Αρκετοί φυσικοί μας
διαβεβαιώνουν ότι ταξιδεύουμε συνεχώς μέσω του
χρόνου -- και μάλιστα με τον ίδιο ρυθμό. Αλλά
για να μιλήσουμε σοβαρά, το ταξίδι στο μέλλον ή το
παρελθόν μπορεί να είναι αδιανόητο για τους
φυσικούς, αλλά υπάρχει εδώ μια αντίφαση. Ενώ δεν
αποκλείεται προφανώς από τους παρόντες νόμους
της φύσης μας, πρόσφατες έρευνες σχετικά με αυτήν
την ερώτηση έχουν παράσχει κάποια στοιχεία ότι η
απάντηση είναι όχι, αλλά δεν έχει αποδειχθεί
ακόμα αδύνατο.
Ακόμη και η μικρή δυνατότητα του
ταξιδιού στο χρόνο, ασκεί τέτοια γοητεία που
πολλοί φυσικοί συνεχίζουν να μελετούν όχι μόνο
εάν είναι δυνατό αλλά και με ποιό τρόπο μπορούμε
να το κάνουμε.
Ένας από τους κύριους ερευνητές
σε αυτήν την περιοχή είναι William A. Hiscock, ένας
καθηγητής της φυσικής στο Πολειτιακό
Πανεπιστήμιο της Μοντάνα. Παραθέτουμε τις
σκέψεις του πάνω σε αυτό το θέμα:
"Είναι δυνατό να ταξιδεψουμε μέσω του χρόνου;
Για να απαντήσουμε σε αυτήν την ερώτηση, πρέπει
να είμαστε λίγο πιό συγκεκριμένοι για αυτό που
εννούμε με το ταξίδι μέσω του χρόνου.
Απορρίπτοντας την καθημερινή διαδικασία που
προχωρά ο χρόνος, η ερώτηση μπορεί να διαιρεθεί
σε δύο μέρη: Είναι δυνατό, μέσα σε έναν σύντομο
χρόνο (λιγότερο από τον χρόνο που διαρκεί η ζωή
ενός ανθρώπου), να ταξιδεψουμε στο απώτερο
μέλλον; Και είναι δυνατό να ταξιδεψουμε στο
παρελθόν;
"Η τρέχουσα γνώση μας πάνω στην θεμελιώδη
φυσική, μας λέει ότι η απάντηση στην πρώτη
ερώτηση είναι μια οριστικό ναι, και στη δεύτερη,
ίσως.
"Ο μηχανισμός για το ταξίδι στο
απώτερο μέλλον είναι να χρησιμοποιηθεί το
φαινόμενο της χρονικής διαστολής της ειδικής
σχετικότητας, η οποία ορίζει ότι ένα κινούμενο
ρολόι εμφανίζεται να καθυστερεί όσο πιό πολύ
πλησιάζει την ταχύτητα του φωτός. Αυτό το
φαινόμενο, που έχει υποστηριχθεί κατά
συντριπτικό τρόπο από τις πειραματικές δοκιμές,
ισχύει για όλους τους τύπους ρολογιών,
συμπεριλαμβανομένης και της βιολογικής
γήρανσης.
"Εάν κάποιος ήταν να αναχωρήσει από τη Γη με
ένα διαστημόπλοιο που θα μπορούσε να επιταχύνει
συνεχώς με επιτάχυνση g (την γνωστή επιτάχυνση
της βαρύτητας πάνω στη γη), κάποτε θα άρχιζε να
πλησιάζει την ταχύτητα του φωτός, σε σχέση με τη
Γη περίπου μέσα σε ένα έτος. Δεδομένου ότι το
σκάφος συνεχίζει να επιταχύνεται, θα ερχόταν
συνεχώς πιό κοντά στην ταχύτητα του φωτός, και τα
ρολόγια του θα εμφανίζονταν να τρέχουν ολοένα
και πιό αργά σχετικά με τη Γη.
