Vrijeme (fizika)

Izvor: Wikipedija
Skoči na: orijentacija, traži
Klasična mehanika
povijest klasične mehanike
kronologija klasične mehanike
Sat s klatnom (njihalom)

U fizici vrijeme je jedna od sedam fundamentalnih veličina na kojima se temelji SI sustav jedinica. Za operativnu definiciju jedinice za vrijeme, kao što je sekunda, tj. za mjerenje vremena, koriste se različite periodične pojave (pojave koje se pravilno ponavljaju), kao što je gibanje planeta, njihanje njihala, titranje svjetlosti itd. Bez takvih operativnih definicija noviji razvoj znanosti i ljudskog društva ne bi bio moguć; no, one ne daju nikakvih informacija o stvarnoj prirodi vremena.

Filozofska razmatranja o prirodi vremena mogu se ugrubo razvrstati u dva suprotstavljena stajališta. Prema jednome (koje odgovara npr. Newtonovim predodžbama), vrijeme je dio stvarne i fundamentalne strukture svemira: ono je dimenzija svemira u kojoj se događaji odvijaju nekim redoslijedom - i nije ovisno o tim događajima. Prema drugom stajalištu (koje uglavnom odgovara Leibnizovim i Kantovim nazorima), vrijeme je samo dio čovjekovog intelektualnog aparata, način na koji ljudska svijest percipira i tumači događaje.

U fizikalnim razmatranjima prirode vremena dominira prvo stajalište (premda ima i pokušaja alternativnih tumačenja). Vrijeme je fundamentalna dimenzija svemira, duž koje su događaji poredani od prošlosti prema budućnosti. Pomoću vremena se mjeri "gdje" se u tome poretku događaj nalazi (kada, tj. u kojem trenutku se zbiva), te koliki su razmaci između događaja ili trajanje procesa (koliko su "dugački" vremenski intervali). Usto, razvoj fizike u Einsteinovo doba je pokazao kako opažanja trenutaka i intervala mogu ovisiti o promatraču koji ih mjeri.

Newton je smatrao da je vrijeme "apsolutno", tj. da teče jednako za sve promatrače. Klasična mehanika (preciznije, nerelativistička klasična mehanika) je utemeljena na Newtonovom konceptu vremena. Da bi protumačio neka opažanja s kraja devetnaestog stoljeća, Einstein je u svojoj specijalnoj teoriji relativnosti postulirao jednakost iznosa brzine svjetlosti (u vakuumu) za sve promatrače, te pokazao da zbog toga oni neće na isti način opažati prostor i vrijeme. Mjerenja prostora i vremena postaju zbog toga međuovisna, zbog čega se u fiziku uvodi koncept četverodimenzionalnog prostorno-vremenskog kontinuuma (prostorvrijeme).

Trenutak i vremenski interval[uredi VE | uredi]

Za operativno korištenje koncepta vremena u fizici (jednako u klasičnoj i relativističkoj) i u drugim znanostima i primjenama, nužno je jasno razlikovati pojam "trenutak" od pojma "vremenski interval". U svakodnevnom govoru, termin "vrijeme" (u gore navedenome fizikalnom smislu) često se koristi tako kao da ta razlika ne postoji.

Trenutak[uredi VE | uredi]

Trenutak se označava simbolom t i često se opisuje kao "točka u vremenu". Taj se opis temelji na analogiji s prostornom dimenzijom koju opisujemo npr. pomoću koordinatne osi "x" Kartezijevog sustava. Kao što x predstavlja položaj ili koordinatu ("točku u prostoru") na toj osi, tako je t koordinata ili "točka" duž analogne koordinatne osi "t". Na toj se analogiji temelji grafički prikaz (pa i razumijevanje) veličina koje su "funkcije vremena".

Jednostavnije je, međutim, objasniti pojam trenutka pomoću uređaja za mjerenje vremena, kao što je sat na slici desno. Trenutak je ono što upravo pokazuje taj sat, tj. 6 sati i 8 minuta (približno).

Jasno je da "sadašnji" trenutak ovisi o tome kada je bio "početni trenutak" t=0 (na takvome satu početni trenutak je u 12 sati). Još bolji primjer je zaporna ura ("štoperica"). Kod nje biramo početni trenutak t=0 (tj. "ishodište za mjerenje vremena") kada je aktiviramo. Svaka brojka koju nakon toga pokaže kazaljka (ili se ispiše na ekranu) je "tadašnji" trenutak t.

Tako pojedini trenutak t, iako sam nema trajanja, pokazuje koliko je vremena proteklo od odabranog (dogovorenog) početnog trenutka t=0. Naravno, vrijeme je postojalo i prije takvoga proizvoljno odabranoga početnog trenutka, kao što je uključivanje zaporne ure. Ti raniji trenutci opisuju se negativnim brojevima, npr. trenutak t=-3s zbio se 3 sekunde prije trenutka t=0. U povijesnom opisu vremena pomoću Gregorijanskog kalendara, umjesto "negativnih" godina koristi se oznaka prije Krista ili prije nove ere.

"Apsolutni" svemirski početni trenutak t=0, prema fizikalnoj teoriji Velikog praska i s njom povezanim mjerenjima[1] desio se prije približno 13,75 milijardi godina. Tada, grubo govoreći, zajedno sa svemirom nastaje i prostor i vrijeme, te nema ranijih ("negativnih") trenutaka.

Vremenski interval[uredi VE | uredi]

Vremenski interval opisuje koliko je vremena proteklo između neka dva trenutka. Primjerice, između nekog (prvog) trenutka t1=3s koji je pokazala zaporna ura, i drugog trenutka t2=8s koji je kasnije pokazala, proteklo je 5 sekundi, što se formalno dobiva oduzimanjem t2 - t1. Uobičajeno je razliku vrijednosti (ili promjenu vrijednosti) obilježavati simbolom \scriptstyle \Delta , pa se zato za vremenski interval koristi oznaka \scriptstyle \Delta t :

 \Delta t=t_2-t_1.

U specijalnom slučaju kada je prvi trenutak jednak nuli (t1=0), a drugi trenutak se označi kao t (umjesto t2), dobije se jednakost \scriptstyle \Delta t=t. Time se može pravdati zamjena simbola za vremenski interval sa simbolom za trenutak u vremenu, koja je uobičajena u nekim formulama u uvodnim tumačenjima fizikalnih pojava. No, pritom ipak treba upozoriti na smisao simbola: vremenski interval označava koliko nešto traje, dok trenutak označava kada se nešto dogodilo.

Mjerne jedinice za vrijeme[uredi VE | uredi]

Standardna mjerna jedinica za vrijeme je sekunda, skraćeno s.

Za mjerenje većih vremenskih razdoblja uobičajene su tradicionalne jedinice:

Nestandardne mjerne jedinice za vrijeme[uredi VE | uredi]


Izvori[uredi VE | uredi]

  1. N. Jarosik et al (2011). "Seven-year Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP) Observations: Sky Maps, Systematic Errors, and Basic Results". "The Astrophysical Journal Supplement Series" 192