ΥΠΑΡΧΕΙ ΕΝΑ ΤΑΞΙΔΙ ΠΟΥ ΔΕΝ ΘΑ ΜΑΣ ΕΠΙΤΡΕΨΟΥΝ ΠΟΤΕ ΟΙ ΕΠΙΣΤΗΜΟΝΕΣ ΝΑ ΚΑΝΟΥΜΕ

Η καθημερινότητα σου στηρίζεται σε κάτι που αν σε ρωτήσω τι είναι, ποντάρω στο ότι δεν μπορείς να απαντήσεις. Μην άγχεσαι. Ούτε οι επιστήμονες έχουν έναν απλό -και κατανοητό προς όλους- τρόπο να διευκρινίσουν τι είναι χρόνος. Φιλόσοφοι έχουν υποστηρίξει ότι αυτό που βιώνουμε ως χρόνο είναι ψευδαίσθηση -ένα τεχνούργημα της συνείδησης μας.

Ο φυσικός Sean Carroll έχει πει ότι αυτό που αισθανόμαστε ως ροή του χρόνου, είναι ένα υποπροϊόν του τρόπου με τον οποίο λειτουργεί ο εγκέφαλός μας -όπως επεξεργαζόμαστε αισθητηριακές πληροφορίες από το περιβάλλον μας.

Μόλις απέκτησες δυο εξαιρετικά επιχειρήματα, για την επόμενη φορά που θα καθυστερήσεις κάπου. Αν με ρωτάς, δεν νομίζω ότι θα σε ‘ξελασπώσουν’. Σίγουρα ωστόσο, θα κερδίσουν το ενδιαφέρον του κοινού σου.

Στην Britannica, ο χρόνος ορίζεται ως “αυτό που μετράται σε δευτερόλεπτα, λεπτά, ώρες, ημέρες, χρόνια κλπ” και ως “μια μετρούμενη ή μετρήσιμη περίοδος, μια συνέχεια που στερείται χωρικών διαστάσεων”. Εξηγείται και ότι “ο χρόνος έχει φιλοσοφικό ενδιαφέρον και αποτελεί επίσης αντικείμενο μαθηματικής και επιστημονικής έρευνας. Είναι πιο αινιγματικός από το διάστημα, επειδή φαίνεται να κυλά ή να περνάει ή ότι οι άνθρωποι φαίνεται να προχωρούν μέσα σε αυτόν. Εν τούτοις, το πέρασμα (ή η προέλαση) φαίνεται να είναι ακατανόητο”.

Σημείωσε σε παρακαλώ, ότι υπάρχουν ντοκουμέντα από την Παλαιολιθική εποχή που υποδηλώνουν ότι η Σελήνη είχε χρησιμοποιηθεί για τον υπολογισμό του χρόνου, πριν 6.000 χρόνια. Ως εκ τούτου, τα πρώτα ημερολόγια ήταν τα σεληνιακά με έτη 12 ή 13 σεληνιακών μηνών (από 345 έως 384 ημέρες). Χωρίς παρεμβολή για την προσθήκη ημερών ή μηνών σε μερικά χρόνια, οι εποχές ‘κινούνται’ σε ένα ημερολόγιο που βασίζεται αποκλειστικά σε δώδεκα σεληνιακούς μήνες. Υπήρχε και 13ος μήνας που ‘κάλυπτε’ τη διαφορά ώστε να υπάρχει πάντα πλήρες έτος (365,24 ημέρες).

Με μεταρρυθμίσεις του Ιουλίου Καίσαρα (45πΧ) εμφανίστηκε το ηλιακό ημερολόγιο που αποδείχθηκε ελαφρώς προβληματικό (χάνονταν λεπτά). Το 1582 ο Πάπας Γρηγόριος ΧΙΙΙ έκανε μια διόρθωση και έφτιαξε αυτό που έχουμε έως τώρα.

