Długość, Odległość i Dlaczego Fizyka

O słowach i ich znaczeniu

Wspomnieliśmy już słowo „barionowy” we wstępnym akapicie, więc może to właściwy moment, by wyjaśnić, co ono oznacza — i, żartobliwie mówiąc, „z czym to się je”?

W skrócie, jak być może słyszeliście od niektórych popularyzatorów nauki, wszechświat — z którym łączy nas pewna relacja obserwacyjna — składa się z kilku rodzajów materii. Kosmologia i fizyka cząstek opisują cząstki elementarne jako posiadające dualizm falowo–cząsteczkowy, co oznacza, że ich struktura jest zasadniczo falowa. Tylko materia o kompatybilnych strukturach falowych może wchodzić w interakcje lub wykrywać te elementy, dostarczając informacji o istnieniu obiektów, które staramy się obserwować. Ten rodzaj wykrywalnej materii odpowiada materii barionowej — zwykłej materii, z której zbudowane są gwiazdy, planety i istoty żywe.

Świadomie pominiemy tak zwaną ciemną materię i ciemną energię, które wciąż zajmują miejsce w naukowych klubach dyskusyjnych. Ale co z przestrzenią? Do jakiej „istoty” moglibyśmy ją zaliczyć?

Jak każde stworzenie o dużej zdolności poruszania się, jesteśmy życiowo uzależnieni od percepcji naszego otoczenia — środowiska, które pozwala nam rozpoznać zajmowane terytorium, zidentyfikować cele, do których możemy się zbliżyć, oraz ocenić odległości, które musimy pokonać, by wykonywać działania niezbędne do przetrwania. Wszystko to zostaje ukazane, zanim przejdziemy do dalszej części poświęconej przestrzeni. Przestrzeń ta jest dla nas tak oczywista, że rzadko myślimy o niej w kategoriach jej właściwości fizycznych; przeciwnie, wszystko inne — powietrze, ziemia, kamienie i wszystko, czym możemy manipulować lub z czym wchodzimy w interakcję — stanowi dla nas materię.

I tutaj zbliżamy się bardzo blisko do definicji odległości. Zasadniczo, jak zauważyliśmy wcześniej, naszym operacyjnym elementem relacji ze środowiskiem jest odległość. Jednak odległość jest jedynie naszym uproszczonym przedstawieniem fragmentu przestrzeni, sprowadzonym do jednostek możliwych do zastosowania w ramach tej przestrzeni. A jeśli sama przestrzeń nie jest wartością stałą, dla nas odległość i tak nią pozostanie. W przeciwnym razie wszystkie układy współrzędnych i punkty odniesienia całkowicie zniszczyłyby naszą zdolność adaptacji, która z kolei ściśle zależy od wzorców ukształtowanych w trakcie życia organizmu.

Na podstawie najnowszych obserwacji astrofizycznych wiadomo, że przestrzeń w granicach naszego obserwowalnego horyzontu nie jest stała. Intuicyjnie moglibyśmy przypuszczać, że odległość jest ściśle powiązana ze zmiennym krańcem widzialnego „końca wszechświata”. A jednak nadal opieramy nasze pomiary na ustandaryzowanych wzorcach, a w naszej percepcji wszystko wydaje się statyczne i niezmienne. To rodzi istotne pytanie: czy odległość jest naprawdę stała, czy tylko w sensie naszych pomiarów i percepcji?

Niemniej jednak przestrzeń i odległość mają tę samą naturę. Różnica między nimi tkwi głównie w perspektywie: odległość jest konstruktem sztucznym, wymyślonym i stosowanym przez człowieka, podczas gdy przestrzeń jest rzeczywistością fizyczną. A odległość jest jedynie narzędziem (jednym z wielu), którym ludzkość posługuje się w swoich, czasem dość absurdalnych, próbach zrozumienia wszechświata.

