Ταξίδι στο Χρόνο, μέρος Ι

 «Αργά, βασανιστικά ο χρόνος κυλά

αφήνοντας  πίσω του μόνο νεκρούς και χώμα… »

*Προτού ξεκινήσετε την ανάγνωση του άρθρου, σας συμβουλεύω το εξής: Μην πατάτε πάνω στα links την πρώτη φορά που θα το διαβάσετε- θα κουραστείτε και θα χάνετε διαρκώς το νόημα. Μετά την ολοκλήρωση της ανάγνωση  του άρθρου μεταβείτε σε όποια links σας φαίνονται πιο ενδιαφέροντα-  εκεί θα βρείτε επιπλέον πληροφορίες.
Και, τέλος, ακόμα κι αν κουραστείτε, σας προτρέπω να μην σταματήσετε την ανάγνωση. Αξίζει να διαβάσετε ως το τέλος, σας το υπόσχομαι... *

Χρόνος: σχετικός όσο τίποτε άλλο, αλλά συνάμα κι ο απόλυτος χρονομέτρης.

Από τη μυθολογία των αρχαίων Ελλήνων, μέχρι τη ρουτίνα του 21^ου αιώνα, ο χρόνος έχει πρωταγωνιστικό ρόλο στις ζωές μας. Τις ορίζει, τις καθορίζει, τις ντύνει κάθε στιγμή με το πέπλο του, τις πνίγει τελικά μέσα στην ανυπαρξία.

-Κρατηθείτε γερά. Ένα ταξίδι στο χρόνο ξεκινά… Είσαστε, άραγε, έτοιμοι ;  

 

Εν αρχή, πρέπει να γίνει ένας πολύ σημαντικός διαχωρισμός:

Άλλο ο βιοψυχολογικός Χρόνος και άλλο ο Φυσικός (διαστατικός)  Χρόνος.

Ο πρώτος, αναφέρεται στο πώς αισθανόμαστε εμείς το χρόνο κάθε στιγμή.

Όλοι έχουμε παρατηρήσει πως ορισμένες φορές ο χρόνος μάς φαίνεται να κυλά πολύ γρήγορα, ενώ κάποιες άλλες περνά βασανιστικά αργά.

Ο Einstein είχε πει: «Βάλε έναν άντρα για ένα λεπτό δίπλα σε μια όμορφη γυναίκα, και θα του φανεί πως κράτησε μόνο λίγα δευτερόλεπτα. Βάλε τον για ένα λεπτό πάνω στο καυτό μάτι της κουζίνας και θα του φανεί σαν αιώνας»

Ο βιοψυχολογικός χρόνος λοιπόν, εξαρτάται (όπως μαρτυρά και το όνομά του) από την ψυχολογία μας σε μια ορισμένη στιγμή (πχ, όταν βιαζόμαστε στο δρόμο, νιώθουμε το χρόνο να τρέχει σαν τρελός, ενώ όταν βαριόμαστε ο χρόνος δεν περνάει με τίποτα) .

Αντίθετα, ο Φυσικός Χρόνος, αδιαφορεί για την ψυχολογική μας κατάσταση. Το μόνο που τον ενδιαφέρει είναι η ταχύτητά μας.

Σας φαίνεται περίεργο ε;

Είναι!

Κάπου εδώ έρχεται μια –σύντομη ,σας το υπόσχομαι- ιστορική αναδρομή :

Μέχρι τις αρχές του 20^ου αιώνα, είχε επικρατήσει η Νευτωνική άποψη για το χρόνο: «Ο χρόνος είναι απόλυτος και υπάρχει ένας Παγκόσμιος Χρόνος».

Είναι ο χρόνος που έχουμε στα ρολόγια μας, ο χρόνος που ρυθμίζει τα ραντεβού μας, ο χρόνος που ορίζει πόση ώρα θα κάνουμε διάλειμμα για τσιγάρο στη δουλειά, ο χρόνος που χρησιμοποιούσαμε στο Λύκειο για να λύσουμε διάφορα προβλήματα Μηχανικής.

