24 mai 2013

Dimensiunea existenţei, timpul [1]

Timpul... a patra dimensiune, definitorie pentru existenţă, a fost unul dintre cele mai puţin studiate obiecte de cercetare ştiinţifică, dacă îl asimilăm tuturot obiectelor existente fizic.
În 1995, cercetătorii americani şi britanici care au condus investigaţii în Antarctica au făcut o descoperire, ce s-a dovedit senzaţională. Fizicianul american Marian McLein le-a spus cercetătorilor că în apropierea Polului Sud a observat, pe 27.01.1995, un vârtej de ceaţă gri, pe care l-au luat drept un simplu vortex de furtună polară. Însă vartejul nu şi-a schimbat forma şi nici nu s-a deplasat în timp. Aşa că, decizând să cerceteze fenomenul, au lansat un balon meteorologic dotat cu echipamente de măsurat viteza vântului, temperatura şi umiditatea. Balonul s-a ridicat imediat şi a dispărut brusc în ceaţă. După un timp cercetătorii au adus balonul la sol, cu ajutorul frânghiei legate dinainte de acesta. Surprinderea a venit din măsurătorile citite pe aparate: cronometrul balonului arăta data 27.01.1965, adică 30 de ani în urmă.
Experimentul a fost repetat de câteva ori, după ce s-au asigurat că echipamentul balonului era în bună stare de funcţionare. Dar de fiecare dată ceasul arăta data cu 30 de ani în trecut. Fenomenul a fost numit "poarta temporală" şi a fost raportat la Casa Alba.
Astăzi s-a demarat o investigare a acestui fenomen straniu. Se presupune că acel vârtej de deasupra Polului Sud este un sui-generis tunel al timpului ce permite trecerea în alte dimensiuni temporale. Nu doar atât,  s-au demarat programe de trimitere a oamenilor în timp. CIA şi FBI se luptă pentru a controla proiectele care vor schimba cursul istoriei. Nu există incă nici o recunoaştere oficială a autoritătilor federale americane, însă cu această mare tăcere omenirea s-a obişnuit deja. De obicei tăcerea lor este dată de adevăr; reacţia vine rapid dacă neadevăruri se vor a fi propagate.
Faimosul om de ştiinţă rus, Nikolai Kozbrev, a condus un experiment pentru a demonstra posibilitatea călătoriei în timp. El a afirmat chiar că "timpul poate să producă energie". Un fizician american a ajuns la concluzia că timpul a existat înainte de a exista lumea, aşa cum o cunoaştem noi. 
Ghenadi Belimov, cercetător rus al fenomenelor inexplicabile, filozof şi autor a numeroase cărţi, a publicat un articol cu titlul "Maşina timpului, viteza întâia" în magazinul "Pe culmea imposibilului". El a descris experimente unice realizate de un grup de entuziaşti condus de Vadim Cernobrov, omul care a început construirea de maşini ale timpului încă din 1987. Astăzi acest grup de entuziaşti pot să grăbească sau să încetinească curgerea timpului folosind aceste dispozitive. 
În august 2001, într-o pădure izolată din regiunea rusă Volgograd a fost construit un nou model de maşină a timpului menită să fie folosită de om. Deşi folosea doar acumulatoare de autoturism şi functiona la o capacitate redusă, maşina a reuşit să modifice timpul cu 3%; măsurătorile fiind realizate cu oscilatoare cu cristale simetrice. La început, cercetătorii petreceau 5, 10 şi apoi 20 de minute în maşina timpului. Timpul maxim a fost de o jumătate de oră. Cernobrov spune că oamenii se simţeau ca şi când intrau într-o nouă lume; ei simţeau viaţa de aici dar şi pe cea de "acolo" în acelaşi timp ca şi când se deschisese o uşă misterioasă. "Nu pot să explic aceste senzaţii neobişnuite pe care le-am simţit în astfel de momente", spune Cernobrov. 
Evident, nici televiziunile şi nici radioul nu au făcut publice aceste experimente. Totuşi, înca de pe vremea lui Stalin se desfăşurau experimente cu timpul, în cadrul Institutului de cercetări a lumilor paralele.