Κάτω από τέτοιες περιστάσεις, ένα
ταξίδι με επιστροφή, στο κέντρο του γαλαξία μας
και πίσω στη Γη -- μια απόσταση περίπου 60.000 έτη
φωτός -- θα μπορούσε να ολοκληρωθεί, μόνο, σε κάτι
περισσότερο από 40 έτη με το ρολόι του σκάφους.
Μόλις θα έφθανε πίσω στη Γη, ο αστροναύτης θα είχε
γεράσει κατά 40 έτη, ενώ θα είχαν περάσει 60.000 έτη
πάνω στη Γη. (Σημειώστε ότι δεν υπάρχει κανένα
"δίδυμο παράδοξο," επειδή είναι σαφές ότι
ενώ ο διαστημικός ταξιδιώτης έχει αισθανθεί
σταθερή επιτάχυνση επί 40 έτη, δυστυχώς δεν
υπάρχει κανένας δίδυμος αδελφός που μπορεί να
ζήσει 60.000 έτη πίσω στη Γη.)
"Ένα τέτοιο ταξίδι θα δημιουργούσε τρομερά
προβλήματα εφαρμοσμένης μηχανικής: το ποσό της
ενέργειας που απαιτείται, ακόμη και αν
υποθέσουμε μια τέλεια μετατροπή της μάζας σε
ενέργεια, είναι μεγαλύτερο ακόμη και από την μάζα
του πλανήτη. Αλλά κανένας από τους γνωστούς
νόμους της φυσικής δεν θα απέτρεπε ένα τέτοιο
ταξίδι από το να συμβεί".
"Συνήθως οι άνθρωποι σαν ταξίδι στο χρόνο,
εννοούν το ταξίδι στο παρελθόν, που είναι μια πιό
αβέβαιη πρόταση. Υπάρχουν πολλές λύσεις στις
εξισώσεις του Einstein της Γενικής Σχετικότητας που
επιτρέπουν σε ένα πρόσωπο να ακολουθήσει μια
χρονική γραμμή που θα τον οδηγούσε να αντικρύσει
την γιαγιά του -- σε ένα παρελθόντα χρόνο. Το
πρόβλημα είναι να αποφασιστεί εάν αυτές οι
μαθηματικές λύσεις αντιπροσωπεύουν καταστάσεις
που θα μπορούσαν να εμφανιστούν στον πραγματικό
κόσμο, ή εάν είναι μαθηματικές οντότητες
ασυμβίβαστες με τη γνωστή φυσική. Κανένα πείραμα
ή παρατήρηση ποτέ δεν έχει δείξει ότι το ταξίδι
μέσα στον χρόνο εμφανίζεται στον κόσμο μας. Πολλή
εργασία έχει γίνει από τους θεωρητικούς φυσικούς
στην προηγούμενη δεκαπενταετία για να
προσπαθήσουν να καθορίσουν εάν, σε έναν σύμπαν
που είναι εξ' αρχής χωρίς ταξίδι στο χρόνο, μπορεί
κάποιος να χτίσει μια χρονική μηχανή -- με άλλα
λόγια, εάν είναι δυνατό να χειριστεί ύλη και τη
γεωμετρία του χωρόχρονου με τέτοιο τρόπο ώστε να
δημιουργηθούν νέα μονοπάτια που γυρίζουν πίσω
στο χρόνο.
"Πώς θα μπορούσε κάποιος να φτιάξει μια
χρονική μηχανή; Ο απλούστερος τρόπος που
συζητείται αυτήν την περίοδο είναι να πάρουμε
μια σκουληκότρυπα (μια σήραγγα που συνδέει
ξεχωριστές περιοχές στο χώροχρονο) και να δοθεί
σε ένα στόμα της σκουληκότρυπας μια ουσιαστική
ταχύτητα με αναφορά στο άλλο. Η μετάβαση μέσω της
σκουληκότρυπας θα επέτρεπε τότε το ταξίδι στο
παρελθόν.