Με απλά λόγια, ο οικείος σε μας χρόνος, όπου ένα δευτερόλεπτο είναι πάντα το ίδιο και κρατάει ακριβώς ένα δευτερόλεπτο.

Αυτή η άποψη περί χρόνου άλλαξε άρδην με τη διατύπωση της Ειδικής Θεωρίας της Σχετικότητας, στα 1905, όπου ο Einstein εισήγαγε πλέον το χρόνο ως διάσταση (στην ουσία ο Minkowski ανάπτυξε το μοντέλο του τετραδιάστατου σύμπαντος) και είπε πως και ο φυσικός χρόνος είναι σχετικός:

Ο χρόνος εξαρτάται από την ταχύτητα( και την επιτάχυνση) του αντικειμένου.

Απέδειξε δηλαδή πως ο χρόνος κυλά διαφορετικά για έναν επιβάτη ενός τρένου που κινείται με 300χλμ/ώρα και διαφορετικά για κάποιον πεζό που κινείται με 3χλμ/ώρα. Ο ελαστικός αυτός  χρόνος (ιδιοχρόνος) δε γίνεται αντιληπτός με τις ανθρώπινες αισθήσεις ,εξ’ ου και η δυσπιστία που υπήρξε στην αρχή από τους υπόλοιπους επιστήμονες . Έχει όμως  επιβεβαιωθεί με διάφορα πειράματα πλέον,  πως πράγματι ο χρόνος είναι σχετικός και ελαστικός. (πχ πείραμα των Χάφελε-Κήτινγκ  με υψηλής ακρίβειας ατομικά ρολόγια , 1971)

Η επανάσταση που έφερε αυτή η ανακάλυψη ήταν πρωτόγνωρη.

Ο ακρογωνιαίος λίθος της Φυσικής, η Νευτώνιος Μηχανική, είχε μετατραπεί σε λιθαράκι και τη θέση της έπαιρνε πλέον η Σχετικότητα ( η οποία, παρεμπιπτόντως,  αν κάποια μέρα διαψευσθεί, θα έχουμε πολύ σοβαρό πρόβλημα, καθώς θα αναθεωρήσουμε όσα πιστεύουμε για το εύρος των γνώσεών μας πάνω στα φυσικά-συμπαντικά φαινόμενα) .

Η ιστορική αναδρομή τελείωσε και τώρα ,οι περισσότεροι απορείτε: so what?

Κοινώς: «Και τι με κόφτει εμένα για τον ιδιοχρόνο και για τη Σχετικότητα ρε μάστορα, από τη στιγμή που δεν τα αντιλαμβάνομαι  αυτά με τις αισθήσεις μου;»

 (οκ, ξέρω, δε θα το πείτε αυτό, αλλά μ’ αρέσει να φαντάζομαι πως έχω αντιρρησίες-μπούφους αναγνώστες)

Μα, είναι προφανές: Τώρα ,λοιπόν, αγαπητοί μου φίλοι, ανοίγει και «με τη βούλα» ο δρόμος για  το ταξίδι στο χρόνο. Δεν πρόκειται πλέον για «Επιστημονική Φαντασία» ,πρόκειται απλά για «τεχνική δυσκολία». Και, πιστέψτε με, είναι τεράστια η διαφορά μεταξύ των δύο…

Ας παραποιήσουμε λίγο το «Παράδοξο των Διδύμων».

Ας υποθέσουμε πως σε 1000 χρόνια από τώρα, το 3010μΧ, θα έχει κατασκευαστεί ένα διαστημικό μέσο το οποίο μπορεί να κινηθεί με ταχύτητα 296.000 χλμ/δευτερόλεπτο (το 99% της ταχύτητας του φωτός).

