„Svět je má představa – toto jest pravda, jež platí pro každou živou a poznávající bytost, ačkoliv jedině člověk si ji může uvědomit reflektovaně a abstraktně: A učiní-li tak skutečně, pak dosáhl filozofické rozvahy. Pak si uvědomuje zřetelně a určitě, že nezná země ani slunce, nýbrž vždy toliko oko, jež vidí slunce, a ruku, jež hmatá zemi, že svět, který jej obklopuje, je tu jen jako představa, totiž úplně jen ve vztahu k něčemu jinému, k představujícímu, a tím je on sám“. – Arthur Schopenhauer

Na čase je nejpozoruhodnější to, že plyne vpřed. Jaká je tedy jeho podstata? Je to nevratnost. K času běžně přistupujeme jako k plynoucímu, jeho běh nemůžeme zastavit, víme, že se nemůžeme vrátit do minulosti a změnit svá rozhodnutí. Takto jej ale vnímáme pouze jako osobní makroskopickou zkušenost. Čas je tedy značně antropocentrická představa. Používáme jej, abychom vyjádřili naše prožívání toho, co se děje ve světě kolem nás a abychom se v těchto dějích mohli lépe orientovat. Je to společenská konvence, díky které se můžeme lépe dorozumívat, např. vzájemně si domlouvat schůzky na určitou smluvenou dobu. Není ale správné, když se snažíme tuto naši konvenci vnucovat přírodním dějům, které jsou od naší zkušenosti tolik vzdálené. Takže hledání nějakého „objektivního“ potvrzení ve fyzikálních procesech je velmi umělé. Problém času jsme si do značné míry vytvořili sami…

Aristotelovo pojetí času: Čas je počítaný pohyb vzhledem k „před“ a „po“

Aristoteles tvrdí, že čas je pohyb dřívějšího a pozdějšího. Aby mohl existovat pohyb, musí existovat také něco, co je schopno pohybu. Označme pro jednoduchost toto „něco“ jako těleso. Jak víme, těleso je schopno existovat pouze v prostoru a v něm se také může pohybovat. Čas se tedy neváže jen na pohyb, ale i na prostor a objekty, jimiž je prostor vyplněn. Aristoteles to dokonale vystihl, když označil čas jako pohyb sféry nebes, protože podle tohoto pohybu se měří ostatní pohyby. Aristoteles vychází z toho, že pozorováním hvězdné oblohy si člověk vytvořil pojmy jako jsou den, noc, hodina atd.

Čas a pohyb jsou často dávány do souvislosti s dilatací času, tedy schopností času roztahovat se. Byla experimentálně prokázána vazba času na rychlost pohybovaného tělesa, a to v následujícím smyslu: Čím větší rychlostí se těleso pohybuje vůči jinému tělesu, tím delší časovou existenci bude vykazovat a sice v očích třetího pozorovatele.

Na zemskou atmosféru neustále dopadají tzv. kosmické paprsky, které jsou ve vyšším množství pro organismus nebezpečné. Atmosféra většinu z nich zachytí, nepatrná část však putuje dále směrem k zemskému povrchu. Cílem pozorování se staly tzv. Miony, jež se dosti podobají elektronům a vytvářejí strukturu letících kosmických paprsků. Miony jsou ve své podstatě nestabilní, a proto se všechny během několika miliontin vteřiny po průniku atmosférou rozpadají na elektrony. Jejich nejvyšší rychlost je blízká rychlosti světla, přesto nemají šanci po proniknutí atmosférou urazit více jak několik km. Jelikož padají z výšky asi 20 km, neměly by se dostat dále jak do poloviny trasy k zemskému povrchu. Skutečnost je ovšem jiná, všechny dopadají na zemský povrch, pronikají dokonce hluboko pod něj. Jak to lze vysvětlit? Řešením je ona dilatace času. Letící mion díky dilataci roztáhne svůj čas asi tisíckrát, a to vůči pozemské časově souřadnicové soustavě. Přestože z pohledu letícího mionu trvá let „normální“ dobu, jeví se nám jeho existence v našich časových poměrech asi 1000krát delší. A to je důvod, proč může dopadnout na zemský povrch, ačkoliv by se měl již dávno rozpadnout na elektrony.