Rezultatele experimentelor conduse atunci de academicienii Kurceatov şi Ioffe se pot găsi astăzi în arhive. În 1952, şeful poliţiei secrete ruse, Beria, dă o primă lovitură cercetărilor, declanşând o anchetă împotriva cercetătorilor care participau la experimente care a avut ca rezultat executarea a 18 profesori şi trimiterea în lagăre a altor 59 de cercetători. Institutul şi-a reluat activitatea mai târziu, sub Hrusciov. O altă lovitură, tragică, a avut loc în 1961 când un întreg stand de experimentare a dispărut cu tot cu cei 8 cercetători care activau în clădire. Clădirile apropiate de acesta au fost distruse, devenind ruine. Partidul Comunist a decis suspendarea cercetărilor până la noi ordine. 
Programul a fost reactivat în 1987, însă pe 30.08.1989 a fost lovit de o altă tragedie: o extrem de puternică explozie a distrus stabilimentul Institutului din insulele Anjou. Explozia a distrus modulul experimental de 780 de tone, dar şi întreg arhipelagul de insule pe o suprafaţă de 2 km pătraţi. Se spune că modulul experimental în care se aflau, în acel moment, 3 cercetători s-ar fi ciocnit cu un asteroid în lumea paralelă. Ultima însemnare din jurnalul experimentului, aflat în arhiva institutului, spune: "Suntem pe moarte dar continuăm experimentul. Aici este foarte întuneric; vedem cum obiectele devin duble, mâinile şi picioarele noastre sunt transparente, ne vedem venele şi oasele prin piele. Rezerva de oxigen ajunge pentru 43 de ore dar sistemul de menţinere a vieţii este puternic distrus. Transmiteti cele mai bune urări familiilor şi prietenilor noştri!". 

Definiţia timpului în fizică
Dintotdeauna timpul a fost un subiect important al filozofiei, artei, poeziei şi ştiinţei. Există multe divergenţe în legătură cu însemnătatea lui, din acest motiv este dificil de oferit o definiţie a timpului care să nu ducă la controvese. Multe domenii folosesc o definiţie operativă în care unităţile timpului sunt definite. Academicienii au o opinie diferită în ceea ce priveşte posibilitatea timpului de a fi măsurat sau încadrat într-un sistem de măsurare.
Dicţionarul Oxford defineşte timpul ca fiind "procesul indefinit şi continuu al existenţei evenimentelor în trecut, prezent şi viitor, privit ca o unitate". O altă definiţie de dicţionar standard este "Un continuum non-spaţial linear în care evenimentele apar într-o ordine aparent ireversibilă".
Măsurarea timpului a ocupat de asemenea savanţi şi tehnicieni, şi a fost o primă motivaţie in astronomie. Timpul este de asemenea o problemă de o mare importanţă socială, având valoare economică ("time is money/timpul înseamnă bani"), precum şi o valoare personală datorită timpului limitat din fiecare zi şi din vieţile noastre. Unităţile timpului au fost făcute prin acord pentru a cuantifica durata evenimentelor şi intervalele dintre ele. Evenimentele care se produc regulat şi obiectele cu mişcare aparent periodică au servit dintotdeauna ca standard pentru unităţile timpului. Exemple sunt aparenta mişcare a soarelui pe cer şi fazele lunii.
Timpul este una dintre puţinele mărimi fizice fundamentale (şapte în Sistemul Internaţional), care conform cunoştinţelor actuale nu se pot defini prin intermediul altor mărimi, la fel ca, de exemplu, lungimea şi masa.
Durata de timp scursă între două evenimente poate fi definită pe baza unei mişcări uniforme (de exemplu, deplasarea luminii între două oglinzi paralele, rotirea Pământului) sau a unui fenomen repetitiv (oscilaţia unui pendul gravitaţional, a unui pendul elastic a unui circuit LC etc). Prin această metodă se poate defini doar timpul pentru punctul din spaţiu în care este plasat instrumentul de măsură, ceasul. Pentru alte puncte din spaţiu, este necesar să se stabilească noţiunea de simultaneitate la distanţă — un criteriu după care să se poată declara dacă două evenimente ce au loc în puncte diferite din spatiu sunt simultane sau nu.
În mecanica clasică, se considera „de la sine înţeles” că simultaneitatea a două evenimente este o proprietate independentă de observator şi că ordinea cronologică şi duratele fenomenelor sunt independente de observatorul care le observă. În acest fel, mulţimea momentelor de timp este izomorfă cu mulţimea punctelor de pe o dreaptă:
-fiecărui eveniment îi corespunde un punct unic de pe axa timpului,
-pentru a asocia un număr fiecărui moment de timp este necesar doar să fixăm o origine a timpului (un moment pe care să-l notăm convenţional cu 0).
