Čas (fyzika)

Čas (značka t z angl. time, lat. tempus) je v súčasnosti definovaný ako jedna z niekoľkých fundamentálnych kvantít (kvantít, ktoré nemožno definovať pomocou iných kvantít, pretože v súčasnosti nepoznáme nič fundamentálnejšie). Preto, podobne ako v prípade iných fundamentálnych kvantít (ako priestor a hmota), je čas definovaný meraním. V súčasnosti je štandardný časový interval (zvaný konvenčná sekunda alebo jednoducho sekunda) definovaný ako 9 192 631 770 oscilácií špecifikovaného prechodu v atóme Cs-133.

Čas ako fyzikálna veličina vyjadruje interval medzi dvoma udalosťami alebo dobu trvania deja.

Základná jednotka SI pre čas je sekunda. Ďalšie používané odvodené jednotky sú rok, mesiac, týždeň, deň, hodina h, minúta min, sekunda s, milisekunda ms.

Pokusy o pochopenie času boli po dlhú dobu predovšetkým doménou filozofov a vedcov. Na zmysel času existuje množstvo odlišných pohľadov a je preto ťažké ponúknuť nekontroverznú a jasnú definíciu s výnimkou fyzikálnej definície – „nepriestorové lineárne kontinuum, v ktorom sa udalosti dejú v zjavne nenávratnom poradí“.

Meraním času sa tiež zaoberajú hlavne vedci a technici a v minulosti bolo prvotnou motiváciou pre astronómiu. Čas má tiež značný sociálny význam, ekonomickú („čas sú peniaze“) a tiež osobnú hodnotu, ak si uvedomíme jeho obmedzené množstvo počas ľudského života. Čas bol vždy dôležitou témou pre spisovateľov, umelcov a filozofov. Jednotky času zodpovedajú dĺžke trvania udalostí a intervalom medzi nimi. Pravidelne sa opakujúce udalosti a objekty so zjavne pravidelným pohybom slúžili dlho ako štandardy pre jednotku času. Medzi takéto javy patrí pohyb Slnka po oblohe, fázy Mesiaca a kmity kyvadla.

Pred relativistickou fyzikou Alberta Einsteina sa s časom a priestorom zaobchádzalo ako s oddelenými rozmermi; Einstein spojil čas a priestor do časopriestoru. Einstein ukázal, že ľudia cestujúci rozličnými rýchlosťami namerajú odlišné časy udalostí a vzdialeností predmetov, hoci sú tieto rozdiely malé pre rýchlosti pohybu pozorovateľa menšie ako blízke rýchlosti svetla. Mnohé subatomárne častice existujú iba určitý zlomok sekundy v laboratóriu v relatívnom pokoji, ale iné, cestujúce rýchlosťou blízkou rýchlosti svetla sú detegované po dlhšiu dobu a väčšiu vzdialenosť, ako by sme očakávali. Podľa špeciálnej teórie relativity vo vysokorýchlostnom referenčnom rámci častice táto existuje po rovnako dlhú dobu ako zvyčajne a vzdialenosť, ktorú prekonala je taká, akú by sme pri danej rýchlosti očakávali. Vzhľadom na referenčný rámec v pokoji sa zdá, že sa pre ňu plynutie času „spomalilo“. Vzhľadom na vysokorýchlostnú časticu sa zdá, že sa vzdialenosti skrátili. Aj v newtonovských termínoch času môžeme uvažovať štvrtý rozmer pohybu; ale Einstein ukázal, ako je možné zmeniť („warp“) časové a priestorové miery pomocou vysokorýchlostného pohybu.

Einstein: Zmysel relativity (1968): „Dve udalosti odohrávajúce sa v dvoch bodoch A a B systému K sú súčasne prebiehajúce, ak sa zdá, že sa odohrávajú súčasne pri pohľade zo stredového bodu M intervalu AB. Čas je potom definovaný ako súbor indikácií podobných hodín, vzhľadom na K relatívne v pokoji, ktoré rovnakú udalosť zaznamenávajú simultánne.

