πηγή
ΠΩΣ ΓΕΝΝΗΘΗΚΕ Ο ΧΡΟΝΟΣ
Του Stuart Clark
Τι είναι ο χρόνος; Το ερώτημα έχει απασχολήσει μερικά από τα μεγαλύτερα μυαλά – από τους αρχαίους φιλοσόφους ως τους επιστήμονες του Διαφωτισμού και ακόμη παραπέρα.
Παρ’ όλα αυτά, ύστερα από χιλιετίες στοχασμού και επιστημονικής προόδου η συναίνεση γύρω από τη φύση του χρόνου δεν έχει επιτευχθεί. «Μπορούμε να αναγνωρίσουμε τον χρόνο αλλά δεν τον καταλαβαίνουμε» λέει ο φιλόσοφος Τζούλιαν Μπάρμπουρ. «Είναι αξιοσημείωτο ότι υπάρχει τόσο μικρή συμφωνία σχετικά με το τι είναι ο χρόνος, ή ακόμη και σχετικά με το πώς πρέπει να διερευνήσουμε μια απάντηση σε αυτό».
Αυτό ίσως συμβαίνει επειδή η βαθιά κατανόηση του χρόνου αποδείχθηκε σχεδόν περιττή για την πρόοδό μας. Στη Φυσική, για παράδειγμα, οι νόμοι του Νεύτωνος για την κίνηση, η Γενική Θεωρία της Σχετικότητας του Αϊνστάιν και η Κβαντική Θεωρία δεν απαιτούν από εμάς να γνωρίζουμε τη φύση του χρόνου για να τις κάνουμε να λειτουργήσουν. Ακόμη και οι ωρολογοποιοί δεν χρειάζεται να καταλαβαίνουν τον χρόνο. Τα ρολόγια, παρ’ όλα αυτά, μας δίνουν μια ένδειξη ως προς το πού θα πρέπει να επικεντρώσουμε τις προσπάθειές μας, επειδή ένα ρολόι χρειάζεται κάποιο είδος κινούμενου τμήματος για να εκτιμήσει την πάροδο του χρόνου. Αυτό μπορεί να είναι το τικ-τακ ενός εκκρουστήρα, οι παλμοί ενός κρυστάλλου χαλαζία ή η εκτόξευση ενός σωματιδίου από ένα ραδιενεργό άτομο – με τον έναν ή με τον άλλον τρόπο θα πρέπει να υπάρχει κίνηση.
Χρόνος και αλλαγή
Οταν κάτι κινείται, αλλάζει. Ετσι τα ρολόγια μάς λένε ότι ο χρόνος είναι άρρηκτα συνδεδεμένος κατά κάποιον τρόπο με την αλλαγή. Αυτό όμως μας φέρνει μόνο ως εδώ. Από αυτό το σημείο υπάρχουν δύο πιθανές οδοί οι οποίες οδηγούν σε εντελώς αντίθετες απόψεις του χρόνου.
Η πρώτη καταλήγει στο συμπέρασμα ότι ο χρόνος είναι μια πραγματική, θεμελιώδης ιδιότητα του Σύμπαντος. Οπως ο χώρος ή η μάζα, υπάρχει από μόνος του. Παρέχει το πλαίσιο μέσα στο οποίο συντελούνται τα γεγονότα. Αυτή ήταν η άποψη που υιοθέτησε ο Ισαάκ Νεύτων, ο οποίος θεώρησε ότι για να ποσοτικοποιήσεις την κίνηση πρέπει να θεωρήσεις ότι ο χρόνος είναι τόσο στέρεος όσο οι τοίχοι ενός σπιτιού. Μόνο τότε μπορείς να μετρήσεις σε πόση απόσταση και πόσο γρήγορα κινείται ένα αντικείμενο.
Ο Αϊνστάιν κατήργησε αυτή τη «στέρεη» αντίληψη δείχνοντας ότι ο χρόνος κυλάει με διαφορετικό ρυθμό σε εξάρτηση με την κίνηση του παρατηρητή και την ένταση της έλξης που ασκεί σε αυτόν η βαρύτητα. Η θεωρία του εγκαταλείπει την αντίληψη ότι ο χώρος και ο χρόνος είναι αυθύπαρκτοι και φθάνει μάλιστα ως το σημείο να δηλώσει ότι «ο χρόνος δεν είναι παρά μια πεισματικά επίμονη ψευδαίσθηση». Παρ’ όλα αυτά ο χωροχρόνος μπορεί να προσφέρει ένα χρήσιμο πλαίσιο αναφοράς για να μετρήσουμε το Σύμπαν – ή, όπως γράφει ο φυσικός Μπράιαν Γκριν στο βιβλίο του «The Fabric of the Cosmos», «ο χωροχρόνος είναι κάτι».