Ο μελλοντικός αστροναύτης θα πάει μια βόλτα μέχρι ένα κοντινό άστρο που απέχει 10 έτη φωτός. Όταν φτάσει στο άστρο, κάνει αμέσως αναστροφή και οδεύει ξανά προς τη Γη. Φτάνοντας στη Γη, το πρώτο πράγμα που κάνει είναι να πάρει μια εφημερίδα (ακόμα βάζουν DVD μέσα…) και να δει την ημερομηνία. Έντρομος συνειδητοποιεί πως βρίσκεται στο έτος 3031μΧ ! Μα πώς είναι δυνατό; Το ρολόι που είχε μαζί στο διαστημόπλοιο έδειχνε πως είχαν περάσει μόνο 3 χρόνια!

Αυτό σημαίνει πως ο αστροναύτης μας είχε ταξιδέψει 17 χρόνια μπροστά στο μέλλον της Γης!

- Όσοι δεν ξέρατε το Παράδοξο των Διδύμων κλείστε τα στόματα και σκουπίστε τα σάλια. Θα εξηγήσω ευθύς αμέσως –

Ο μελλοντικός αστροναύτης βίωσε μέσα στον πύραυλο αυτό που χαρακτηρίζουμε ως «διαστολή του χρόνου».

Κινούμενος με τόσο μεγάλη ταχύτητα, κατάφερε να στρεβλώσει το χωρόχρονο γύρω του, όπως μια τορπίλη δημιουργεί περιδινισμούς  γύρω της όταν ταξιδεύει με ταχύτητα μέσα στο νερό. Ο χρόνος για τον αστροναύτη μας κυλούσε πολύ πιο αργά απ’  ότι για έναν ακίνητο παρατηρητή. Αν είχαμε, δε, τη δυνατότητα να τον ακούμε να μιλάει μέσα από την άκατο, δε θα καταλαβαίναμε λέξη από όσα θα έλεγε, καθώς θα ήταν σα να ακούμε μια κασέτα παιγμένη σε fast forward !

 

Όμως, για να είμαστε απόλυτα ακριβείς, όλοι μας κάνουμε μικρά ταξίδια στο χρόνο και μάλιστα καθημερινά!

Όταν οδηγούμε το αυτοκίνητό μας με 80χλμ/ώρα (ελπίζω εκτός κατοικημένης περιοχής, γιατί αλλιώς είστε και παράνομοι και επικίνδυνοι) , ο χρόνος περνάει για μας απειροελάχιστα πιο αργά απ’ ότι για τον πεζό που περιμένει στη στάση του λεωφορείου. Αυτή η διαφορά, αν και ανεπαίσθητη, υπάρχει! Και, αν ήμασταν ηλεκτρόνια (μια παρομοίωση που έχω ξανακάνει στο παρελθόν) , πιστέψτε με πως η διαφορά θα μας φαινόταν τεράστια!

Επομένως, όλοι μας έχουμε υπάρξει «μικροί ταξιδευτές στο μέλλον».

Το ερώτημα που γεννάται (ελπίζω) σε αυτό το σημείο είναι το εξής:

-«Εντάξει, στο μέλλον μπορεί κάποια στιγμή να ταξιδέψουμε, αφού ξέρουμε τον τρόπο. Στο παρελθόν όμως; »

Και εδώ ξεκινάει το περιπετειώδες ταξίδι μας στο μαγικό κόσμο της Αστροφυσικής, των μαθηματικών, της Γενικής Σχετικότητας αλλά και της Φαντασίας!

Για το ταξίδι στο παρελθόν θα χρειαστεί κάτι περισσότερο από έναν πύραυλο που κινείται με την ταχύτητα του φωτός. Κι αυτό γιατί ,προς οποιαδήποτε κατεύθυνση κι αν ταξιδέψουμε, πάντα το μόνο που θα καταφέρνουμε θα είναι μικρά ταξίδια στο μέλλον.