"Εύκολα το λέμε -- αλλά πού να βρούμε μια
σκουληκότρυπα; Αν και οι θεωρητικές ιδιότητες
των σκουληκότρυπων έχουν μελετηθεί εκτενώς κατά
τη διάρκεια της προηγούμενης δεκαπενταετίας,
λίγα είναι γνωστά για το πώς να σχηματίσουμε μια
μακροσκοπική σκουληκότρυπα, αρκετά μεγάλη για
έναν άνθρωπο ή ένα διαστημόπλοιο για να περάσει
μέσω αυτής. Μερικές θεωρητικές θεωρίες της
κβαντικής βαρύτητας μας λένε ότι ο χωρόχρονος
έχει μια περίπλοκη, αφρώδη δομή σκουληκότρυων
στις μικρότερες κλίμακες -- 10-33 εκατοστά, ή
ένα δισεκατομμύριο δισεκατομμυρίων φορές
μικρότερο από ένα ηλεκτρόνιο. Μερικοί φυσικοί
θεωρούν ότι μπορεί να είναι δυνατό να επιλεχτεί
μία από αυτές τις αληθινές μικροσκοπικές
σκουληκότρυπες και να τελικά να διευρυνθεί στο
μέγεθος που την θέλουμε, αλλά αυτή τη στιγμή οι
ιδέες αυτές είναι όλες πολύ-πολύ υποθετικές.
"Ακόμα κι αν είχαμε μια σκουληκότρυπα, η φύση
θα μας επέτρεπε να το μετατρέψουμε σε μια μηχανή
του χρόνου; Ο Stephen Hawking έχει διατυπώσει μια
"υπόθεση προστασίας χρονολογίας," που
δηλώνει ότι οι νόμοι της φύσης αποτρέπουν τη
δημιουργία μιας χρονικής μηχανής. Εντούτοις,
προς το παρόν, αυτή είναι ακριβώς μια υπόθεση, που
δεν έχει αποδειχθεί.
"Οι θεωρητικοί φυσικοί έχουν μελετήσει
διάφορες πτυχές της φυσικής για να καθορίσουν
πως μπορεί αυτός ο νόμος να απαγορεύσει την
δημιουργία μιας χρονικής μηχανής. Σε όλη την
έρευνα, εντούτοις, μόνο κάποιος έχει βρεί πως
μπορεί να απαγορεύεται το ταξίδι μέσω του χρόνου
με τη χρησιμοποίηση μιας σκουληκότρυπας. Το 1982, ο
Deborah Α. Konkowski της Αμερικανικής Ναυτικής Ακαδημίας
μαζί με άλλους, έδειξε ότι η ενέργεια στο κενό
ενός χωρίς μάζα κβαντοποιημένου πεδίου (όπως το
φωτόνιο) θα αυξανόταν δίχως όριο, καθώς θα
ανοιγόταν μια χρονική μηχανή, αποτρέποντας έτσι
τη χρησιμοποίηση της.
Οι πιό αρχικές μελέτες από τον
Hawking και τον Kip S. Thorne του Caltech έχουν δείξει ότι
είναι ασαφές εάν η αυξανόμενη ενέργεια θα άλλαζε
τη γεωμετρία του χωρόχρονου αρκετά γρήγορα για
να σταματήσει τη λειτουργία της χρονικής
μηχανής. Η πρόσφατη εργασία όμως από τον Tsunefumi Tanaka
του Πολειτιακού Πανεπιστημίου της Μοντάνα, μαζί
με την ανεξάρτητη έρευνα από τον David Boulware του
Πανεπιστημίου της Ουάσιγκτον, έχει δείξει ότι η
ενέργεια στο κενό ενός πεδίου που έχει μάζα (όπως
το ηλεκτρόνιο) δεν αυξάνεται σε απεριόριστα
επίπεδα. Αυτό το εύρημα δείχνει ότι μπορεί να
υπάρξει ένας τρόπος για να κατασκευαστεί με τη
βοήθεια της φυσικής σωματιδίων μια χρονική
μηχανή, που θα επιτραπεί η λειτουργία της.
