Fizica dezvăluie idei fascinante sub aspect filozofic. Faptul că parte din atomii care ne constituie au fost creaţi în stele îndepărtate este greu să nu fascineze orice pământean. Faptul că uriaşul univers în care existăm îşi are originea într-un punct de densitate infinită, de asemenea, uluieşte şi fascinează. Ciudăţeniile mecanicii cuantice, cum ar fi faptul că un foton este şi undă, şi particulă, în funcţie de modul în care-l măsurăm, de asemenea, stârnesc uimirea.
Dar în acest articol o să vorbim despre o altă idee, de care aţi auzit mai rar, dar care este, probabil, şi mai fascinantă decât cele expuse mai sus. Ideea îşi are originea în teoria specială a relativităţii, care afirmă, printre altele, că spaţiul şi timpul nu sunt entităţi separate, cum avem tendinţa să credem, bazându-ne pe experienţa noastră de zi cu zi, ci sunt corelate, formând un continuum spaţiu-timp. Ne naştem, trăim şi murim mişcându-ne în spaţiu-timp, un întreg spaţio-temporal format din patru dimensiuni (trei spaţiale şi una - timpul).
Dar iată ideea incredibilă: noi călătorim prin acest spaţiu-timp în patru dimensiuni la o viteză constantă - şi anume c, viteza luminii. De aici de decurg o serie de consecinţe.
Indiferent de ce faci într-un moment al vieţii tale, mereu vei călători prin Univers (prin continuumul spaţiu-timp) cu viteza luminii.
Un om care stă liniştit în fotoliul său preferat din faţa calculatorului călătoreşte, în schimb, cu viteza luminii prin timp. Acesta îmbătrâneşte - pentru cei din jurul său - la cea mai mare viteză posibilă: viteza luminii. Atunci când ne deplasăm de ici colo, folosim o mică parte din viteza pe care am putea-o utiliza pentru a ne deplasa prin dimensiunile spaţiale la dispoziţie. "Împrumutăm" această viteză din mişcarea noastră înainte prin timp, îmbătrânind astfel mai încet decât cei "sedentari". Desigur, nu este un efect observabil pe Terra, pentru că doar atunci când viteza de deplasare este extraordinar de mare se dezvăluie bizareria dilatării timpului. Argumentul matematic este acela că efectul asupra dilatării timpului la o anumită viteză, v, este de doar v/c2.
Imaginează-ţi următorul scenariu. O persoană trăieşte toată viaţa, 80 de ani, într-un avion aflat în aer, care se deplasează cu 500 mile pe oră. Aceasta are un ceas la mână, sincronizat, la naştere, cu un altul din aeroport. După cei 80 de ani, când aterizează, va descoperi că ceasul său este doar cu o milisecundă în urma celui din aeroport. Dar putem privi o particulă ce trăieşte de cinci ori mai mult la o viteză de 98% din viteza luminii în comparaţie cu situaţia în care ar sta nemişcată.
Poate că cel mai curios exemplu este reprezentat de lumina în sine, de foton - care este singurul lucru capabil să călătorească cu viteza luminii, c. Din punctul nostru de vedere fotonul îşi foloseşte întreaga viteză disponibilă în spaţiu-timp pentru a deplasa. Nu îmbătrâneşte niciodată (din sistemul nostru de referinţă). De aceea vedem că fotonii se deplasează dintr-o parte în alta a Universului, fără nicio schimbare (dacă nu apar influenţe externe). Acest aspect, prin intermediul teoriei generale a relativităţii, ne duce la ceva şi mai straniu...
Mulţi dintre fotonii generaţi la începutul Universului sunt încă în spaţiu, călătorind. Dar, între timp, de-a lungul miliardelor de ani scurse, spaţiul cosmic s-a dilatat enorm. Expansiunea spaţiu-timpului a mărit lungimea de undă a fotonilor. Astăzi aceşti fotoni originari sunt de o mie de ori mai lungi.
Fizica spaţiu-timpului dezvăluie adevăruri suprarealiste. Multe sunt prezentate ca paradoxuri: paradoxul gemenilor sau lipsa simultaneităţii. Dar simplu fapt că noi întotdeauna călătorim prin spaţiu-timp cu viteza luminii nu încetează să mă uimească, fiind cel mai spectaculos aspect pe care l-am învăţat la orele de fizică.
Traducere şi adaptare după The Most Mind-Bending Fact I Learned in Physics