Η δεύτερη οδός οδηγεί στην ιδέα ότι η αλλαγή είναι η θεμελιώδης ιδιότητα του Σύμπαντος και ότι ο χρόνος προκύπτει από τις νοητικές προσπάθειές μας να οργανώσουμε τον μεταβαλλόμενο κόσμο που βλέπουμε γύρω μας. Ο μεγάλος αντίπαλος του Νεύτωνος, ο Γκότφριντ Λάιμπνιτς, προτιμούσε αυτό το είδος ερμηνείας, το οποίο υποδηλώνει ότι ο χρόνος δεν είναι πραγματικός αλλά δημιουργείται μέσα στον εγκέφαλό μας. Βρισκόμαστε λοιπόν απέναντι σε ένα μεγάλο αίνιγμα: είναι ο χρόνος πραγματικός;
Υπάρχει ο χρόνος;
Οι φυσικοί και οι φιλόσοφοι εξακολουθούν να βρίσκονται σε πολύ μεγάλη αντιπαράθεση σχετικά με αυτό το ζήτημα, το οποίο η Κβαντομηχανική μπερδεύει ακόμη περισσότερο. Μια από τις βασικές αιτίες είναι ότι οι απαντήσεις που θα δοθούν θα μπορούσαν να μας οδηγήσουν σε μια «θεωρία των πάντων» η οποία θα εξηγεί όλα τα σωμάτια και τις δυνάμεις της Φύσης.
Υπάρχει όμως και ένα άλλο ερώτημα που ελλοχεύει. Αν ο χρόνος είναι πραγματικός, από πού προήλθε; Ως πρόσφατα οι περισσότεροι φυσικοί θεωρούσαν ότι δημιουργήθηκε στη Μεγάλη Εκρηξη, όταν γεννήθηκαν η ύλη, η ενέργεια και το ίδιο το Διάστημα.
Οποιαδήποτε αντίληψη ότι ο χρόνος υπήρχε πριν από τη Μεγάλη Εκρηξη θεωρείτο λανθασμένη. Σήμερα ωστόσο δεν είναι και τόσο βέβαιοι. «Δεν έχουμε λόγο να ισχυριστούμε ότι το Σύμπαν και ο χρόνος ξεκίνησαν στη Μεγάλη Εκρηξη και ότι δεν είχαν κάποιο είδος προϊστορίας» λέει ο Σον Κάρολ του Ινστιτούτου Τεχνολογίας της Καλιφόρνιας στην Πασαντίνα. «Και οι δύο επιλογές βρίσκονται εξίσου στο τραπέζι και προσωπικά είμαι υπέρ της ιδέας ότι το Σύμπαν διαρκεί από πάντα».
Οι θεωρίες των χορδών είναι αυτές που οδήγησαν σε αυτή την επανεκτίμηση των πραγμάτων. Σε αυτές τις υποθετικές προεκτάσεις της θεμελιώδους Φυσικής, η πραγματικότητα αποτελείται από περισσότερες διαστάσεις από τις γνωστές μας τέσσερις.
Αν και δεν μπορούμε να αντιληφθούμε άμεσα αυτές τις άλλες σφαίρες, προσφέρουν χώρους για την ύπαρξη εναλλακτικών συμπάντων. Τα σύμπαντα αυτά βλασταίνουν το ένα μέσα από το άλλο σε μια διαρκή αλληλουχία μεγάλων εκρήξεων, κάτι το οποίο σημαίνει ότι το Σύμπαν μας γεννήθηκε από κάποιο άλλο και άρα ο χρόνος υπήρχε πριν από τη δική μας Μεγάλη Εκρηξη.
Η απάντηση στην ακτινοβολία υποβάθρου
Τα προηγούμενα σύμπαντα ενδέχεται να έχουν αφήσει ενδείξεις της ύπαρξής τους μέσα στο δικό μας.