Πώς λοιπόν να γυρίσεις πίσω, σε αυτό που (θεωρητικά) έχει ήδη συμβεί;

Σε αυτό το σημείο πρέπει να αναθεωρήσουμε τον ορισμό του «χρόνου» στο μυαλό μας. Ο χρόνος δεν πρέπει πια να αντιμετωπίζεται ως μια ευθεία γραμμή που κυλά επ’ άπειρον, χωρίς να υπάρχει γυρισμός, αλλά ως ακόμα μια διάσταση, όπου  μπορούμε να κινηθούμε προς οποιαδήποτε κατεύθυνση (χωρόχρονος). Όπως, δηλαδή, μπορούμε να πάμε από το καθιστικό μέχρι την κουζίνα και πάλι πίσω ,διαγράφοντας δηλαδή έναν κλειστό βρόχο διαδρομής, έτσι να θεωρήσουμε πως μπορούμε να περιπλανηθούμε και στο χώρο.

Όπως και στο ταξίδι στο μέλλον, κρίσιμο ρόλο παίζει η ταχύτητα. Μόνο που εδώ υπάρχει και μια δύναμη που είναι ακόμα πιο σημαντική: η βαρύτητα.

Στη Θεωρία της Σχετικότητας υπάρχει ένα αξίωμα (δηλαδή μια πρόταση που τη δεχόμαστε απριόρι -χωρίς απόδειξη) :

"Η μεγαλύτερη ταχύτητα στο τετραδιάστατο Σύμπαν είναι αυτή του φωτός και δεν μπορεί να υπάρξει μεγαλύτερη."

Άρα αυτή η ταχύτητα (300.000χλμ/δευτερόλεπτο) είναι ουσιαστικά και ο φραγμός μας για τη μετάδοση οποιασδήποτε πληροφορίας. Αν μπορούσαμε να πετύχουμε μια ταχύτητα μεγαλύτερη απ’ αυτή του φωτός, τότε ,ουσιαστικά, θα μεταφερόμασταν στο παρελθόν, δηλαδή στο «πριν». Για την ακρίβεια, αν καταφέρναμε να επιτύχουμε  μια τέτοια ταχύτητα θα επικρατούσε ένα αιτιακό χάος: θα μπορούσε να αντιστραφεί η σειρά μεταξύ αιτίου και αποτελέσματος ή, για να το θέσουμε διαφορετικά, θα ήταν δυνατή η κίνηση κατά τρόπο ώστε, για κάποια ζεύγη χωρικά διακριτών γεγονότων, να υπάρξει αντιστροφή της σειράς μεταξύ του «πριν» και του «μετά». Ουσιαστικά αυτή η αντιστροφή του χρόνου απέχει μόλις ένα μικρό βήμα από το ταξίδι στο παρελθόν. Με άλλα λόγια, «ταχύτερα από το φως» μπορεί να σημαίνει και «πίσω στο χρόνο».

Υπάρχει όμως αυτή η δυνατότητα; Αφού είπαμε πως το αξίωμα της Θεωρίας της Σχετικότητας «απαγορεύει» ταχύτητες μεγαλύτερες απ’ αυτές του φωτός.

Η απάντηση είναι πως, ναι, υπάρχει. Και η βαρύτητα είναι αυτή που το επιτρέπει.

Το 1937, ο  (σχετικά άγνωστος και τότε, αλλά και τώρα) Ολλανδός φυσικός  Β.Γ. βαν Στόκουμ, εξέδωσε μια εργασία του που στηριζόταν πάνω στη Γενική Θεωρία της Σχετικότητας και η οποία εξέταζε το τι θα συνέβαινε αν ένας παρατηρητής βρισκόταν σε τροχιά γύρω από έναν πολύ γρήγορα περιστρεφόμενο κύλινδρο. Το συμπέρασμά του ήταν ότι, αν η ταχύτητα περιστροφής του κυλίνδρου ήταν εξαιρετικά μεγάλη, τότε ο παρατηρητής επέστρεφε στο αφετηριακό του σημείο πριν καν ξεκινήσει. Με άλλα λόγια, ένας κλειστός βρόχος στο χώρο μετατρεπόταν επίσης σε έναν κλειστό βρόχο στο χρόνο.