Pan Oczywistość, czyli refleksje o życiu codziennym

Spróbujmy prostej rekonstrukcji typowego łańcucha codziennych zdarzeń, jak zrobiłby to prawdziwy detektyw. Jest teraz południe, 1 grudnia 1972 roku (lub 3072 — co w gruncie rzeczy nie ma znaczenia, dopóki ludzkość istnieje jako gatunek biologiczny). Dobrze spałem i obudziłem się w doskonałym nastroju. Wstając z łóżka, dotknąłem prawą nogą kapcia — zawsze zostawiam je dokładnie na środku i pod krawędzią łóżka. W tym prostym fragmencie możemy zauważyć kilka ciekawych faktów, o których rzadko się zastanawiamy.

Pobudka to proces, w którym wracamy z innego stanu świadomości do percepcji tego, gdzie fizycznie się znajdujemy i co się dzieje wokół nas. Następnie do akcji wkracza nasz mechanizm przetwarzania pamięci, który prowadzi do odtworzenia długotrwałych, asocjacyjnych wzorców ukierunkowanych na obiekty: łóżko, kapcie, położenie, pokój, funkcje przedmiotów. Trzeci mechanizm odpowiada za fizyczne interakcje z obiektami zewnętrznymi i mobilność naszego ciała.

W odniesieniu do naszego ciała (które jest kluczowym elementem systemu) nieświadomie używamy naszych receptorów jako narzędzi do badania i reagowania na bodźce każdej wykonywanej przez nas czynności, opierając się na wspomnianym wyżej systemie wzorców pamięciowych. A kiedy pamiętamy, że dotknęliśmy kapcia prawą nogą, oznacza to, że wiemy mniej więcej, gdzie znajduje się nasze ciało; dzięki tej świadomości przyjmujemy punkt podparcia, poruszając i obracając ciało w taki sposób, by noga mogła poruszać się w przestrzeni i dosięgnąć kapcia. Wiemy, jak używać naszego narzędzia (nogi), ponieważ dokładnie znamy jego parametry działania w przestrzeni. Od tego momentu te parametry stają się punktem wyjścia nieświadomych pomiarów odległości.

Następnie idę do łazienki, aby odwiedzić mojego starego przyjaciela, nocnik — trzeba się pospieszyć, jeśli chcę, by bielizna pozostała sucha. Czas… Skąd wiem, ile czasu zajmie droga do łazienki, otwarcie drzwi i wszystkie czynności potrzebne, by zdążyć na czas do pożądanego urządzenia, które pomaga mi uchronić bieliznę przed zamoczeniem? Odtwórzmy łańcuch wydarzeń, które wykonujemy nieświadomie, aby osiągnąć zamierzony rezultat.

Kiedy wstajemy, zakładamy kapcie, idziemy do drzwi łazienki (to kilka kroków) i dokładnie wiemy, gdzie się zatrzymać oraz którą nogą się oprzeć, aby wygodnie wyprostować ramię, nacisnąć klamkę i otworzyć drzwi. Tutaj ujawnia się nasza świadomość wszystkich parametrów ciała. Z doświadczenia życiowego wiemy, jaka jest średnia długość kroku, i w zależności od potrzebnych działań modyfikujemy długość kroków. Podstawowym parametrem jest nasz mechanizm wzorcowy, który przelicza długość nóg, aby wcześniej skonstruować potrzebny krok. Kiedy się zatrzymuję i wyciągam rękę, nasz mechanizm działa tak samo, wstępnie konstruując parametry mojej dłoni.

Z tych przykładów możemy wyciągnąć pewne wnioski na temat tego, jak orientujemy się w przestrzeni dzięki algorytmom ukształtowanym w procesie ewolucji. W ten sposób można prześledzić nawet naturalne pochodzenie standaryzacji określonych obiektów i wdrażania tych standardów w rzeczywistości środowiskowej.

Jak powszechnie wiadomo, komunikacja między istotami społecznymi ma kluczowe znaczenie dla ich strategii przetrwania. Jej głównym celem jest przetrwanie jednostki. Jest to aksjomat ewolucyjny, którego nie będziemy tutaj szczegółowo omawiać. Autorzy uznali jednak za konieczne wskazać pewne fakty już na wstępie.

Z entomologii wiemy, że taniec pszczół służy wymianie informacji (lub przekazywaniu ważnych danych) dotyczących lokalizacji kwiatów bogatych w pożywienie. Ten rytuał taneczny obejmuje ruchy z boku na bok, zawieszenia i obroty, a każdy gest przekazuje informacje o kierunku lotu, czasie trwania podróży do celu oraz rodzaju źródła, o czym informuje sama tancerka.

