Teleenciclopedia – Timpul p3

Timpul este unul din conceptele fundamentale ale fizicii şi filosofiei. Este o măsură a duratei evenimentelor şi are diferite înţelesuri în funcţie de contextul în care este definit. În fizică, timpul este o dimensiune a naturii şi poate fi văzută ca o măsură a schimbării. În accepţia fizicii clasice, timpul este un continuu. Fizica modernă (mai precis, teoria mecanicii cuantice) dispută însă această calitate, sugerând că ar fi o cantitate discretă. În filosofie, timpul este definit ca un flux neîntrerupt, ireversibil, care nu poate curge decât într-o singură direcţie. Este deci un continuu în care evenimentele se succed de la trecut, prin prezent spre viitor şi în cadrul căruia se desfăşoară toate procesele din natură. Definirea cu exactitate a timpului este o sarcină dificilă, atât în filozofie cât şi în ştiinţă. Timpul este o noţiune primară (care nu se defineşte, ci este percepută prin simţuri; v. mai jos) şi corelată cu cea de eveniment. Percepţia umană sesizează ordinea în timp a evenimentelor.

Definiţia timpului în fizică

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 şi pe baza unui fenomen repetitiv (cum ar fi 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 mai întâi noţiunea de „simultaneitate la distanţă” — un criteriu după care să se poată declara dacă două evenimente ce au loc în puncte diferite din spaţiu sunt simultane sau nu.

Timpul în mecanica clasică

În mecanica clasică se consideră „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 observator sau experimentator. 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 să fixăm o origine a timpului (un moment pe care să-l notăm convenţional cu „0”) şi să măsurăm durata dintre momentul respectiv şi momentul „0”.

Timpul în mecanica clasică este omogen (se scurge permanent la fel de repede), nu este influenţat de obiectele sau fenomenele ce au loc, şi este independent de spaţiu.

Timpul în mecanica relativistă

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 aceştia faţă de fenomenele studiate.

Ca urmare, timpul nu mai există independent de observator. În schimb, se poate construi un model matematic de spaţiu cvadridimensional, numit „spaţiu-timp”, 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. Anume, fiecărui eveniment (fiecărui punct din spaţiu-timp) i se pot asocia:

  • un 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;
  • precum şi un 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 iarăşi 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 (cauzal) 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 influenţat de acestea.

Sensul curgerii timpului (săgeata timpului)

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, dinspre 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 celui de-al doilea principiu al termodinamicii.

Există cel puţin trei lucruri care definesc un sens al curgerii timpului[1]:

  • 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.

Unităţi de măsură

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.

Standarde de timp

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.

Timpul astronomic

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 rotatie a Pământului poate fi considerată constantă. Există:

  • timpul sideral, definit ca unghiul orar al punctului vernal. Este dependent de longitudinea observatorului considerat
  • timpul solar adevărat, definit ca unghiul orar al Soarelui. Este dependent de observatorul considerat şi curge neuniform în timpul anului (vezi ecuaţia timpului).
  • timpul solar mijlociu, definit pe baza timpului solar adevărat dar mediind variaţiile din cursul anului
  • timpul civil, definit ca timpul solar mediu minus 12 ore (pentru ca ziua să înceapă la miezul nopţii, nu la amiază)
  • timpul universal, definit ca timpul civil al Observatorului din Greenwitch.

Istoric

Dintotdeauna timpul a fost un subiect important al filozofiei, artei, poeziei şi ştiinţei. Există multe divergenţe în legatură 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 incadrat 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 nonspaţial 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 („timpul înseamna 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 si fazele lunii.

Timp propriu

Einstein a demonstrat că timpul care se scurge pentru un observator aflat pe un corp în mişcare este mai scurt decât timpul scurs pentru un corp în repaus.

http://ro.wikipedia.org/wiki/Timp

Etichete: , , , , , , , ,

  • Digg
  • Del.icio.us
  • StumbleUpon
  • Reddit
  • Twitter
  • RSS

Lasa un raspuns