Η γέννηση του Χρόνου
«Αν η θεωρία του Αϊνστάιν είναι εξωφρενική; Φυσικά!». Ποιος θα μπορούσε να διαφωνήσει με τον αρθρογράφο των έγκυρων New York Times το 1921, μέσα στο θόρυβο που είχαν προκαλέσει οι έρευνες γύρω από τη σχετικότητα και τη φύση του φωτός; Εξάλλου ακόμα και σήμερα αυτό που πρότεινε ο Αϊνστάιν μας αφήνει κατάπληκτους και αβέβαιους για τα «δεδομένα» των αισθήσεών μας...
Πάμε γρήγορα για να φτάσουμε αργά
Ο χρόνος, είχε πει ο επιστήμονας, είναι ελαστικός και μεταβλητός: το παρελθόν, το παρόν και το μέλλον είναι ψευδαισθήσεις που στο σύμπαν δεν ξεχωρίζουν μεταξύ τους. Οι μαθηματικοί τύποι του Αϊνστάιν εξηγούν στην πράξη το εξής: ένας παρατηρητής από τη Γη μπορεί να αντιληφθεί δύο γεγονότα που συμβαίνουν στο διάστημα ως ταυτόχρονα, ενώ κάποιος που ταξιδεύει με ένα διαστημόπλοιο να τα παρακολουθήσει να συμβαίνουν σε διαφορετικές χρονικές φάσεις. Η αντίληψη του παρατηρητή εξαρτάται από την ταχύτητά του και τη βαρύτητα: όσο πιο μεγάλες είναι, τόσο πιο αργά κυλά γι’ αυτόν ο χρόνος. Με άλλα λόγια, για έναν εξωγήινο που ταξιδεύει σχεδόν με την ταχύτητα του φωτός, η διάρκεια της ανθρώπινης ζωής θα ισοδυναμούσε με ένα πετάρισμα βλεφάρου.
Καλώς ήρθατε στο χωροχρόνο
Αμφιβάλλετε; «Κι όμως», λέει ο Μάρτιν Ρις, ένας από τους σημαντικότερους Βρετανούς αστρονόμους, «αυτό αποδεικνύεται από ένα απίστευτο επιστημονικό πείραμα: η ταχύτητα του φωτός παραμένει σταθερή, είτε αυτός που τη μετρά κινείται προς την ίδια κατεύθυνση με το φως, είτε αντίθετα». Ας δούμε ένα παράδειγμα: φανταστείτε ένα αυτοκίνητο που τρέχει με 200 χλμ./ώρα και μια μοτοσικλέτα της αστυνομίας που το ακολουθεί με 180 χλμ./ώρα. Κανονικά, το αυτοκίνητο θα συνεχίσει να απομακρύνεται όλο και περισσότερο από τη μοτοσικλέτα, αλλά με μια ταχύτητα που δε θα ξεπερνά τα 20 χλμ./ώρα (όσο είναι η διαφορά μεταξύ τους). Φανταστείτε ξανά την ίδια σκηνή, αλλά με μια ακτίνα φωτός στη θέση του αυτοκινήτου. Θα έτρεχε με περίπου 300.000 χλμ. το δευτερόλεπτο. Αν την ακολουθούσε ένας πύραυλος με 200.000 χλμ. το δευτερόλεπτο, θα περιμέναμε, όπως στην προηγούμενη περίπτωση, ότι η ακτίνα του φωτός θα απομακρυνόταν με ταχύτητα περίπου 100.000 χλμ. το δευτερόλεπτο. Κι όμως, στην πραγματικότητα δε θα συνέβαινε αυτό: το φως θα συνέχιζε να απομακρύνεται από τον πύραυλο πάντα με την ίδια ταχύτητα των 300.000 χλμ. το δευτερόλεπτο.