Το 2008 ο κ. Κάρολ και οι συνάδελφοί του υποστήριξαν ότι ιδιομορφίες που παρατηρούνται στην ακτινοβολία που έχει αφήσει πίσω της η Μεγάλη Εκρηξη ίσως αποτελούν την «υπογραφή» προηγούμενων συμπάντων. Πέρυσι ο Ρότζερ Πένροουζ του Πανεπιστημίου της Οξφόρδης και ο Βάχε Γκουρζαντιάν του Πανεπιστημίου του Γερεβάν στην Αρμενία προχώρησαν ακόμη περισσότερο και υποστήριξαν ότι τα κυκλικά μοτίβα σε αυτή την κοσμική ακτινοβολία υποβάθρου (CMB) αποτελούν ένδειξη πρότερων συμπάντων και μεγάλων εκρήξεων. Θα έχουμε μια ευκαιρία να τεστάρουμε αυτές τις ιδέες σε λίγα χρόνια, όταν ο δορυφόρος Planck του Ευρωπαϊκού Οργανισμού Διαστήματος (ESA) θα ολοκληρώσει τον χάρτη της κοσμικής ακτινοβολίας υποβάθρου.
Προς το παρόν απλώς δεν υπάρχει τρόπος να ξεφύγουμε από τη σατανική δυσκολία αυτών των ερωτημάτων, ούτε να μπορέσουμε να συλλάβουμε το βάθος που θα προσφέρουν κάποτε οι απαντήσεις τους στις γνώσεις μας. Τώρα, περισσότερο από ποτέ, θα πρέπει να παραδεχθούμε την άγνοιά μας σχετικά με τον χρόνο.
πηγή
της Amanda Gefter
Προχωρήστε μερικά βήματα προς τα εμπρός, κάντε μεταβολή και γυρίστε ξανά πίσω.
Κανένα πρόβλημα. Τώρα αφήστε να περάσουν μερικά δευτερόλεπτα και ύστερα κάντε μεταβολή και προσπαθήστε να γυρίσετε ξανά πίσω μερικά δευτερόλεπτα στον χρόνο. Αδύνατον; Φυσικά. Οπως ξέρουμε πολύ καλά, ο χρόνος, αντίθετα από τον χώρο, έχει μόνο μία κατεύθυνση – κυλάει από το παρελθόν προς το μέλλον και ποτέ αντίστροφα.
Οι φυσικοί νόμοι πάνε μπρος – πίσω
Ολα αυτά φαίνονται σαν να αποτελούν τη φυσική ροή των πραγμάτων, αν όμως κοιτάξετε προσεκτικά στη Φύση θα δείτε ότι δεν είναι έτσι. Μια ενδελεχής έρευνα των νόμων της Φυσικής δεν αποκαλύπτει ένα τέτοιου είδους «βέλος» του χρόνου. Για παράδειγμα, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε τους νόμους της κίνησης του Νεύτωνος για να υπολογίσετε από πού πετάχτηκε μια μπάλα από το παρελθόν, καθώς και το πού θα προσγειωθεί στο μέλλον. Οσον αφορά δε τα σωματίδια, οι νόμοι και οι δυνάμεις που κυβερνούν τη συμπεριφορά τους δεν αλλάζουν αν αντικαταστήσετε το μέλλον με το παρελθόν.
«Το πραγματικά παράξενο είναι ότι οι νόμοι της Φυσικής, οι οποίοι οπωσδήποτε θα πρέπει να είναι υπεύθυνοι γι’ αυτό που βλέπουμε στον κόσμο, μπορούν να λειτουργήσουν εξίσου καλά τόσο προς τα εμπρός όσο και προς τα πίσω στον χρόνο» λέει ο Ντιν Ρικλς, φιλόσοφος της Επιστήμης στο Πανεπιστήμιο του Σίδνεϊ της Αυστραλίας. «Δεν θα έπρεπε να υπάρχει βέλος».
Αν το βέλος του χρόνου δεν υπάρχει στους νόμους της Φυσικής, από πού προέρχεται; Μια σημαντική ένδειξη έρχεται από τις πολύπλοκες αλληλεπιδράσεις μεταξύ μεγάλων αριθμών σωματιδίων. Κάθε αντικείμενο που βλέπετε γύρω σας, συμπεριλαμβανομένου του εαυτού σας, αποτελείται από ένα τεράστιο σύνολο σωματιδίων. Τα σωματίδια αυτά δεν κάθονται απλώς σε ένα σημείο – αλλάζουν διαρκώς θέση και διάταξη.