Timpul în mecanica clasică este omogen, nu este influenţat de obiectele sau fenomenele ce au loc şi este independent de spaţiu.
În teoria relativităţii, simultaneitatea, duratele şi ordinea cronologică a evenimentelor depind de observator. Transformările Lorentz stabilesc (în teoria relativităţii restrânse) relaţia dintre duratele fenomenelor aşa cum sunt percepute de observatori diferiţi, în funcţie de viteza cu care se deplasează faţă de fenomenele studiate.
Ca urmare, timpul nu mai există independent de observator. În schimb, se poate construi un model matematic de spaţiu cvadridimensional, spaţiu-timpul, astfel că fiecărui eveniment i se poate asocia un punct din spaţiu-timp. Pentru un observator dat, fiecare punct din spaţiu-timp este văzut ca un punct având o anumită poziţie în spaţiu faţă de sistemul de referinţă al observatorului şi un anumit moment în timpul observatorului. În teoria relativităţii restrânse, spaţiu-timpul este modelat ca spaţiu Minkowski.
Noţiunea absolută (independentă de observator) de ordine cronologică se păstrează doar în anumite limite. Astfel, fiecărui eveniment (fiecărui punct din spaţiu-timp) i se poate asocia:
con de lumină viitor, constituit din punctele aflate la distanţă (în spaţiu) mai mică sau egală cu timpul scurs de la evenimentul considerat la acel punct înmulţit cu viteza luminii în vid; cu alte cuvinte, mulţimea de puncte în care poate ajunge lumina emisă în punctul din spaţiu-timp corespunzător evenimentului sau mai târziu;
con de lumină trecut, constituit din punctele aflate la distanţă mai mică sau egală cu timpul scurs de la ele la evenimentul considerat înmulţit cu viteza luminii în vid.
Conurile de lumină trecut şi viitor ale unui punct din spaţiu-timp sunt independente de observator.
Punctele din conul de lumină viitor apar oricărui observator ca fiind ulterioare (în timp) evenimentului considerat. Punctele din conul de lumină trecut apar oricărui observator ca fiind anterioare evenimentului considerat. Orice punct aflat în afara conului viitor şi a conului trecut apare faţă de unii observatori ca fiind anterior evenimentului considerat, faţă de alţii ca fiind ulterior evenimentului şi faţă de alţii ca fiind simultan cu evenimentul considerat. Deoarece viteza luminii în vid este cea mai mare viteză de deplasare a unei acţiuni, rezultă că evenimentele din afara conurilor de lumină ale unui eveniment nu pot influenţa şi nu pot fi influenţate de acel eveniment.
În teoria relativităţii generalizate, forma spaţiu-timpului este influenţată de prezenţa materiei; ca urmare spaţiu-timpul nu este o simplă „scenă” în care se desfăşoară fenomenele fizice, ci este influenţată de acestea.
În astronomie există câteva noţiuni de „timp”, numite colectiv timp astronomic. Aceşti „timpi” sunt definiţi ca unghiuri între repere de pe Pământ şi repere legate de alte corpuri cereşti. Ei sunt echivalenţi cu timpul (fizic) doar în măsura în care viteza de rotaţie a Pământului poate fi considerată constantă. Există:
timpul sideral, definit ca unghiul orar al punctului vernal. Este dependent de longitudinea observatorului considerat.
Timpul sideral este o măsură a poziţiei Pământului în mişcarea sa de rotaţie în jurul axei sale. Formal, este definit ca fiind unghiul orar al punctului vernal.
Pe o planetă ce se roteşte în acelaşi sens cu mişcarea sa de revoluţie, ziua solară este mai lungă decât ziua siderală. Ziua siderală este perioada unei rotaţii faţă de un sistem de referinţă inerţial; de la momentul 1 la momentul 2 este o zi siderală. La momentul 2, încă nu este amiază pentru observatorul marcat cu săgeată; amiaza are loc puţin mai târziu, la momentul 3. Notă: desenul nu este la scară.
Simplificat, ziua siderală este timpul necesar unei rotaţii complete a Pământului în jurul axei sale, faţă de stele sau faţă de un reper inerţial. Ca definiţie exactă, ziua siderală este perioada scursă între două treceri la meridian succesive ale punctului vernal.
