47. Co to jest czas? - dr Stanisław Bajtlik Wszechnica.org.pl - Nauka

Wykład dr. Stanisława Bajtlika, Kawiarnia Naukowa 1a [10 grudnia 2015]

Wszyscy posługujemy się czasem, ale nikt nie wie, czym jest czas – mówił dr Stanisław Bajtlik podczas wykładu w Kawiarni Naukowej 1a. Astrofizyk podjął się przybliżenia słuchaczom własności czasu oraz wyjaśnienia, w jaki sposób wiedza o tych własnościach przekłada się na praktyczne zastosowanie.

Pojęcie czasu od dawna nurtowało ludzkość. I budziło niepokój  Heraklit z Efezu pisał, że nie można wstąpić dwukrotnie do tej samej rzeki. Sekstus Empiryk stwierdził, że do tej samej rzeki nie tylko nie można wejść dwa razy, lecz w ogóle. Między początkiem a końcem tego procesu rzeka bowiem ulega zmianie. Procesy fizyczne mają swój początek w przeszłości i znajdują finał w przyszłości. Czyli w sferach, które nie istnieją tu i teraz. Skoro procesy fizyczne zachodzą w czymś, czego nie ma, i kończą się w czymś, czego nie ma, to czy w ogóle zachodzą? – wyrażał te obawy Stanisław Bajtlik.

Astrofizyk przypomniał też starożytne paradoksy ruchu. Strzała wypuszczona w łuku w danym momencie swojego ruchu znajduje się w określonym miejscu. Więc pozostaje w spoczynku. Teoretycznie nie może być więc w ruchu, choć obserwator widzi, że leci. Achilles i żółw ścigają się na tym samym odcinku. Achilles, jako biegający szybciej, pozwala się żółwiowi oddalić. Choć Achilles biega szybciej niż żółw, to według autora tego paradoksu powinien przegrać wyścig. Za każdym razem bowiem, gdy będzie dobiegał do miejsca, gdzie był żółw, ten będzie przesuwał się bliżej w stronę mety. Paradoks ten udało się rozwiązać dopiero w XVI w., gdy matematycy odkryli pojęcie szeregów skończonych. Według niego suma nieskończenie wielu elementów może być skończona, więc w tym przypadku dystanse i odstępy czasu stają się coraz krótsze.

O pomiarach czasu

Ludzie mierzyli czas od dawien dawna. Jak mówił Stanisław Bajtlik, do tego celu służyły prawdopodobnie megalityczne konstrukcje i dysk z Nerby sprzed 4,5 tys. lat. Starożytni Egipcjanie wynaleźli zegary słoneczne i klepsydrę. Na przełomie XIII i XIV w. skonstruowano pierwsze zegary mechaniczne, ale wskazówka minutowa to dopiero wynalazek XVI-wieczny. Wtedy też powstały pierwsze zegarki kieszonkowe, ale upowszechniły się dopiero w XIX w. Na przełomie XIX i XX w. pojawiły się pierwsze zegary kwarcowe. Wykorzystują one do pomiaru czasu zjawisko piezoelektryczności. Przyłożone do ścian bocznych kryształu kwarcu napięcie elektryczne wywołuje jego drgania, które są zliczane przez układ zegarka. Pomiar taki jest o wiele dokładniejszy niż w przypadku czasomierzy mechanicznych. Zegary atomowe pojawiły się w drugiej połowie XX w. Mierzą czas, wykorzystując drgania atomu, i osiągają dokładność 10-7 sekundy na rok.

Przez wieki operowano jedynie czasem lokalnym. Południe określano na podstawie obserwacji słońca. Zegary w różnych miejscowościach pokazywały różne godziny. Ujednolicenie czasu poprzez wprowadzenie stref czasowych – jak mówił astrofizyk – wymusiło dopiero pojawienie się kolei żelaznych. Po raz pierwszy dokonano tego w Anglii. Obecnie prawie cała Europa od Bugu do Kraju Basków znajduje się w jednej strefie czasowej, choć faktyczne różnice w czasie wynoszą do 2,5 godziny. Rosję obejmuje 7 stref czasowych, Stany Zjednoczone bez Hawajów i Alaski – 4. Chiny mają tylko jedną strefą czasową, a Indie i Nepal – w celu podkreślenie swojej niezależności – operują czasem lokalnym różniącym się od strefowego odpowiednio o 45 minut i 0,5 godziny.