Η λακκούβα «παγώνει» τον χρόνο;
Σε κάθε μακροσκοπικό σύστημα – ας πούμε, σε μια λακκούβα με νερό ή σε έναν κρύσταλλο πάγου – οι φυσικοί αποδίδουν μια εντροπία. Η εντροπία αντανακλά τον αριθμό των τρόπων με τους οποίους μπορείτε να αναδιατάξετε τα σωματίδια που αποτελούν ένα σύστημα χωρίς να αλλάξετε τη συνολική του εμφάνιση. Μια λακκούβα με νερό μπορεί να φτιαχτεί αν τοποθετήσετε μόρια νερού με έναν τεράστιο αριθμό τρόπων, κάτι το οποίο σημαίνει ότι πρόκειται για ένα σύστημα υψηλής εντροπίας. Ενας κρύσταλλος πάγου, από την άλλη πλευρά, πρέπει να έχει πολύ συγκεκριμένη διάταξη και επειδή οι τρόποι για να επιτευχθεί αυτό είναι λιγότεροι, έχει χαμηλή εντροπία.
Από την άποψη της καθαρής στατιστικής τα συστήματα με υψηλή εντροπία είναι πιθανότερα απ’ ό,τι αυτά με χαμηλή εντροπία, εφόσον οι τρόποι με τους οποίους μπορούν να παραχθούν είναι πολύ περισσότεροι. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο σε θερμοκρασίες που είναι αρκετά υψηλές ώστε να επιτρέψουν στα μόρια να πάρουν νέες θέσεις θα δείτε πάντα τον πάγο να μετατρέπεται σε νερό, ενώ δεν θα δείτε ποτέ μια λακκούβα με νερό να κρυσταλλοποιείται αυθόρμητα σε πάγο. Αντιθέτως, αν παρακολουθούσατε μια ταινία και βλέπατε μια σκηνή όπου μια λακκούβα με νερό ξαφνικά παγώνει σε μια ζεστή ημέρα θα υποθέτατε ότι η ταινία παιζόταν αντίστροφα – ότι ο χρόνος κινούνταν προς τα πίσω.
Αν και η εντροπία αποτελεί ένα στατιστικό και όχι θεμελιώδες φαινόμενο, αυτή είναι αρκετή για να οδηγήσει στη γέννηση ενός σημαντικού στυλοβάτη της Φυσικής: του δεύτερου νόμου της Θερμοδυναμικής. Σύμφωνα με αυτόν τον νόμο, η εντροπία του Σύμπαντος δεν μπορεί ποτέ να μειωθεί. Και εδώ, μπορεί να σκεφθείτε, βρίσκεται το κλειδί για το βέλος του χρόνου – η σταθερή πορεία από τη χαμηλή εντροπία στην υψηλή είναι αυτό το οποίο αντιλαμβανόμαστε ως το πέρασμα από το παρελθόν στο μέλλον.
Μακάρι τα πράγματα να ήταν τόσο εύκολα. Δυστυχώς ο δεύτερος νόμος δεν εξηγεί στην πραγματικότητα το βέλος του χρόνου. Απλώς λέει ότι οι καταστάσεις υψηλής εντροπίας είναι πιο πιθανές από τις καταστάσεις χαμηλής εντροπίας. Ο χρόνος δεν εμφανίζεται πουθενά, κάτι το οποίο σημαίνει ότι ο κόσμος σε πέντε λεπτά από τώρα θα έχει πιθανότατα υψηλότερη εντροπία, αλλά το ίδιο θα είχε και ο κόσμος πριν από πέντε λεπτά.
Γιατί το Σύμπαν δεν είναι πληκτικό
Ο μόνος τρόπος για να εξηγήσουμε το βέλος του χρόνου λοιπόν είναι να θεωρήσουμε ότι το Σύμπαν απλώς έτυχε να ξεκινήσει από μια κατάσταση εξαιρετικά απίθανα χαμηλής εντροπίας. Αν αυτό δεν συνέβαινε, ο χρόνος θα είχε κολλήσει και τίποτε ενδιαφέρον, όπως εμείς, δεν θα είχε προκύψει ποτέ. «Το βέλος του χρόνου εξαρτάται από το γεγονός ότι το Σύμπαν ξεκίνησε από μια πολύ ιδιόμορφη κατάσταση» λέει ο φυσικός Κάρλο Ροβέλι του Κέντρου Θεωρητικής Φυσικής στη Μασσαλία της Γαλλίας. «Αν είχε ξεκινήσει σε μια τυχαία κατάσταση δεν θα υπήρχε τίποτε για να ξεχωρίζουμε το μέλλον από το παρελθόν».