"Ίσως η μεγαλύτερη έκπληξη των εργασιών της
προηγούμενης δεκαετίας είναι ότι δεν είναι
προφανές ότι οι νόμοι της φυσικής απαγορεύουν το
ταξίδι στο χρόνο. Είναι όλο και περισσότερο σαφές
ότι η ερώτηση, αν μπορεί να φτιαχθεί μηχανή του
χρόνου, δεν μπορεί να τεθεί έως ότου αναπτύξουν
οι επιστήμονες μια κατάλληλη θεωρία της
κβαντικής βαρύτητας."
Ο John L. Friedman του τμήματος φυσικής στο Πανεπιστήμιο
του Wisconsin στο Milwaukee, έχει αναπτύξει αρκετά επίσης
αυτό το θέμα:
"Η ειδική σχετικότητα υπονοεί ότι οι άνθρωποι
ή ρολόγια σε ηρεμία (ή δεν επιταχύνονται)
μεγαλώνουν γρηγορότερα από τους συνεργάτες τους
που ταξιδεύουν στο διάστημα με μεγάλες
ταχύτητες. Και μάλιστα αυτή η θεωρία δοκιμάζεται
καθημερινά στους επιταχυντές των σωματιδίων .
Αλλά δεν φαίνεται να υπάρχουν περιοχές του
χωρόχρονου που να επιτρέπουν το ταξίδι στο χρόνο,
και έτσι δημιουργείται το θεμελιώδες ερώτημα τι
είναι αυτό που τα απαγορεύει -- ή εάν είναι
πραγματικά απαγορευμένα".
"Έπειτα γιατί δεν φαίνεται να υπάρχει καμία
μηχανή του χρόνου; Δύο διαφορετικές απαντήσεις
είναι σύμφωνες με τη γνώση μας. Η πρώτη είναι απλά
ότι η κλασσική θεωρία έχει ένα πολύ ευρύτερο
σύνολο λύσεων από την ακριβή θεωρία της
κβαντικής βαρύτητας. Δεν είναι αδικαιολόγητο ότι
η αιτιώδης δομή εισάγεται με έναν θεμελιώδη
τρόπο στην κβαντική βαρύτητα και ότι οι
κλασσικοί χωρόχρονοι με τους χρονικούς βρόχους
είναι πλαστοί -- με άλλα λόγια, ότι δεν
προσεγγίζουν οποιεσδήποτε καταστάσεις της
πλήρους θεωρίας. Μια δεύτερη πιθανή απάντηση
δίνεται από τα πρόσφατα αποτελέσματα που
πηγάζουν από την υπόθεση προστασίας χρονολογίας:
Το ένα αποτέλεσμα υποθέτει ότι η κβαντική
βαρύτητα επιτρέπει μικροσκοπικές δομές που
παραβιάζουν την αιτιότητα, και κάποιο άλλο
δείχνει ότι ο χαρακτήρας της μακροσκοπικής ύλης
απαγορεύει την ύπαρξη των περιοχών με τους
μακροσκοπικούς μεγάλους χρονικούς βρόχους".
"Για να δημιουργηθεί μια
χρονική μηχανή θα απαιτούσε αρνητική ενέργεια,
και η κβαντομηχανική εμφανίζεται να επιτρέπει
μόνο εξαιρετικά μικρές περιοχές αρνητικής
ενέργειας. Και οι δυνάμεις που απαιτούνται για να
δημιουργήσουν μια περιοχή συνήθους μεγέθους
με χρονικούς βρόχους εμφανίζονται να είναι
εξαιρετικά μεγάλες.
Για να συνοψίσουμε: Είναι πολύ πιθανό ότι οι
νόμοι της φυσικής να αποκλείουν τις
μακροσκοπικές χρονικές μηχανές, αλλά πιθανόν ο
χωρόχρονος να γεμίζει με μικροσκοπικούς
χρονικούς βρόχους.
Αναφορά: Scientific American |