W podanym przykładzie (link do źródła, zobacz „Komunikacja pszczół – Zobacz więcej” pod akapitem) można zauważyć, że sam taniec zawiera elementy, które można uznać za wystandaryzowane — czas trwania zawieszeń, ruchy kierunkowe itp. Fakt, że społeczność ula rozumie te dane, prowadzi nas do wniosku, że takie zachowanie jest absolutnie nieuniknione wśród istot społecznych.

Podobnie w ludzkim życiu społecznym pojęcia takie jak odległość, kierunek i inne elementy orientacyjne pojawiają się z chwilą powstania wspólnoty. Uważamy, że tylko ludzkość posiada narzędzie komunikacji takie jak język — i to jest nasza przewaga, która odróżnia nas od wszystkich innych gatunków biologicznych (kwestię mowy artykułowanej pomińmy w tym miejscu). Ta obserwacja prowadzi do logicznego wniosku, że zawsze jesteśmy w stanie organizować wszystkie ważne i społecznie wartościowe sprawy.

Biorąc pod uwagę powyższą narrację, możemy przejść do analizy sposobów i metod, za pomocą których ludzkość organizowała odległości i ich pomiary w różnych kulturach oraz z perspektywy historycznej, aby uchwycić pełny obraz tematu, który tutaj podejmujemy...

Archeologiczny przegląd kultury Nabta Playa w kontekście artykułu (jednostki miar w różnych kulturach).

Przegląd hierarchii społecznej, administracji i organizacji gospodarczej w państwie sumeryjskim.

Przegląd kultury i struktury społecznej starożytnego Egiptu, ze szczególnym uwzględnieniem jego systemów pomiarowych.

Kompleksowe omówienie tła społeczno-kulturowego starożytnej Grecji oraz sposobu, w jaki z niego wywiedziono jej systemy miar.

Ten rozdział przedstawia tło kulturowe starożytnego Rzymu, które stanowiło podstawę rozwoju jego systemu pomiarowego.

Prehistoryczne państwo Izraela i jego struktura oparta na kulturze, z której wywodzą się pomiary i ich standaryzacja.

Rozdział poświęcony dwóm kulturom, Babilonii i Persji, i tutaj odkrywamy, dlaczego...

Tutaj cofamy się do kultury już poznanej, lecz z innej perspektywy...

Kulturowe tło Persji ma swoje korzenie w Królestwie Asyrii; krótki przegląd ukaże powiązania społeczno-kulturowe i dziedzictwo po nim...

Przemierzyliśmy już wiele kultur, a świat wciąż nie ma końca. Nasza podróż trwa dalej — tym razem...

Cywilizacja Indusu (Harappa), którą przedstawiliśmy naszemu szanownemu czytelnikowi powyżej, jest tylko jednym z wielu zjawisk społeczno-kulturowych ukształtowanych na bazie protokultur regionu. W tej części spotkamy się z kilkoma z nich.

W tej sekcji spróbujemy połączyć wszystkie nasze dopływy w jedną rzekę wniosków — od kultur prehistorycznych po zorganizowane królestwa — i ocenić, czy nasze przewidywania, oparte na niepełnych i być może spekulatywnych metodach analitycznych, okazały się trafne.

Ten rozdział prowadzi czytelnika przez obszar, który dziś znamy jako Chiny. Naszym głównym celem jest oczywiście zbadanie systemów miar tej kultury — ale dlaczego nie skorzystać z okazji, by odkryć coś więcej?

⛩️ Imperium Qin (dynastia Qin, 221–206 p.n.e.) oraz ⛩️ Imperium Han (Han Zachodnie, 206 p.n.e.–9 n.e.; Han Wschodnie, 25–220 n.e.): krótkie wprowadzenie.

W tej sekcji przedstawiamy naszym szanownym czytelnikom tło historyczne dynastii Shang — jej organizację państwową, praktyki metrologiczne epoki oraz kilka innych fascynujących aspektów tej wczesnej cywilizacji chińskiej.