Πράγματι, η παρατήρηση αποδεικνύει ότι το Σύμπαν ξεκίνησε σε μια κατάσταση χαμηλής εντροπίας. Η ακτινοβολία που έχει απομείνει από τη Μεγάλη Εκρηξη προσφέρει ένα στιγμιότυπο του Σύμπαντος σε βρεφικό στάδιο. Δείχνει ότι κοντά στη στιγμή της έναρξης του χρόνου η ύλη και η ακτινοβολία είχαν εξαπλωθεί υπερβολικά ομαλά στο Διάστημα.
Εκ πρώτης όψεως αυτό μοιάζει με κατάσταση υψηλής εντροπίας – ώσπου όμως να λάβουμε υπόψη τη βαρύτητα.
Η βαρύτητα πάντα θέλει να στριμώχνει τα πράγματα μαζί, επομένως σε ένα σύστημα που κυβερνάται από τη βαρύτητα μια μαύρη τρύπα αποτελεί μια πολύ πιο πιθανή κατάσταση και έχει υψηλότερη εντροπία από μια ομαλή κατανομή. Αυτή η χαμηλής εντροπίας ομαλότητα είναι εκπληκτικά απίθανη – πώς λοιπόν σταθήκαμε τόσο τυχεροί; «Αν μπορέσουμε να εξηγήσουμε το παρελθόν της χαμηλής εντροπίας, τότε θα έχουμε σε μεγάλο βαθμό λύσει το πρόβλημα του βέλους του χρόνου» λέει ο κ. Ρικλς.
Πληθωριστικά διλήμματα
Οι κοσμολόγοι έχουν μια ερμηνεία για την ομαλότητα που βλέπουμε στον νεογέννητο κόσμο. Στο πρώτο κλάσμα ενός δευτερολέπτου μετά την έναρξη του χρόνου το Σύμπαν υπέστη μια σύντομη αλλά δραματική έκρηξη επέκτασης, γνωστή ως «πληθωρισμός», η οποία τέντωσε τον χώρο σαν φύλλο από λάστιχο ισιώνοντας κάθε «ζαρωματιά» του.
Ο πληθωρισμός φαίνεται ότι έλυσε το δίλημμα. Αν το εξετάσουμε καλύτερα όμως, απλώς «σπρώχνει» το πρόβλημα πιο πίσω. Για να γίνει ο πληθωρισμός με τον κατάλληλο τρόπο ώστε να παραγάγει το Σύμπαν μας το πεδίο που τον κινούσε, γνωστό ως πληθωριστικό πεδίο, θα πρέπει να είχε ορισμένες αξιοσημείωτα απίθανες ιδιότητες. Ετσι, ενώ το πληθωριστικό πεδίο εξηγεί το μυστήριο του χαμηλής εντροπίας Σύμπαντος, αυτό το ίδιο έχει χαμηλή εντροπία. Πώς απαντούν οι φυσικοί σε αυτό;
Μια πιθανότητα είναι ο πληθωρισμός να μη συντελείται μόνο μία φορά. Ας πούμε ότι το πληθωριστικό πεδίο ξεκίνησε σε μια χαοτική κατάσταση υψηλής εντροπίας – ένα πολύ πιθανότερο σενάριο – έτσι ώστε οι ιδιότητές του να διαφέρουν από μέρος σε μέρος. Ο πληθωρισμός χαμηλής εντροπίας που οδήγησε στο ομαλό Σύμπαν μας και άρα στο βέλος του χρόνου μας θα ήταν σε αυτή την περίπτωση μόνο μια τυχαία κουκκίδα σε ένα μεγαλύτερο πεδίο υψηλής εντροπίας. Κάποια κομμάτια αυτού του πεδίου θα είχαν τις κατάλληλες συνθήκες για να παραγάγουν ένα σύμπαν σαν το δικό μας, ενώ άλλα θα παρέμειναν στείρα ή θα παρήγαν άλλα σύμπαντα.