Vlastnosti časopriestoru s rôznym počtom dimenzií^[1]
Vodorovná os: počet priestorových dimenzií
Zvislá os: počet časových dimenzií
UNPREDICTABLE: Správanie okolia sa nedá predpovedať zo znalosti príslušných parciálnych derivácií – spracúvanie informácií je nemožné
TOO SIMPLE: Vesmír má príliš jednoduchú geometriu – napríklad jednotlivé nervy sa nemôžu „obísť“, ale pretínajú sa. Tiež problémy s existenciou gravitačnej interakcie
TACHYONS ONLY: Rýchlosť svetla je najnižšou možnou rýchlosťou šírenia hmoty – skladá sa teda len z tachyónov
UNSTABLE: Obežné dráhy (elektrónov, planét, hviezd atď.) alebo samotné protóny sú nestabilné
We are here (náš vesmír): má práve také matematické a fyzikálne vlastnosti, že poskytuje najbohatšie prostredie pre život

Fine-tuned universe

Bližšie informácie v hlavnom článku: Fine-tuned universe

Na výnimočnosť nastavenia dimenzionality nášho časopriestoru (tri priestorové a jedna časová dimenzia) upozornili niekoľkí autori. Súčasné aj rozpracované fyzikálne teórie sa pri makroskopickom popise nášho vesmíru zhodujú na tomto počte.^[2] Tento problém bol skúmaný z fyzikálneho aj čisto matematického hľadiska. Iné počty makroskopických dimenzií vedú k vesmírom, v ktorých buď neexistuje stabilita dráh planét či stavebných blokov hmoty, alebo sú len veľmi jednoduché.^[1]

Jednotka

Jednotka	Roky	Mesiace	Dni	Hodiny	Minúty	Sekundy
Planckov čas				~1,5 × 10⁻⁴⁷	~9 × 10⁻⁴⁶	~5,4 × 10⁻⁴⁴
Pikosekunda						10⁻¹²
Nanosekunda						10⁻⁹
Mikrosekunda						10⁻⁶
Milisekunda						10⁻³
Sekunda	3.1709792 × 10^-8					zákl. jednotka SI
Minúta					1	60
Hodina				1	60	3600
Deň			1	24	1440	86 400
Týždeň			7	168	10 080	604 800
Mesiac		1	28 až 31
Rok	1	12	365	8 760	525 600	31 536 000
Priestupný rok		12	366	8 784	527 040	31 622 400
Tropický rok			365,24219	8765.81256
Desaťročie	10	120	3 650	87 600	5 256 000	315 360 000
Generácia	25 – 30
Storočie	100	1 200	36 500	876 000	52 560 000	3 153 600 000
Tisícročie	1000	12 000	365 000	8 760 000	525 600 000	31 536 000 000

Desaťročie, storočie a tisícročie sú bez priestupných rokov

Referencie

↑ ^a ^b Tegmark, Max.: "On the dimensionality of spacetime". Classical and Quantum Gravity 14 (4): L69–L75. 1997 http://space.mit.edu/home/tegmark/dimensions.pdf
↑ Barrow J. D., Tipler F. J.: The Anthropic Cosmological Principle. Oxford: Clarendon Press, 1986

Iné projekty

Commons ponúka multimediálne súbory na tému Čas (fyzika)

Zdroj:
Text je dostupný za podmienok Creative Commons Attribution/Share-Alike License 3.0 Unported; prípadne za ďalších podmienok. Podrobnejšie informácie nájdete na stránke Podmienky použitia.

[space.mit.edu-1] Tegmark, Max.: "On the dimensionality of spacetime". Classical and Quantum Gravity 14 (4): L69–L75. 1997 http://space.mit.edu/home/tegmark/dimensions.pdf

[2] Barrow J. D., Tipler F. J.: The Anthropic Cosmological Principle. Oxford: Clarendon Press, 1986

[1]

[2]