Εκείνη την περίοδο, κανείς δεν έδωσε ιδιαίτερη βάση στα λεγόμενα του Βαν Στόκουμ, καθώς είχε υποθέσει ,για την απλοποίηση των μαθηματικών στην εργασία του, ότι ο κύλινδρος αυτός είχε άπειρο μήκος. 

Όμως η εργασία αυτή είχε τεράστια σημασία: Έδειξε ότι η Γενική Θεωρία της Σχετικότητας δεν απαγορεύει ρητά ένα ταξίδι στο παρελθόν.

Σκεπτόμενος με παρόμοιο τρόπο και βασιζόμενος κι αυτός στη Γενική Σχετικότητα,  ο Κουρτ Γκέντελ ,μια δεκαετία αργότερα, εξήγαγε από τις λύσεις των μαθηματικών της Γενικής Σχετικότητας πως  αν μπορέσουμε να κατασκευάσουμε μια δίνη, που να περιστρέφεται τόσο γρήγορα ώστε να φυλακίζει με την βαρύτητά της ακόμα και το φως, τότε μπορούν να προκύψουν τροχιές, οι οποίες θα επέστρεφαν σπειροειδώς στο παρελθόν.

Την εποχή εκείνη, ιδέες σαν κι αυτές αντιμετωπίζονταν ως «τρελές» από τον επιστημονικό κόσμο.

Έπρεπε να περάσουν κοντά πενήντα χρόνια , για να διαπιστωθεί πως υπάρχει φυσική βάση σε όλα αυτά τα μαθηματικά τερτίπια των παραπάνω επιστημόνων.

Συγκεκριμένα, η ανακάλυψη της ύπαρξης  μαύρων τρυπών, πυροδότησε εκ νέου τη ζωηρή φαντασία των φυσικών. Σύντομα όμως έγινε σαφές πως είναι αδύνατο κάτι να διέλθει από μια μαύρη τρύπα. Στις μαύρες τρύπες δεν υπάρχει έξοδος, μόνο είσοδος. Επιπρόσθετα, τίποτα δε θα μπορούσε να επιβιώσει μέσα σε μια μαύρη τρύπα. Όλα συνθλίβονται κάτω από την τρομακτική δύναμη της βαρύτητας.

Το 1980 όμως, γράφθηκε ένα βιβλίο επιστημονική φαντασίας, που έμελε να αλλάξει για πάντα τον τρόπο σκέψης των θεωρητικών φυσικών.

Ο Καρλ Σάγκαν,  διάσημος αστροφυσικός , έγραψε το μυθιστόρημα «Επαφή», το οποίο αργότερα μεταφέρθηκε και στη μεγάλη οθόνη με πρωταγωνίστρια τη Τζόντι Φόστερ. Μέσα σε αυτό, ο Σάγκαν γράφει πως ένας εξωγήινος πολιτισμός έστειλε μέσω ραδιομηνύματος,  τα σχέδια κατασκευής μιας «σκουληκότρυπας» που ενώνει τη Γη με τον αστέρα Βέγα, που βρίσκεται 26 έτη φωτός μακριά από μας. Η σκουληκότρυπα αυτή δεν αποτελούσε δίοδο προς ένα άλλο Σύμπαν, αλλά μια σήραγγα που συνδέει δυο σημεία στο ίδιο σύμπαν!

Εντυπωσιασμένος από τη σύλληψη του Σάγκαν, o εξέχων θεωρητικός φυσικός  Κιπ Θορν, βάλθηκε να  ελέγξει τι θα χρειαζόταν για να κατασκευαστεί μια τέτοια σκουληκότρυπα.