Τι αλλάζει, λοιπόν, αν όχι η ταχύτητα; Η απάντηση είναι: «το σύστημα αναφοράς», ένα είδος συνεκτικού ιστού, όπου ο χρόνος και ο χώρος δεν αποτελούν πλέον δύο ξεχωριστά και απόλυτα μεγέθη, αλλά συνδέονται στενά μεταξύ τους. Δεδομένου ότι κάθε έμβιο ον και κάθε αντικείμενο διαθέτει το δικό του σύστημα αναφοράς, έχουμε υποκειμενική αίσθηση του «τώρα». Κατά πάσα πιθανότητα, το πέρασμα του χρόνου έτσι όπως το αντιλαμβανόμαστε είναι προϊόν του μυαλού μας, όχι ένα αντικειμενικό φυσικό χαρακτηριστικό του σύμπαντος. Σύμφωνα με τον Κλίφορντ Πικόβερ από το ερευνητικό ινστιτούτο IBM, δεν έχει νόημα να αναρωτιόμαστε τι συνέβαινε σε κάποιο μακρινό άστρο την ώρα της δολοφονίας του Κένεντι: ακόμα και μια ανεπαίσθητη μεταβολή της δικής μας κατάστασης κίνησης μπορεί να αποσυντονίσει σημαντικά το παρόν. Όπως λέει ο επιστήμονας, «αν σηκωθείτε από την καρέκλα και περπατήσετε μερικά μέτρα, ο ταυτοχρονισμός σας με ένα γεγονός που συμβαίνει, για παράδειγμα, στο γαλαξία της Ανδρομέδας θα παρουσιάσει απόκλιση έως και κατά μία ολόκληρη ημέρα». Έτσι εκείνο το γεγονός θα ολοκληρωθεί είτε στο παρελθόν είτε στο μέλλον, ανάλογα με την απόσταση που σας χωρίζει από την Ανδρομέδα.
Αν «ραγίσει το γυαλί» ξανακολλάει;
Η ανακάλυψη της σχετικότητας είχε τεράστιο αντίκτυπο, ακόμα και στην κοσμολογία. Οι επιστήμονες άρχισαν να θέτουν ερωτήματα ως επί το πλείστον φιλοσοφικά: αν ο χρόνος είναι όντως μεταβλητός, είναι δυνατό να έχει κάποια αρχή; Και θα έχει τέλος; Γιατί κυλά ο χρόνος; Και, κυρίως, κυλά προς μία κατεύθυνση ή μήπως υπάρχουν κάποια σημεία όπου κυλά προς την αντίθετη κατεύθυνση (και στα οποία, για παράδειγμα, ένα ραγισμένο γυαλί θα μπορούσε να «ξανακολλήσει»); Ένα από τα πιο μυστηριώδη ερωτήματα των επιστημόνων αφορούν στο αν το σύμπαν γεννήθηκε με το χρόνο ή στο χρόνο. Με άλλα λόγια, αν ο χρόνος υπήρχε και πριν από τη Μεγάλη Έκρηξη ή, αντιθέτως, εμφανίστηκε μαζί της. Ο νομπελίστας φυσικός Ιλία Πριγκοζίν απαντά: «Πιστεύω ότι μπορεί να σχηματίζονται διαρκώς καινούρια σύμπαντα. Επομένως, η γέννηση του δικού μας χρόνου δεν είναι η γέννηση του χρόνου, καθώς ήδη στο μεταβαλλόμενο χάος ο χρόνος προϋπήρχε σε εν δυνάμει κατάσταση». Σύμφωνα με το διάσημο μαθηματικό και φυσικό Στίβεν Χόκινγκ, αν δεχτούμε τη θεωρία ότι το σύμπαν γεννήθηκε από ένα απειροελάχιστο σημείο με άπειρη πυκνότητα (και αυτή είναι ακριβώς η παραδοξότητα της Μεγάλης Έκρηξης), πρέπει επίσης να καταφέρουμε το ακατόρθωτο: να φανταστούμε τι έγινε πριν από τη Μεγάλη Έκρηξη.
