, ale też i w każdym innym poruszającym się ruchem jednostajnym względem światła. Einstein stwierdził, że niemożliwym jest jakimikolwiek doświadczeniami fizycznymi sprawdzić, czy układ zamknięty porusza się ruchem prostoliniowym jednostajnym. Drugim fundamentem tej teorii jest, zasada prędkości światła które rozchodzi się z prędkością c = 300000 km/sec niezależnie od tego czy źródło światła jest ruchome czy nie. Dalej, ustanowił Einstein równania ruchu, gdzie czas jest taką samą zmienną jak inne trzy i stanowi czwarty wymiar. Dzięki czemu, zależność masy od prędkości jej ruchu się zmienia. Posługuje się ona zasadą, że liczba jest miarą wszechrzeczy, i że jedynie drogą fantazji matematycznej można ogarnąć rzeczywistość. Sam Einstein powiedział: „Wyobraźnia jest potężniejsza od wiedzy, bo wiedza jest ograniczona.” Również powiedział, że teoria względności odebrała czasowi i przestrzeni ślad obiektywnej realności.  Czyli wszystkie zasady zostały obalone. Ale także zyskaliśmy wiele zdobyczy, choćby teorię kwantową, teorię grawitacji.  

Poglądy Einsteina znalazły swoje bezpośrednie przełożenie w literaturze powszechnej. Otóż w oparciu o teorię względności tacy autorzy jak Marcel Proust czy William Faulkner wprowadzili do swoich dzieł czas psychologiczny, będący zaprzeczeniem zasady chronologiczności zdarzeń. Poza tym James Joyce zastosował w sowim najsłynniejszym dziele, czyli Ulissesie, technikę symultaniczną, polegającą na równoczesnym prezentowaniu kilku zdarzeń.

Jednym ze zjawisk wynikających z teorii względności jest dylatacja czasu. Zjawisko dylatacji czasu jest sprzeczne z klasycznym postrzeganiem czasu leżącym u podstaw teorii względności Galileusza, która określała transformację odległości i niezmienność czasu. Według Wikipedii, to zjawisko różnic w pomiarze czasu dokonywanym równolegle w dwóch różnych układach odniesienia, z których jeden przemieszcza się względem drugiego. Pomiar dotyczy czasu trwania tego samego zjawiska. Zjawisko było przewidziane w szczególnej teorii względności Alberta Einsteina i następnie potwierdzone doświadczalnie.

Spowolnienie czasu na powierzchni planet o małych masach, rotujących ze stałą prędkością jest niemierzalne. Przy wielkich, skoncentrowanych masach i prędkościach zbliżonych do prędkości światła, dylatacja czasu jest natomiast duża. Dlatego – im większa planeta, tym szybciej obraca się wokół własnej osi. Ziemia – obraca się dobę. Ogromny Jowisz R (rozmiarze) =142296km obraca się w 9 h. 50 min. Saturn R = 120000km 10 h. 14 min, Uran R = 59900 km 16 h 8 min. Neptun R = 48600 km 17 h 50 min. A jeżeli masa Ziemi = 1 to Jowisz = 318 Saturn = 95 Uran = 14, 54 Neptun = 17, 24. Czyli nie chodzi tu o masę a o powierzchnię.

Dylatacja czasu tłumaczy wielkość siły grawitacji, przyjmując że jest efektem zakrzywienia czasoprzestrzeni wokół masy i jest częstym motywem w fantastyce naukowej.

Ponieważ dylatacja czasu umożliwia naukowo podtrzymane podróżowanie w czasie, zjawisko to stało się popularnym tematem w literaturze i filmach science fiction. Często porusza się kwestie przekroczenia granicy prędkości światła lub wkroczenia do wnętrza czarnej dziury, co pobudziło fantazję autorów do szukania sposobu na podróż wstecz w czasie.