 

Το σχέδιό του ήταν να σχεδιάσει μια «φιλική» σκουληκότρυπα, η οποία όχι μόνο δε θα κατέρρεε κάτω από την ίδια της τη βαρύτητα, αλλά θα επέτρεπε και τη μεταφορά πληροφορίας, ακόμα και ανθρώπου.

Σύντομα αντιλήφθηκε πως το πιο δύσκολο κομμάτι ήταν αυτό που αφορούσε το υλικό κατασκευής  της σκουληκότρυπας. Οποιαδήποτε μορφή γνωστής ύλης (νερό,διαμάντι,φως, νετρίνα κτλ)θα ανάγκαζαν το λαιμό της σκουληκότρυπας να κλείσει προτού καλά-καλά δημιουργηθεί.

Το υλικό που χρειαζόταν ήταν μια μορφή Αντιβαρυτικής Ύλης. Υπάρχει όμως αντιβαρύτητα;

Λοιπόν, ναι, υπάρχει.

Αν κατασκευάσουμε μια φυσική κατάσταση στην οποία η ενέργεια θα είναι μικρότερη από την κατάσταση μηδενικής ενέργειας (σ.σ. η μηδενική ενέργεια αντιστοιχεί σε μια κατάσταση χωρίς κανενός είδους βαρυτικό πεδίο, άρα μηδεικές στρεβλώσεις στο χωρόχρονο-απόλυτα επίπεδος χωρόχρονος), τότε η ενέργεια θα είναι αρνητική και η κατάσταση θα διαθέτει αντιβαρύτητα.

Έτσι λοιπόν, θα μπορούσαμε να διατηρήσουμε το «λαιμό» της σκουληκότρυπας ανοιχτό και να ενώσουμε δυο σημεία πολύ μακρινά στο Σύμπαν, μέσω μια χρονική σήραγγας.

-Προσοχή! Η ύλη μέσα σε αυτή τη σήραγγα θα συνεχίζει να έχει την κανονική της μορφή χωρίς να στρεβλώνεται. Κοινώς, θα είναι εφικτό να ταξιδέψει ένας άνθρωπος χωρίς να διαμελίζεται ή να συνθλίβεται από τις δυνάμεις. Η στρέβλωση αφορά μόνο στο χρόνο. Εκεί εντοπίζεται και η σπουδαιότητα της όλης ιδέας!

Ορίστε λοιπόν! Έχετε πλέον τη χρονομηχανή σας.

Ναι, ναι… Ξέρω…

Όλα αυτά ίσως μοιάζουν λίγο τρελά, λίγο μακρινά, αλλά σίγουρα δεν είναι απίθανα: 

απλά προσεχώς ανέφικτα…

-Στο δεύτερο μέρος του άρθρου θα ασχοληθούμε με διάφορα παράδοξα του ταξιδιού στο παρελθόν. Πώς άραγε θα επηρέαζε αυτό το παρόν ή το μέλλον μας; Θα ήμασταν ακόμα οι ίδιοι ή θα είχαμε αλλάξει επιστρέφοντας στο παρόν; Ο Κόσμος γύρω μας θα ήταν ακόμα ο ίδιος; Εντέλει, θα μπορούσαμε να ξεχωρίσουμε το παρόν από το παρελθόν και το μέλλον;

 Όλα αυτά τα ερωτήματα θα μας βασανίσουν στην επόμενη δημοσίευση.

Ως τότε, εύχομαι να είστε καλά και να εκτιμήσετε την προσπάθεια (και το διάβασμα) που έκανα για να παρουσιάσω –όσο πιο απλά μπορούσα- ένα ιντριγκαδόρικο,δύσπεπτο, αλλά και εξαιρετικά ενδιαφέρον θέμα.