Axa Pământului nu rămâne în permanenţă paralelă cu ea însăşi datorită fenomenelor de precesie şi nutaţie. Ca urmare, nici direcţia punctului vernal nu constituie un reper inerţial, iar poziţia punctului vernal relativ la stele se modifică în timp, punctul vernal parcurgând ecliptica în aproximativ 26000 ani.
Ziua siderală are o durată de aproximativ 23 ore 56 de minute 4 secunde. Du-rata zilei siderale variază însă datorită mai multor factori:
-neuniformitatea vitezei de rotaţie a Pământului datorită redistribuirii masei în interiorul Pământului,
-frânarea rotaţiei Pământului datorită mareelor
-nutaţia şi neuniformitatea precesiei.
·      timpul solar adevărat, definit ca unghiul orar al Soarelui. Este dependent de observatorul considerat şi curge neuniform în timpul anului (vezi ecuaţia timpului).
Ziua solară este timpul necesar unei rotaţii complete a Pământului raportat la raza vectoare Pământ-Soare. Ziua solară este perioada alternanţei zi-noapte. Timpul solar al unui punct de pe Pământ este o măsură a poziţiei aparente a Soarelui pentru un observator plasat în acel punct.
La echinox, ziua solară adevărată este mai scurtă decât ziua solară medie. Diferenţa dintre ziua solară şi ziua siderală este dată de unghiul diedru dintre planele a şi b (cu atât trebuie să se mai rotească Pământul pentru a ajunge cu acelaşi meridian spre Soare). Acest unghi este mai mic decât unghiul dintre razele de la Soare spre Pământ (unghiul AOB), deoarece planul AOB este oblic pe planele a şi b
Timpul solar adevărat al unui observator de pe Pământ este definit ca fiind unghiul orar al Soarelui pentru observatorul respectiv. Ca atare, este un unghi exprimat în unităţi de timp (24 de ore pentru 360 de grade).
Ziua solară adevărată este timpul scurs între două culminaţii superioare succesive ale Soarelui. Datorită mişcării de revoluţie a Pământului, ziua solară este cu aproximativ patru minute mai lungă decât ziua siderală. În termeni de poziţii aparente pe sfera cerească, ascensia dreaptă a Soarelui creşte cu aproximativ 1° pe zi; ca urmare, timpul sideral al culminaţiei superioare a Soarelui creşte cu aproximativ 4 minute de la o zi la alta.
De notat că ziua solară începe la culminaţia superioară a Soarelui, adică la amiază, iar timpul solar este 0h la amiază şi 12h la miezul nopţii.
·      timpul solar mijlociu, definit pe baza timpului solar adevărat dar mediind variaţiile din cursul anului
Înclinarea axei Pământului pe orbită şi viteza neuniformă de deplasare pe orbită determină variaţii de ordinul câtorva zeci de secunde ale duratei zilei solare. Din acest motiv, se defineşte ziua solară medie ca fiind media anuală a duratei zilei solare. Ziua solară medie durează 24 de ore, sau 86400 secunde.
Ziua solară medie este cea pe baza căreia este definită data şi ora utilizate în viaţa de zi cu zi. Ziua solară medie aproximează suficient de bine alternanţa zilei cu noaptea pentru a fi utilizată în coordonarea activităţilor umane, iar, pe de altă parte, durata ei este constantă astfel încât curgerea ei să poată fi măsurată cu ajutorul unui ceas.
Iniţial, ora a fost definită ca 1/24 din ziua solară medie, minutul ca fiind 1/60 dintr-o oră, iar secunda ca fiind 1/60 dintr-un minut etc. O dată cu apariţia ceasului atomic, au putut fi puse în evidenţă mici variaţii ale duratei zilei solare medii, cauzate de variaţii ale vitezei de rotaţie a Pământului. Ca urmare, secunda este în prezent definită ca durata a exact 9 192 631 770 de perioade ale radiaţiei ce corespunde tranziţiei dintre cele două niveluri hiperfine ale stării fundamentale ale ato-mului de cesiu 133 în repaus la temperatura de 0 K.
Durata unei zile solare medii se abate în prezent cu câteva milisecunde faţă de valoarea de 86400 secunde. Datorită frânării cauzate de maree, rotaţia Pământului se încetineşte continuu şi ca urmare durata zilei solare medii creşte cu aproximativ 2 milisecunde pe secol.