Λύση το πολυσύμπαν
Στην πραγματικότητα η Φυσική του πληθωριστικού πεδίου εγγυάται ότι υπάρχουν πάντα αρκετά υπολείμματα για τη δημιουργία περισσότερων συμπάντων – οδηγώντας αναπόφευκτα σε ένα άπειρο πολυσύμπαν.
Αρκετά στοιχεία τώρα συγκλίνουν προς το πολυσύμπαν, οδηγώντας πολλούς κοσμολόγους στο να αρχίσουν να παίρνουν την ιδέα στα σοβαρά. Σε ένα πολυσύμπαν κάποια σύμπαντα θα έχουν βέλη χρόνου ενώ πολύ περισσότερα δεν θα έχουν. Δεν θα πρέπει να μας εκπλήσσει το γεγονός ότι βρισκόμαστε σε ένα που έχει, εφόσον φαίνεται ότι αυτό είναι το μοναδικό είδος σύμπαντος που μπορεί να οδηγήσει στη ζωή. «Αυτό είναι το αγαπημένο μου σενάριο» λέει ο Σον Κάρολ, φυσικός στο Ινστιτούτο Τεχνολογίας της Καλιφόρνιας στην Πασαντίνα. «Ακόμη δεν έχει πιάσει εντελώς, ελπίζω όμως ότι σύντομα όλοι θα πιστεύουν ότι είναι απόλυτα προφανές».
Ακόμη όμως και αν το πολυσύμπαν μπορεί να εξηγήσει το βέλος του χρόνου, πολλά μυστήρια παραμένουν άλυτα. Για παράδειγμα, πώς συνάδει ο δεύτερος νόμος προς την κβαντική φύση του Σύμπαντος; Τα κβαντικά συστήματα φαίνονται να επιδεικνύουν ένα δικό τους βέλος, περιγράφονται πάντα από υπερθέσεις πιθανών καταστάσεων μέχρις ότου μια μέτρηση μυστηριωδώς επιλέξει μια μοναδική κατάσταση – διαδικασία η οποία φαίνεται να είναι μη αναστρέψιμη. Η Νευροεπιστήμη θέτει επίσης τα δικά της μυστήρια: γιατί ο ανθρώπινος εγκέφαλος θυμάται μόνο το παρελθόν και όχι το μέλλον;
«Η κατανόησή μας για το πώς το βέλος του χρόνου εκδηλώνεται πραγματικά σε διάφορες περιστάσεις – στην εξέλιξη, στη γήρανση, στη μνήμη, στην αιτιότητα, στην πολυπλοκότητα – εξακολουθεί να περιορίζεται από ένα ευρύ φάσμα αναπάντητων ερωτημάτων» λέει ο κ. Κάρολ.
Ας ελπίσουμε ότι οι φυσικοί θα έχουν περισσότερες απαντήσεις στο μέλλον – υπό την προϋπόθεση φυσικά ότι κάτι τέτοιο υπάρχει.
πηγή
του Μarcus Chown
Εύκολα μπορεί να πει κανείς ότι το ταξίδι στον χρόνο ανήκει μόνο στη σφαίρα της επιστημονικής φαντασίας. Στο κάτω κάτω ο Χ. Τζ. Γουέλς έγραψε τη «Μηχανή του χρόνου» στα τέλη του 19ου αιώνα και ακόμη κανένας δεν έχει φτιάξει μια τέτοια μηχανή που να λειτουργεί. Μην απογοητεύεστε ωστόσο: εξακολουθούμε να κάνουμε ανακαλύψεις που ίσως μας δείξουν τον δρόμο προς τα εμπρός – ή προς τα πίσω.
Το ταξίδι στον χρόνο είναι εγγενές στις βασικές αρχές της Γενικής Σχετικότητας. Η θεωρία του Αϊνστάιν προβλέπει ότι ο χρόνος κυλάει πιο αργά σε ισχυρή βαρύτητα, επομένως γερνάτε πιο αργά αν ζείτε σε μια μονοκατοικία από ό,τι σε έναν ουρανοξύστη: όταν βρίσκεστε πιο κοντά στο έδαφος, βρίσκεστε σε οριακά ισχυρότερη βαρύτητα. Για να φτιάξετε λοιπόν μια μηχανή του χρόνου, πρέπει απλώς να συνδέσετε δύο περιοχές στις οποίες ο χρόνος κυλάει με διαφορετική ταχύτητα.