Από τη Μεγάλη Έκρηξη στη Σύνθλιψη
Ωστόσο, λόγω της άπειρης συμπίεσης ενέργειας και ύλης, η αντίληψη του χώρου και του χρόνου παύουν να έχουν νόημα πριν από τη Μεγάλη Έκρηξη. Έτσι, ακόμα και αν όντως υπήρχαν πριν από αυτή, δε θα έπαιξαν κανένα ρόλο στον ίδιο το σχηματισμό του τωρινού σύμπαντος. Με αυτή την έννοια, θα μπορούσαμε να θεωρήσουμε τη Μεγάλη Έκρηξη ως την αρχή του χρόνου. «Ανάλογα», συμπληρώνει ο Χόκινγκ, «καθώς δε θα ήμασταν σε θέση να περιγράψουμε τα γεγονότα που θα ακολουθούσαν τη Μεγάλη Σύνθλιψη (την καταστροφή του σύμπαντος, η οποία θα συνέβαινε αν η ταχύτητα της διαστολής του δεν ήταν σε θέση να αντισταθμίσει τη δύναμη της βαρύτητας), θα μπορούσαμε να τη θεωρήσουμε ως το τέλος του χρόνου. Και αν το σύμπαν διαστελλόταν υπερβολικά γρήγορα, πιστεύεται ότι τουλάχιστον κάποια μέρη του θα συστέλλονταν μέχρι να γίνουν μαύρες τρύπες: αν κάποιος είχε την ατυχία να βρεθεί μέσα σε αυτές, ο χρόνος για εκείνον θα σταματούσε».
Μη αναστρέψιμος
Όπως υποστηρίζει η θεωρία του Αϊνστάιν, κοντά σε μια μαύρη τρύπα ο χρόνος επιβραδύνεται, μέχρι που ακινητοποιείται εντελώς. Ένας παρατηρητής που θα έμπαινε σε τροχιά στα όρια της νοητής γραμμής που οι επιστήμονες ονομάζουν «ορίζοντα των γεγονότων», σύμφωνα με τον Μάρτιν Ρις, «θα έβλεπε να εκτυλίσσεται μπροστά του ολόκληρο το μέλλον του σύμπαντος σε ένα χρονικό διάστημα που για εκείνον θα έμοιαζε πολύ σύντομο». Για τους κοσμολόγους, η Μεγάλη Έκρηξη και η επακόλουθη διαστολή του σύμπαντος συνδέονται επίσης με την αντίληψη της μη αναστρεψιμότητας του χρόνου, που προκαλεί τη διαδοχή των καθημερινών γεγονότων όπως τα γνωρίζουμε. Ο σίδηρος σκουριάζει, οι άνθρωποι γερνούν, οι νιφάδες του χιονιού λιώνουν, το ρυάκι απομακρύνεται από την πηγή, το ποτήρι πέφτει από το τραπέζι: θα μας έκανε τρομερή εντύπωση αν συνέβαινε το αντίθετο. Το γεγονός ότι ο χρόνος κινείται προς μόνο μία κατεύθυνση συνδέεται με το δεύτερο νόμο της θερμοδυναμικής, σύμφωνα με τον οποίο ένα απομονωμένο σύστημα σε διαστολή βρίσκεται σε διαδικασία ψύξης (ποτέ το αντίθετο). Είναι όμως αυτό αρκετό για να πούμε ότι η απόσταση ανάμεσα στο παρελθόν και στο μέλλον οφείλεται στη διαστολή του Σύμπαντος, δηλαδή στην ψύχρανσή του; Και αν κάποια στιγμή αντιστρεφόταν η κίνηση των γαλαξιών και άρχιζαν να πλησιάζουν ο ένας τον άλλον, τι θα συνέβαινε στο χρόνο; Τη δεκαετία του ’70, ο αστροφυσικός