Timpul solar mediu este, în principiu, timpul solar adevărat corectat în aşa fel încât să curgă uniform. Anume, se defineşte un Soare fictiv, care se deplasează cu viteză constantă pe ecliptică şi coincide cu soarele adevărat în momentul trecerii Pământului prin periheliul orbitei sale. Se defineşte apoi un al doilea Soare fictiv, numit Soarele mediu, care parcurge ecuatorul ceresc cu viteză constantă şi trece prin punctul vernal simultan cu primul Soare fictiv. Timpul solar mediu este definit ca fiind unghiul orar al soarelui mediu.
Diferenţa dintre timpul solar adevărat şi timpul solar mediu se numeşte ecuaţia timpului.
Ca şi în cazul timpului solar adevărat, timpul solar mediu are ora 0 la amiază şi ora 12 la miezul nopţii, iar ziua solară medie începe la amiază.
·      timpul civil, definit ca timpul solar mediu minus 12 ore (pentru ca ziua să înceapă la miez de noate şi nu la amiază).
Deoarece începerea zilei la amiază şi socotirea timpului cu ora 0 la amiază şi ora 12 la miezul nopţii este nepractică, este definit timpul civil, ca fiind timpul solar mediu minus 12 ore.
Timpul civil este specific unui observator, iar timpul civil al unui observator este identic cu timpul civil al altui observator dacă şi numai dacă cei doi observatori se găsesc pe acelaşi meridian.
Pentru a nu avea fiecare localitate propria oră, este definit timpul legal care diferă relativ puţin faţă de timpul civil (în principiu, cel mult 30 minute cu plus sau cu minus), dar este egal pentru o zonă mai largă.
Timpul universal, definit ca timpul civil al Observatorului din Greenwitch.
Sensul curgerii timpului, săgeata timpului dă sens noţiunilor în sine.  Există fenomene reversibile, care se desfăşoară la fel indiferent de sensul în timp, de exemplu mişcarea punctelor materiale sub efectul gravitaţiei. Dacă am avea un film cu mişcarea planetelor în jurul Soarelui şi am rula filmul înainte şi înapoi, nu am putea să determinăm care sens este înainte şi care înapoi — derularea filmului înapoi nu ar prezenta fenomene incompatibile cu legile fizicii.
Pe de altă parte, există fenomene ireversibile, în raport cu care timpul „curge” într-un sens bine determinat, dispre trecut spre viitor: de exemplu, amestecarea spontană a două lichide. Dacă am avea un film reprezentând amestecarea unei picături de cerneală într-un pahar cu apă şi am rula filmul înainte şi înapoi, am determina uşor sensul corect - derularea înapoi prezintă fenomene contrare principiului al doilea al termodinamicii.
Există cel puţin trei lucruri care definesc un sens al curgerii timpului
-sensul termodinamic, sensul în care creşte entropia
-sensul psihologic, determinat de faptul că ne amintim trecutul şi nu ne amintim viitorul;
-sensul cosmologic, cel în care Universul este în expansiune.
Sensul termodinamic şi sensul psihologic sunt probabil îndreptate în acelaşi sens deoarece memorarea unei informaţii în memoria unui calculator, şi probabil şi în memoria umană, este un proces în cursul căruia entropia creşte.
Unitatea de măsură pentru timp în Sistemul Internaţional de Unităţi de Măsură este secunda, având simbolul „s”. Ea este definită pe baza proprietăţilor atomului de cesiu. Definiţia mai veche era făcută pe baza divizării zilei solare medii în ore, minute şi secunde; aceasta s-a utilizat până la apariţia ceasurilor atomice, capabile să pună în evidenţă neuniformitatea rotaţiei Pământului.
Standardele de timp sunt reguli prin care unui moment de timp i se asociază o notaţie de tip „dată şi oră”. Există:
-timpul terestru (TT), timpul perceput de un observator aflat pe suprafaţa geoidului terestru. Este succesorul timpului efemeridelor, definit însă corect în cadrul teoriei relativităţii;
-Geocentric Coordinate Time (TCG)
-Barycentric Coordinate Time (TCB);
-timpul atomic internaţional (TAI), materializarea timpului terestru (TT) realizată prin corelarea unor ceasuri atomice;
-timpul universal coordonat (UTC), definit pe baza TAI, dar cu o regrupare diferită a secundelor în minute pentru a-l menţine în sincronism cu rotaţia Pământului. 

Niciun comentariu:

Related Posts Plugin for WordPress, Blogger...