Ας πάρουμε ως παράδειγμα τη Γη και την άμεση εγγύτητα μιας μαύρης τρύπας, όπου η ισχυρή βαρύτητα κάνει τον χρόνο να κυλά υπερβολικά αργά. Ας πούμε ότι θέτετε σε λειτουργία δύο ρολόγια στα δύο αυτά σημεία τη Δευτέρα. Οταν φθάσει η Παρασκευή στη Γη, στη μαύρη τρύπα θα είναι ακόμη Τετάρτη. Αν λοιπόν μπορούσατε να ταξιδέψετε στιγμιαία από τη Γη κοντά στη μαύρη τρύπα, θα ταξιδεύατε από την Παρασκευή πίσω στη Δευτέρα. Και να το – ταξίδι στον χρόνο!
Σκουληκότρυπες: κάτι σαν το μετρό;
Το ερώτημα είναι: Μπορείτε; Ναι – κατ’ αρχήν. Σύμφωνα με την κβαντική θεωρία η δομή του χωροχρόνου αποτελείται από ένα κουβάρι από υπο-μικροσκοπικές συντομεύσεις που ενώνουν τον χώρο και τον χρόνο και είναι γνωστές ως σκουληκότρυπες. Αν κάνατε λίγα βήματα μέσα σε ένα τέτοιο τούνελ, μπορεί να βγαίνατε έτη φωτός μακριά, στην άλλη πλευρά του Γαλαξία, ή μερικά χρόνια πίσω στο παρελθόν ή μπροστά στο μέλλον. Είναι πιθανό τα σωματίδια-φαντάσματα που ονομάζονται νετρίνα να επιτελούν ήδη ένα τέτοιο κατόρθωμα.
Για εμάς τους υπόλοιπους ωστόσο θα πρέπει προηγουμένως να λυθούν μερικά πρακτικά προβλήματα. Για να χρησιμοποιήσετε μια σκουληκότρυπα για ένα ταξίδι στον χρόνο, αυτή θα πρέπει να ενώνει τους χρόνους και τα μέρη ανάμεσα στα οποία θέλετε να ταξιδέψετε: αυτό σημαίνει ότι θα πρέπει με κάποιον τρόπο να συνδέσετε τη μία άκρη της στην κοντινότερη μαύρη τρύπα.
Ακόμη και αν το καταφέρετε, θα εξακολουθήσετε να έχετε κάποια θέματα: θα πρέπει να μεγεθύνετε την κβαντικής κλίμακας σκουληκότρυπα σε μικροσκοπικό μέγεθος και να βρείτε έναν τρόπο να διατηρήσετε την είσοδο και την έξοδό της ανοιχτές. Πράγμα δύσκολο, αφού οι σκουληκότρυπες είναι καταληκτικά ασταθείς και κλείνουν μέσα σε κλάσματα δευτερολέπτου. Για να τις κρατήσετε ανοιχτές, θα χρειαστείτε ένα υποθετικό είδος ύλης με απωθητική βαρύτητα. Δεν γνωρίζουμε αν υπάρχει τέτοια εξωτική ύλη με αρκετή ισχύ. Αυτό όμως το οποίο γνωρίζουμε είναι ότι για να δημιουργηθεί μια σήραγγα με στόμιο διαμέτρου περίπου ενός μέτρου – αρκετά πλατύ δηλαδή ώστε να μπορεί να ταξιδέψει κάποιος μέσα από αυτό – θα πρέπει να χρησιμοποιήσετε τη συνολική ενέργεια που παράγει ένα μεγάλο ποσοστό των άστρων στον γαλαξία μας σε έναν χρόνο.
Παρά την τόση προσπάθεια ωστόσο μια τέτοια μηχανή δεν θα μας πήγαινε ποτέ πίσω στις μεγάλες στιγμές της Ιστορίας. Αν βρούμε μια σκουληκότρυπα, αυτή θα είναι εξ ορισμού η πρώτη στιγμή του παρελθόντος στην οποία θα μπορούν να φθάσουν οι ταξιδιώτες του χρόνου. Αν λοιπόν ονειρεύεστε να πάτε για σαφάρι δεινοσαύρων, έχετε μόνο μία επιλογή: βρείτε μια μηχανή του χρόνου που άφησαν κάποιοι εξωγήινοι στη Γη πριν από τουλάχιστον 65 εκατομμύρια χρόνια.