Čas je tedy nepochybně vázán na pohyb, především pak na jeho rychlost. Například planeta Země obíhá kolem slunce rychlostí 30 km za vteřinu a Slunce obíhá kolem jádra Galaxie rychlostí 220 km za vteřinu. Jsou to právě tyto rychlosti, které vymezují délku jednoho dne nebo jednoho roku.

Objektivní čas jako čas vázaný na pohyb vesmírných těles

Objektivní čas lze posuzovat jako čistě pozemský a měřený na základě pohybu planet ve vesmíru. Například pohyb planety Země kolem své osy se odráží v podobě trvání dne a noci. Podobně tak oběhnutím planety Země okolo Slunce dojde ke změně ročních období. Podstatu objektivního času nejsnáze pochopíme na příkladu slunečních hodin, jsou totiž symbolickým opisem pohybu planety Země kolem své osy. Jak jistě víme, Zemi trvá toto otočení 24 hodin, což je jeden den. Během této doby lze pozorovat pohyb Slunce po obloze, přesněji sluneční pohyb od východu do jeho západu. Sluneční hodiny fungují na principu vytvoření stínu, který vznikne pouhým zaražením tyče do země. Jak se Slunce během dne pohybuje, pohybuje se souběžně s ním i stín.

Objektivní čas lze tedy odvodit z přesných pohybů planet, ale lze mu přisoudit platnou existenci? Čas se v tomto smyslu totiž jeví jako výsledek pozorování člověka, nikoli jako něco skutečně existujícího. Ačkoli je pojem čas podroben rozsáhlému bádání, věda zatím odpovědět neumí. Jsme přibližně ve stejné situaci jako Augustin, který pokládal čas za něco jemu důvěrně známé, nedokázal však sdělit, co čas je.

TEORIE RELATIVITY: KONEC ABSOLUTNÍHO ČASU, PROSTOROČAS

Teorie relativity je dílem jednoho z největších vědců vůbec, Alberta Einsteina. Zcela změnila náš pohled na prostor, čas a povahu vesmíru vůbec. Teorie relativity poukázala na nadbytečnost myšlenky éteru, která se ve fyzice udržela více jak 2000 let. Skoncovala také s myšlenkou absolutního času a odhalila zcela nový pohled na pojem současnosti. Dále čas nově vykládá jako čtvrtou souřadnici čtyřrozměrného prostoročasu. Změn v pohledu na povahu okolního světa i vesmíru přinesla opravdu hodně.

Speciální teorie relativity byla Einsteinem zformulována v roce 1905. Zajímavé je, že ke stejným závěrům došel zhruba ve stejné době také matematik Henri Poincaré. Jenže Poincaré se relativitou zabýval z pohledu matematiky a více se proslavila fyzikálně (a tedy i praktičtěji) orientovaná Einsteinova verze. Neměli bychom ale zapomínat, že i Poincaré má na rozvoji této teorie značné zásluhy. Název teorie relativity pak prosadil o rok později německý fyzik Max Planck. Po formální stránce speciální teorii relativity dokončila její geometrická interpretace, kterou předložil matematik Hermann Minkowski v roce 1908. Prostor a čas spojil ve shodě s Einsteinovými výsledky v čtyřrozměrný prostoročas s takzvanou „pseudoeuklidovskou geometrií“.