Τόμας Γκολντ επιχείρησε να δώσει μια απάντηση. Σύμφωνα με τον Γκολντ, η κατεύθυνση του χρόνου οφείλεται στο γεγονός ότι τα άστρα εκπέμπουν θερμότητα στο διάστημα. Αν το σύμπαν δε διαστελλόταν, σταδιακά τα άστρα θα το μετέτρεπαν σε «καμίνι». Εκεί, η θερμοκρασία θα ήταν παντού η ίδια και δε θα μπορούσε να γίνει καμία ανταλλαγή θερμότητας: μια κατάσταση που, σε όρους φυσικής, ισοδυναμεί με θάνατο. Όμως, στην πραγματικότητα το σύμπαν διαστέλλεται και ψύχεται, δηλαδή συμπεριφέρεται, όπως λέει ο Γκολντ, «σαν ένα βαρέλι που μεγαλώνει καθημερινά όλο και περισσότερο, με αποτέλεσμα να μη γεμίζει ποτέ». Αν όμως το σύμπαν άρχιζε να συστέλλεται, τότε, σύμφωνα με τα συμπεράσματα του ερευνητή, «και ο χρόνος θα κυλούσε ανάποδα».
Και αντίστροφα ο χρόνος μετράει
Θα ήταν σαν να παρακολουθούμε μια ταινία στο rewind. Όμως, μέχρι στιγμής δεν υπάρχουν αποδείξεις ότι ο χρόνος θα μπορούσε να κυλήσει προς την αντίθετη κατεύθυνση από αυτήν που γνωρίζουμε. Εξάλλου, όπως επισημαίνει ο Πολ Ντέιβις, φυσικός στο Πανεπιστήμιο της Αδελαΐδας (Αυστραλία), «θα ήταν πραγματικά δύσκολο να αποδώσουμε νόημα σε έναν κόσμο όπου το αποτέλεσμα θα προηγούνταν του αιτίου: από ένα σπασμένο παράθυρο θα έφευγε μια πέτρα που θα επέστρεφε στο έδαφος, μια σκιά στη Γη θα οδηγούσε στη μετακίνηση της Σελήνης σε σχέση με τον Ήλιο». Ωστόσο, πριν από μερικά χρόνια, κάποιοι επιστήμονες υπέθεσαν ότι στο σύμπαν υπάρχουν ταχυόνια, σωματίδια που ταξιδεύουν με ταχύτητα μεγαλύτερη από εκείνη του φωτός. Τα ταχυόνια θα μπορούσαν να έχουν προέλθει από τη Μεγάλη Έκρηξη, αλλά, σε αυτή την περίπτωση, θα χάνονταν αμέσως στο αρχέγονο χάος. Αν υπήρχαν στην πραγματικότητα και αλληλεπιδρούσαν με την ύλη, θα γινόμασταν μάρτυρες φαινομένων που θα ήταν τουλάχιστον παράδοξα: για παράδειγμα, την καταστροφή ενός στόχου προτού εκπυρσοκροτήσει το όπλο! Ο μαθηματικός Πολ Ναΐν έγραψε: «Αν ανακαλυφθούν τα ταχυόνια, την προηγούμενη ημέρα οι εφημερίδες θα έχουν τίτλο: “Τα ταχυόνια ανακαλύφθηκαν αύριο!”». Φάρσα; Κατά κάποιο τρόπο, ναι. Αλλά και ένα μακροχρόνιο πρόβλημα για τους φυσικούς, που θα συνεχίσει να τους βασανίζει όσο δε διαθέτουν έστω και μία πειστική απόδειξη της ανυπαρξίας των «ανάποδων» σωματιδίων.
(περιοδικό FOCUS, Φωτογραφία: DeviantART)
Περισσότερα... »
![[antwrp.gsfc.nasa.gov]](http://antwrp.gsfc.nasa.gov/apod/image/0708/perseids_bruenjes.jpg){kind=link}