Čas nam je tako znan in tako oseben, drži nas v objemu, požene nas v življenje in naposled odvleče v nič, v času se počutimo doma, kot ribe v vodi, in vendar so stvari bolj zapletene, v knjigi Zapovrstje časa poudarja sogovornik, teoretični fizik, eden od avtorjev zankovne teorije gravitacije Carlo Rovelli, ki se podpisuje pod enega od najbolje prodajanih poljudnoznanstvenih del vseh časov Sedem kratkih lekcij iz fizike, njegova novejša knjiga o času je prav tako pritegnila številne in je od leta 2019 prav tako kot lekcije na voljo v slovenščini v odličnem prevodu Alojza Kodreta.

Z njim smo se pogovarjali v dneh, ko smo v pričakovanju 50-letnice Vala 202. Spodbudil nas je k drznemu premisleku o času, ki marsikdaj zahteva elastično domišljijo, začenši s provokativno tezo, da je čas pravzaprav – iluzija: "Da, mislim, da čas lahko označimo za iluzijo. A ne v smislu, da je napačen. Iluzija je misliti, da je čas nekaj fundamentalnega. Čas v našem vsakdanjem življenju se ne spremeni, ker bolje razumemo, kako čas deluje. Tudi ko smo odkrili, da Sonce ne kroži okoli Zemlje, to ni spremenilo dejstva, da je vsako jutro vzšlo in vsak večer zašlo."

Čas kot tak vam predstavlja obsesijo že od najstniških let, ker, čeprav se v njem počutimo tako zelo domače, še vedno ne vemo, kako dejansko deluje. Kaj je čas pravzaprav? Verjetno največja preostala skrivnost narave …

Vsi mislimo, da vemo, kaj je. Zdi se neproblematičen. Teče iz preteklosti v prihodnost. Merimo ga z urami. Enako teče za vse in tako naprej. A ko pogledamo podrobneje, odkrijemo, da ta intuicija ni povsem trdna. Tipičen in hkrati najbolj preprost in impresiven primer je, da čas teče različno hitro na različnih lokacijah. Človeka istih let se lahko ločita, a se je prvi do vnovičnega snidenja postaral hitreje kot drugi. Za prvega človeka je torej preteklo več časa kot za drugega. Intuicija glede enotnosti in univerzalnosti poteka časa za vse je torej napačna.

Na čas na primer vpliva hitrost. Če en prijatelj ostane, kjer je, drugi pa se sprehodi do kamor že koli in nazaj, bo tekel čas počasneje za tistega, ki je bil na poti. Čas je tudi odvisen od mase, mase upočasnjujejo tek časa. Tako teče hitreje v gorah in počasneje v nižinah.

Prijatelja se ločita, eden ostane v nižini, drugi zaživi v gorah. Kako bo z njima čez leta? Tisti, ki je ostal v nižini, je živel manj, manj se je postaral, v nižini je preprosto manj časa kot v višavah. Razlika je neznatna, a jo je mogoče izmeriti z zelo natančnimi urami.

Ob tem se lahko pošalimo, da se tudi naša glava stara hitreje kot se stopala?

Točno. Od našega rojstva do zdaj je prek naših nog preteklo manj časa kot prek naše glave. Razen če preživimo življenje obrnjeni na glavo. In to ni metafora, ampak je resničen pojav, ki ga lahko izmerimo. Danes lahko izmerimo razliko v poteku časa na točkah na nadmorskih višinah, ki se razlikujejo 10 ali 20 centimetrov. A ta razlika je zelo majhna, le majhen delček sekunde, zato je ne čutimo in jo na Zemlji lahko priročno prezremo. A ta razlika je lahko precej večja, če na primer primerjamo gibanje časa na Zemlji s časom na površju zelo težkih zvezd.

Tam čas teče precej počasneje. Danes vemo, da je vesolje polno črnih lukenj in če bi se približali eni od njih (ne da bi vstopili vanjo) ter tam preživeli nekaj časa, bi ob vrnitvi na Zemljo ugotovili, da je v tem času minilo več stoletij. V splošnem velja, da bližje ko smo veliki masi, bolj se čas za nas upočasni. To je teorija, ki je bila potrjena in predstavlja prvi dokaz (a ne edinega), da čas deluje drugače, kot si intuitivno predstavljamo.