Klasicky určujeme polohu v prostoru pomocí tří prostorových souřadnic, jejichž výběr je zcela na nás, ale často je vhodná např. zeměpisná šířka, zeměpisná délka a nadmořská výška. V rámci prostoročasu již nemluvíme pouze o poloze v prostoru, je třeba k ní přidat také konkrétní časový okamžik. Čtyři čísla určující událost chápeme jako souřadnice čtyřrozměrného prostoročasu. Lidské tělo si ve čtyřech rozměrech můžeme představit jako protáhlého „červa“ pohybujícího se časoprostorovou krajinou, kde trojrozměrný řez představuje tělo v určitém časovém okamžiku. Je velmi obtížné představit si svět se čtyřmi dimenzemi, jelikož nejčastěji okolní svět zachycujeme do dvou rozměrů (mapa zemského povrchu), maximálně jsou nám blízké trojrozměrné modely. Opět se tu teorie relativity rozchází s naší běžnou zkušeností. Pod vlivem speciální teorie relativity musíme také zaujmout nový přístup k pojmu současnost. To, že je rychlost světla konečná, znamená, že i rychlost šíření signálu je konečná.

Díky teorii relativity jsme však zjistili, že to, co ve skutečnosti pozorujeme, když pozorujeme Vesmír, je jeho minulost. Pokud by například Slunce najednou přestalo svítit, pozorovali bychom na Zemi, že se Sluncem se něco děje, až po osmi minutách. To je totiž doba, kterou světlo potřebuje pro překonání vzdálenosti mezi Sluncem a Zemí. Tento poznatek má zásadní dopad na naše vnímání světa, jelikož představa absolutní současnosti je v nás hluboce zakořeněna.

Rozpínající se Vesmír: Čas má počátek!

Díky obecné teorii relativity víme, že prostor a čas jsou dynamické veličiny. Mají vliv na povahu Vesmíru. Hmotnost objektů nebo působící síly mají vliv na zakřivení prostoročasu a struktura prostoročasu pak ovlivňuje pohyb dalších těles a působení sil. Z obecné teorie relativity tedy plyne povaha vesmíru: Vesmír je dynamický, nikoliv statický. Ale tradice statistického vesmíru byla tak silná a víra v něj tak hluboká, že dokonce Einstein upravil obecnou teorii relativity tak, aby z ní plynul obraz statického vesmíru. Do svých rovnic přidal v roce 1917 kosmologický člen, který působí proti gravitaci takovým způsobem, aby výsledkem byl statický vesmír.

Jako první s myšlenkou dynamického vesmíru přišel v roce 1922 sovětský fyzik Alexandr Fridman. Předpokládal, že vesmír vypadá stejně, ať se podíváme jakýmkoliv směrem a že nezáleží ani na tom, z jakého místa ve vesmíru jej pozorujeme. Z těchto úvah vyvodil, že vesmír je dynamický. Fridman také předpověděl výsledky práce amerického astronoma Edwina Hubblea, který v roce 1922 potvrdil existenci jiných galaxií. Pro výpočet jejich vzdáleností Hubble použil svítivost hvězd. Takto se mu podařilo odhalit vzdálenosti devíti různých galaxií.

Kdysi dávno v minulosti musela být tedy vzdálenost mezi galaxiemi nulová, hustota vesmíru nekonečná, a proto i zakřivení v prostoročasu nekonečné. Takový bod, ve kterém přestávají platit fyzikální zákony, je označován jako singularita. Počáteční singularitu vesmíru označujeme jako Velký třesk. Události, které se odehrály před Velkým třeskem, nás nemohly nijak ovlivnit. Před Velkým třeskem neexistovalo nic, žádný prostor, žádná hmota, žádný čas. Čas začal až při Velkém třesku. Nabízí se zde srovnání s Aureliem Augustinem, který ve svých Vyznáních připouští, že neví, co Bůh dělal před stvořením světa a také, že čas začal až v okamžiku stvoření. I když je Augustinův výklad prosycen náboženskými myšlenkami, po mnoha staletích se ukazuje, že v těchto úvahách měl nejspíš pravdu.