 Podróżowanie w czasie (według Wikipedii), to – przemieszczanie się w przód (odbiegające od „naturalnego” tempa upływu czasu bo czas jest podróżą w jedną stronę) i przemieszczanie się w tył w czasie, w sposób podobny do przemieszczania się w przestrzeni. Współczesne teorie fizyczne dopuszczają możliwość takiej podróży w przód w czasie, zmniejszając szybkość upływu czasu. Uzyskanie znaczącej zmiany upływu czasu dla ciała o masie człowieka przekracza jednak obecne możliwości techniczne. Istnieje rozbieżność w stosunku do podróży wstecz w czasie. Nigdy nie zaobserwowano eksperymentalnie przeniesienia energii, materii lub informacji wstecz w czasie, (nie licząc zjawisk mistycznych, czyli nie udowodnionych, co nie znaczy że nie są on jeszcze nie znaną technologią) co jest niezbędnym warunkiem pełnego podróżowania w czasie. Nie udowodniono jednak, iż jest to niemożliwe. W kręgach naukowych trwają dyskusje na ten temat, choć unika się nienaukowego określenia podróży i przeniesienia w czasie na rzecz terminów jak zamknięte krzywe czasowe (z ang. closed timelike curves). Podróże w czasie są często tematem literatury popularnonaukowej i science fiction.

Podróże w czasie w literaturze
Trudno jednoznacznie stwierdzić, kiedy pojawiły się pierwsze opisy podróży w czasie w literaturze. Opowiadanie Memoirs of the Twentieth Century irlandzkiego pisarza Samuela Maddena z roku 1733 stanowi zbiór listów angielskich ambasadorów z różnych krajów. Występują w nim też listy z roku 1997 i 1998 dostarczone przez anioła stróża narratorowi, w których opisane jest życie ambasadorów w latach 90. XX wieku.

W 1771 roku w noweli L’An 2440, rêve s’il en fut jamais (Rok 2440: Marzenie jeśli kiedykolwiek jakieś było) opisane została „podróż” do Paryża roku 2440, a w 1838 roku w Dublinie ukazało się krótkie opowiadanie Missing One’s Coach: An Anachronism o przeniesieniu wstecz o tysiąc lat, które można interpretować jako podróż w czasie. Krótszą podróż w czasie odbywa Rip Van Winkle w opowiadaniu Washingtona Irvinga napisanym w 1819 r.
Także Opowieść wigilijna Karola Dickensa zawiera elementy przeniesienia do własnej przeszłości i przyszłości i ma charakter zbliżony do współczesnych opisów podróży w czasie.

Bardziej jednoznaczna podróż w czasie została w 1861 roku, opisana w książce Paris avant les hommes (Paryż przed człowiekiem).
Obraz podróży w czasie ukazywany przez media był często oparty na rezultatach takich nowych hipotez naukowych. I odwrotnie, zauważa się też wpływ literatury i filmu na pracę naukową, gdyż inspirują one fizyków do zajmowania się tematyką podróży w czasie.
W powieści, w której nie zachowana jest chronologia zdarzeń występują zjawiska: reinterpretacji (wydarzenia wcześniejsze niż zasadniczy czas fabuły) lub antycypowania (wydarzenia późniejsze niż zasadniczy czas fabuły). Nie jest możliwe istnienie utworu prozatorskiego, w którym nie występuje kategoria czasu. (Albo przynajmniej, jeszcze nikt nie napisał takowego)
 
 
Bibliografia:
1. Biblia Tysiąclecia - Pismo Święte Starego i Nowego Testamentu Wydawnictwo Pallottinum w Poznaniu, 2003
2. Złodziej czasu – Terry Pratchett, Prószyński i S-ka, Warszawa 2007.
3. Dzienniki gwiazdowe, Stanisław Lem, Wydawnictwo Literackie Kraków, 1982.
4. Hasło „Czas – teoria literatury” – Wikipedia.
5. Czas i opowieść, Paul Ricoeur, Wydawnictwo Uniwersytetu Jagiellońskiego, 2008
6. Hasło „Jean Baudrillard”, Wikipedia.
Hasło „Jacques Lacan”, Wikipedia.
Hasło „Podróżowanie w czasie”, Wikipedia
Hasło „Dylatacja czasu”, Wikipedia.
7. Encyklopedia Gutenberga
8. Historia czasu Liz Evers