Relativnost časa


    Kaj je čas? Kako naj vemo, kako dolgo kaj traja, če se čas pod določenimi pogoji spreminja? Zanima me torej relativnost časa. In pa kakšen smisel ima potem življenje, če je čas tako relativen, kot pravijo?

    “Če me vprašate: Kaj je čas?, vam bom znal odgovoriti. Če pa me res vprašate, ne bom več znal povedati nič.” (Sveti Avguštin okrog leta 400)

    Verjamem, da govorjenje o relativnosti časa kar dodobra razburi domišljijo. Jasno je pač, da čas v čakalnici pri zobozdravniku teče počasneje, kot pa v prijetni družbi, a vsakomur je tudi pri priči jasno, da so tu posredi zakonitosti psihologije zaznavanja časa. Da je kaj takega mogoče tudi, ko čas merimo z natančnimi urami, pa je že povsem druga pesem.

    Verjetno si že slišal za znani paradoks dvojčkov. Približna razlaga bi tekla nekako takole: opravka imamo z dvema enako starima dvojčkoma (kakopak). Sedaj enega izmed njiju pošljemo na oddaljeno zvezdo s hitrostjo, ki je primerljiva s svetlobno, in ga čez nekaj let počakamo, da se vrne nazaj. Ker čas teče počasneje, če se telo giblje (pozor, ta trditev ni povsem pravilna), je dvojček astronavt ob povratku mlajši od svojega brata. Le kako je to mogoče, saj se je vendar tudi brat na Zemlji gibal glede na astronavta, zakaj potemtakem ni on tisti, ki je mlajši?

    V resnici paradoks sploh ni paradoks, pač pa je ves trik skrit v površni razlagi. Pravzaprav vsakemu od bratov teče čas enako hitro. Tako tisti na Zemlji kot tisti na ladji potrebujeta za to, da si spečeta jajce pet minut, prav tako tudi obema premik sekundnega kazalca na uri pomeni natanko eno sekundo. Če pa astronavt pošlje proti Zemlji sporočilo o tem koliko v danem trenutku (npr., ko pelje mimo asteroida) kaže njegova ura, lahko Zemljan ugotovi, da je ob istem dogodku (srečanje asteroida z ladjo) Zemeljska ura kazala več. Enako pa bi se zgodilo, če bi Zemljan poslal sporočilo na ladjo. Astronavt bi ugotovil, da na Zemlji ura teče počasneje, kot njegova. To ni nič čudnega, saj sta si oba sistema, ki ju pripišemo astronavtu in Zemlji enakovredna. Oba se gibljeta enakomerno, z enako relativno hitrostjo drug na drugega, le da imata hitrosti nasprotni predznak.

    Ko pa se astronavt ustavi (ali se začne gibati nazaj), preskoči iz enega inercialnega sistema v drugega. Nekdo poreče, če se je astronavt nehal gibati glede na Zemljo, se je tudi Zemlja nehala premikati glede na astronavta. To je sicer res, vendar pa je trik v tem, da lahko ugotovimo, kateri je resnično preskočil iz enega sistema v drugega (se je dejansko ustavil oziroma je moral v vmesni stopnji zavirati). Astronavt namreč ostane za Zemljo na istem mestu, enako oddaljen kot v trenutku, ko je začel zavirati, če je seveda ustavljanje trenutno. Nasprotno pa se za astronavta Zemlja navidezno oddalji, ko se astronavt ustavi. To asimetrijo seveda pokaže natančnejši račun, iz katerega sledi tudi, da je astronavt mlajši kot njegov vrstnik na Zemlji. Za razumevanje tega navideznega paradoksa pa je ključna ugotovitev, da vlogi Zemljana in astronavta celoten čas potovanja nista enakovredni.

    Sedaj pa še nekaj o samem času. V relativnostni teoriji ima čas podobno vlogo kot prostor, je torej le koordinata v štiridimenzionalnem svetu. Način merjenja obeh pa se seveda radikalno razlikuje. Ključna razlika je seveda ta, da se lahko po časovni koordinati gibljemo le v eno smer, tako da polaganje metra, kot to lahko počnemo v prostoru, ne pride v poštev. Štejemo lahko le število enakomerno se ponavljajočih dogodkov (npr. nihanje vzmeti v uri), medtem ko se pasivno vozimo po časovni koordinati. Nekako tako, kot da bi merili dolžino s tem, da bi šteli število kilometrskih kamnov, mimo katerih smo se peljali.

    (Jure Zupan)