Το «παράδοξο του παππού»
Παρ’ όλα αυτά μπορούμε να κάνουμε μερικά ενδιαφέροντα πράγματα με τη δική μας μηχανή του χρόνου. Από τη στιγμή που θα τη φτιάξουμε, για παράδειγμα, οι μελλοντικοί πολιτισμοί θα μπορούν να έρχονται πίσω και να μας επισκέπτονται. Αυτό ανοίγει μια ενδιαφέρουσα προοπτική: μπορεί κάποιος να έρθει πίσω και να σκοτώσει έναν πρόγονό του, κάνοντας αδύνατη τη δική του ύπαρξη; Αυτή είναι μια από τις διασημότερες σπαζοκεφαλιές του ταξιδιού στον χρόνο, το λεγόμενο «παράδοξο του παππού». Και φαίνεται ότι η κβαντική φυσική μπορεί να έχει μιαν απάντηση.
Χρόνια τώρα οι κβαντικοί φυσικοί «τηλεμεταφέρουν» σωματίδια αντιγράφοντας τις πληροφορίες που περιγράφουν ένα σωματίδιο και επικολλώντας τες σε ένα άλλο, πιο μακρινό. Τον περασμένο Ιανουάριο ο Σεθ Λόιντ του Ινστιτούτου Τεχνολογίας της Μασαχουσέτης και ο Εφραίμ Στάινμπεργκ του Πανεπιστημίου του Τορόντο έδειξαν ότι οι κανόνες της κβαντομηχανικής επιτρέπουν αυτό το είδος της τηλεμεταφοράς όχι μόνο στον χώρο αλλά και στον χρόνο. Επειδή οι κβαντικές καταστάσεις σωματιδίων όπως τα φωτόνια και τα ηλεκτρόνια επηρεάζονται από τις μετρήσεις που θα γίνουν στο μέλλον τους, το ταξίδι στον χρόνο είναι φυσιολογικό στον κβαντικό κόσμο.
Τα πειράματα του Λόιντ και του Στάινμπεργκ έδειξαν ότι, τουλάχιστον με τα φωτόνια, η μηχανική του ταξιδιού στον χρόνο συνωμοτεί ώστε να διατηρήσει τις οικείες έννοιες του αιτίου και του αιτιατού. Στέλνουν τα φωτόνια να ταξιδέψουν πίσω στον χρόνο και στη συνέχεια αντιστρέφουν την πολικότητά τους. Αυτή η αντιστροφή αντιστοιχεί με την είσοδο του φωτονίου σε μια κατάσταση η οποία σημαίνει ότι αρχικά δεν θα μπορούσε να είχε ταξιδέψει πίσω στον χρόνο: η νέα κατάσταση «σκοτώνει» την προηγούμενη. Εξαιτίας των πιθανοτήτων που εμπλέκονται στις κβαντικές μετρήσεις, υπήρχε πάντα μια περίπτωση κάποια από τις δύο διαδικασίες να μη συνέβαινε. Ο Λόιντ και ο Στάινμπεργκ διαπίστωσαν πως όταν στέλνουν το φωτόνιο να σκοτώσει τον «παππού» του είτε το ταξίδι στον χρόνο είτε η αντιστροφή της πολικότητας πάντοτε αποτύγχαναν.
Αυτό είναι ένα παράδειγμα αυτού που ο Στίβεν Χόκινγκ του Πανεπιστημίου του Κέιμπριτζ αποκαλεί χρονολογική προστασία. Οπως δείχνει επίσης η δυσκολία της κατασκευής μιας μηχανής του χρόνου μέσω σκουληκότρυπας, οι νόμοι της Φυσικής φαίνονται αποφασισμένοι να διατηρήσουν τους κανόνες του αιτίου και του αιτιατού της κοινής λογικής. Παρ’ όλα αυτά η πόρτα για το ταξίδι στον χρόνο εξακολουθεί να παραμένει ερμητικά… ανοιχτή.
πηγή
Δείτε την συνέχεια των σχετικών άρθρων ΕΔΩ
.jpeg)
Δεν υπάρχουν σχόλια:
Δημοσίευση σχολίου