Vse v vesolju je v gibanju, vse je podvrženo vplivom gravitacije, tudi čas. Čas se spreminja tako z maso kot hitrostjo, na vsaki točki vesolja je drugačen. Živimo, ste zapisali, v "pajkovi mreži časa". Kaj je doslej v povezavi s časom uspelo dokazati splošni teoriji relativnosti? Kaj o času ob njeni pomoči vemo zagotovo?

Teorija splošne relativnosti predstavlja prvi večji korak, ki je spremenil naše razumevanje časa. Je sicer teorija, a je ena od najbolj preverjanih teorij, in danes predstavlja največ, kar vemo o času in prostoru. Teorija ovrže čas kot eno samo spremenljivko, ki bi veljala za celotno vesolje. V naši intuiciji obstaja sedanjost, ki je enaka v vsem vesolju, in sledi ji naslednja sedanjost in naslednja … Čas torej teče v korakih, kot bi obstajal dirigent, ki bi govoril ena, dva, ena, dva … A to ne drži. Teorija relativnosti čas opisuje kot nekaj lokalnega, še več, vezan je na individualen delec, planet, zvezdo, torej na neki predmet. Obstaja nekaj, čemur rečemo protočas, ki predstavlja specifičen čas človeka, planeta itd. In ti protočasi so med seboj povezani in med njimi lahko izračunamo razlike ob pomoči enačb, ki jih je zapisal Albert Einstein. Namesto enega samega časa imamo tako neskončno množico protočasov, ki predstavljajo časovno strukturo vesolja. In iz tega sledi še bolj čuden sklep: zdaj ne pomeni nič. Vprašanje, kaj se dogaja zdaj v nekem daljnem kraju, je nesmiselno. Naša sedanjost se ne razteza prek vsega vesolja. Je kot mehurček nad našo bližnjo okolico. Moj zdaj je drugačen od vašega. Izraz sedanjost vesolja ne pomeni prav nič.

In iz tega sledi še bolj čuden sklep: zdaj ne pomeni nič. Vprašanje, kaj se dogaja zdaj v nekem daljnem kraju, je nesmiselno.

Čudna pokrajina relativnostne fizike, pišete v knjigi Zapovrstje časa, postane še bolj tuja, ko začnemo razmišljati o kvantih. Splošni čas vesolja se je razsul na neskončno lastnih časov, ko pa vključimo kvantno sliko, postane prav zares čudno.

Da, obstajata dva pogleda, ki predstavita čas kot nekaj bizarnega. Enega je prispevala kvantna mehanika, drugega pa termodinamika in statistična mehanika. Kvantni fenomeni se kažejo tudi v splošni relativnosti, zato smo prepričani, da vpliva kvantna mehanika tudi na opis gravitacijskih polj in na vse objekte, ki potujejo skozi ta polja. Kvantni fenomeni so sicer majhni, zato jih po navadi ignoriramo, a so zelo radikalni. In sicer v dveh smereh. Prva določa, da ima tok časa v sebi nekaj verjetnostnega, zato pravimo, da čas predstavlja superpozicijo dveh različnih časov oziroma da gre za verjetnostno porazdelitev. Koliko časa je minilo? Pravilni odgovor je, da niti osem sekund niti deset sekund, ampak nekaj obojega. To pa nam preprečuje, da bi čas imeli za fiksno spremenljivko. Drugi fenomen kvantne gravitacije je diskretnost. Stvari so torej granularne. Svet je iz atomov, svetloba je iz fotonov … Ne obstaja neskončno majhen kos časa, saj vemo, da so najmanjši koščki časa veliki 10^(-44) sekunde, čemur rečemo Planckov čas. Tudi na lokalni ravni čas teče kot v načinu tleskanja s prsti. Vse to pa je vse bolj in bolj različno od naše intuicije.

Razblinimo še eno predstavo o času, za katero intuitivno mislimo, da je pravilna. Čas si predstavljamo kot urejeno zaporedje – preteklost, sedanjost, prihodnost. Preteklost je jasna in nespremenljiva, prihodnost neznana, odprta. No, tudi tu so naše predstave napačne, kajne?

To je po mojem mnenju najbolj osupljivo odkritje o času. Gre za to, da osnovni zakoni narave ne ločijo preteklosti in prihodnosti. To je bilo zelo šokantno odkritje. Takoj mi boste oporekali, da obstaja veliko dogodkov, ki so popolnoma drugačni v preteklosti kot v prihodnosti. Jajca na primer lahko počijo in se razlijejo. Led se v vročem dnevu stopi in ne nasprotno. A če pomislimo, te dogodke v splošnem povezuje prenos neke toplote. Tako so sprva mislili, da se čas ne razlikuje za mehanične reči, ampak le za toploto, ki s časom prehaja iz toplejših na hladnejše predmete. Tu pa nastopita Boltzmann in Maxwell, ki sta odkrila, da toplota ni nič drugega kot gibanje molekul, kar pa je stvari zapletlo. Tehnično je to lastnost makroskopskega opisa, ki mu pravimo entropija. Gre za količino, ki s časom raste, a gre, kot omenjeno, le za makroskopsko lastnost. Rezultat tega je, da razlika med preteklostjo in prihodnostjo ni v samih stvareh, ampak v približnih opisih, ki jih določimo stvarem. Večji del svojih raziskav posvečam razumevanju tega pojava.

S tem se je koncept časa, kot ga razumemo, čisto sesul. A kam se odgnati od tu, čas nenazadnje potrebujemo za naše lastno delovanje. Brez časa bi bili izgubljeni. Kako znova iznajti čas, ki ne bo kontradiktoren in nesmiseln?

V drugem delu svoje knjige skušam doseči prav to. Naučimo se, da večina časa, ki ga občutimo v življenju, nima kaj veliko opraviti s fiziko, ampak bolj z načinom, kako delujejo naši možgani. Naši možgani se spominjajo preteklosti in hkrati poskušajo predvideti lokalno prihodnost okoli nas. Ko rečemo čas, v resnici govorimo o naših spominih in pričakovanju prihodnosti. Čas za nas ni enak kot čas, ki ga merijo ure. Metaforično lahko rečemo, da ura živi le v sedanjosti, medtem ko imamo mi v sedanjosti vse dogodke iz preteklosti. Ko torej omenjamo čas, s tem mislimo na naše spomine in naša pričakovanja. To je intuicija, ki jo je opisal Husserl in ki gre nazaj do sv. Avguština in njegovih meditacij o naravi časa. Večina našega doživljanja časa torej ni fizikalen čas, ampak tisto, kar iznajdejo naši možgani.

Lahko z nami delite še metaforo poslušanja glasbe, ki v vaši knjigi zelo dobro ponazori naše dojemanje časa?

To je fundamentalno odkritje, ki sega v čas sv. Avguština in je ključno za razumevanje časa. Bistvo je naslednje. Razmislite o sebi, ko poslušate glasbo. Kaj pomeni, da poslušate neko melodijo. V vsakem trenutku slišite zgolj eno noto, a kako potem slišite melodijo? Očitno nastaja melodija v naših možganih iz preteklih not, ki smo jih slišali. Poslušanje glasbe predstavlja torej vajo za možgane. Glasba je časovni fenomen, ki ga ustvarijo naši možgani z združevanjem fizikalnih trenutkov, ki so v osnovi ločeni. V naših možganih so nevroni, ki se prilagodijo na sedanjost na podlagi dogodkov iz preteklosti in to lahko naredijo zaradi termodinamike, entropije in ker lahko hranijo informacije. Glasba je tako dobra metafora za razumevanje časa.

Ob tem naj dodam še nekaj: Glasba je za nas emocionalna. A v znanosti po navadi občutke odstranimo, da lahko razumemo naravo. Toda ko govorimo o času, menim, da izgubimo nekaj bistvenega, če pozabimo na svoje občutke. Čas je namreč za nas čustveno pomemben. Preteklosti se ne spominjamo in o prihodnosti ne sanjamo le zato, ker lahko, ampak ker imamo neki cilj, neko čustvo v zvezi z njo. Tok časa je za nas čustveno doživetje. V času živimo. Odprtost prihodnosti nam predstavlja motiv za navdušenje in hkrati strah, saj vemo, da bomo nekoč umrli. Čas torej prihaja z močno čustveno komponento. Čas se nas torej »dotakne«. Razni filozofi iz zelo različnih šol filozofije so omenili, da je ravno to ključno pri času. Času pripisujemo tak pomen, ker ima za nas čustveno osnovo. Naše čustveno doživljanje časa torej ne spada v fundamentalno strukturo realnosti, ampak gre predvsem za to, kako realnost doživljamo mi.

Na javnem spletnem intervjuju s Carlom Rovellijem so poslušalci želeli med drugim vedeti, kako je s potovanjem v času. Je potovanje v času mogoče?

Najprej o potovanju v prihodnost: to počnemo vsak dan, je najenostavnejše početje. Samo živite in že potujete proti prihodnosti. Kaj pa potovanje v zelo oddaljeno prihodnost? Recimo, da bi želeli odpotovati v naslednje tisočletje. Je to mogoče? Zagotovo. Za to potrebujete le izjemno zmogljivo vesoljsko ladjo, s katero odpotujete v bližino črne luknje, se malo zadržite ob njej in se vrnete in že pristanete v naslednjem tisočletju na Zemlji. To je enostavno. Kaj pa potovanje v preteklost? Se lahko pomaknete v lansko leto? To pa je malo bolj zapleteno, ker se moramo najprej vprašati, kaj zares pomeni to, da greste v lansko leto. Kot smo rekli, čas ne obstaja kot nekaj samo po sebi. To, da se danes počutite povezane z vašim včeraj, je posledica tega, da se včerajšnjega dne spomnite. Ključno vprašanje tu je, ali lahko obstaja vaš včerajšnji jaz, ki se spomni prihodnosti. To je edino vprašanje. In odgovor je: ne, saj bi bilo to v nasprotju z načeli termodinamike. Termodinamika pa je verjetnostna, statistična. Zato bi lahko rekli, da nam tehnično sicer nič ne preprečuje, a dejansko bi bilo to neverjetno zapleteno in komaj komaj mogoče. Tako so scenariji znanstvenofantastičnih filmov, v katerih se v vašem vrtu nenadoma zasidra vesoljska ladja z vašimi prapravnuki na krovu, neskončno nemogoči.

Med drugim so zastavili tudi vprašanje, ali je mogoče načela splošne teorije relativnosti izkoristiti v korist tega, da se nehamo starati in živimo dlje?

Predstavljajte si, da potujete proti dogodkovnemu horizontu črne luknje, torej zadnji meji, preden vas požre, jaz pa vas opazujem od tu, vidim, kako se upočasnjujete in upočasnjujete ter nikoli ne umrete. Da bi to lažje razumeli, si predstavljajte, da potujete v neko regijo na planetu, recimo neko širno puščavsko območje, kjer pošta hodi resnično dolgo. Vsak dan mi pošljete kartico, a sam jih prejemam s čedalje večjimi časovnimi premori. Vam sta v puščavi minila, recimo, dva tedna, do mene pa pošta hodi zelo dolgo in predvsem med prvo in zadnjo kartico mineta več kot dva tedna. In ko ste v srcu puščave, kjer sploh ni več poštnega sistema, od vas ne dobim več glasu. In ravno to se zgodi z vami, ko pripotujete v bližino črne luknje. Za vas je čas povsem normalen, a svetloba potrebuje vse več časa, da pripotuje do mene. Tako vas bom čisto na dogodkovnem obzorju črne luknje videl šele v svoji zelo oddaljeni prihodnosti. Zato iz moje perspektive živite dlje, za vas pa se ne spremeni nič. Živite svoje običajno življenje. Vse je odvisno od perspektive. Prav zares ni možnosti, da bi na tak način živeli dlje.

Frekvenca X je oddaja o znanosti za vse starosti, ki jo pripravljajo novinarke in novinarji Vala 202. Naročite se na podkast in vsak četrtek v aplikaciji za podkaste poiščite novo epizodo.