Τώρα έχεις το smart watch που κάνει πολλά περισσότερα από το να σε ενημερώνει για το χρόνο, εν τούτοις η πρώτη συσκευή αυτού που σήμερα λέγεται “ορολογία” ήταν αιγυπτιακή και χρονολογείται στο 1.500 π.Χ. Είχε το σχήμα του ‘ταυ’ και μετρούσε το πέρασμα του χρόνου από τη σκιά που δημιουργούσε εγκάρσια ράβδος.

Η πιο ακριβής συσκευή μέτρησης χρόνου του αρχαίου κόσμου ήταν το ρολόι του νερού ή η κλεψύδρα, ένα από τα οποία βρέθηκε στον τάφο του Αιγύπτιου Φαραώ Amenhotep I. Οι αρχαίοι Έλληνες και οι κάτοικοι της Χαλδαίας (νοτιοανατολική Μεσοποταμία) διατηρούσαν τακτικά αρχεία χρονομέτρησης ως ουσιαστικό μέρος των αστρονομικών παρατηρήσεων. Κάπου εδώ να θυμίσουμε τα του μοναδικού -στην ιστορία- μηχανισμού που λέγεται Μηχανισμός των Αντικυθήρων και όσα είχε πει στο Magazine ο εκ των ερευνητών που ‘έλυσαν’ το γρίφο του.

Ναι, αλλά τι είναι χρόνος.

Το ταξίδι στο μέλλον είναι απαραίτητο και αυτό στο παρελθόν απαγορευμένο

Οι φυσικοί ορίζουν το χρόνο, ως εξέλιξη των γεγονότων, από το παρελθόν στο παρόν στο μέλλον. Ο χρόνος μπορεί να θεωρηθεί ότι είναι η τέταρτη διάσταση της πραγματικότητας, που χρησιμοποιείται για να περιγράψει γεγονότα στον τρισδιάστατο χώρο. Δεν είναι κάτι που μπορούμε να δούμε, να αγγίξουμε ή να γευτούμε, αλλά μπορούμε να μετρήσουμε το πέρασμά του.

Άρα το ταξίδι στο χρόνο (στο παρελθόν ή το απώτερο μέλλον), δεν είναι και τόσο εξωφρενική και ουτοπική ιδέα. Κατά το Live Science “είναι υποχρεωτική. Πράγματι, με κάθε δευτερόλεπτο που περνά, όλοι μας προχωράμε προς το μέλλον μας. Η πραγματικότητα της σχετικότητας καθιστά σαφές ότι το ‘άλμα’ προς τα εμπρός στο χρόνο είναι απολύτως αποδεκτό.

Όπως έγραψε το περιοδικό Cosmos σκεφτείτε διδύμους. Αν ο ένας απογειωθεί με πύραυλο και περάσει κάποια χρόνια σε ταξίδι κοντά στην ταχύτητα του φωτός, όταν επιστρέψει στη γη θα έχει γεράσει λιγότερο από εκείνον που έμεινε στη γη. Αν και μπορεί να έχει περάσει μόνο λίγα χρόνια στο διαστημόπλοιο, στη γη θα μπορούσαν να ‘χουν περάσει δεκαετίες ή και αιώνες -σχετικά με το πόσο γρήγορα ταξιδεύει ο πύραυλος.

Σε ένα πραγματικό παράδειγμα, ο αστροναύτης της NASA Scott Kelly βίωσε λίγα χιλιοστά του δευτερολέπτου λιγότερο χρόνο από τον δίδυμο αδελφό του, Mark (σημειωτέον, ο Scott γεννήθηκε έξι λεπτά νωρίτερα), γιατί πέρασε περισσότερο χρόνο στο διάστημα, ταξιδεύοντας με ταχύτητες περίπου 28.100 km την ώρα.

Ενώ το ‘άλμα’ στο μέλλον είναι απαραίτητο, αυτό στο παρελθόν φαίνεται να είναι απαγορευμένο -στα πειράματα που έχουν γίνει και τις παρατηρήσεις που έχουν προκύψει. Αυτό συμβαίνει κατ’ αρχάς γιατί προκύπτει η πιθανότητα δυσάρεστων ζητημάτων, όπως ‘το παράδοξο του παππού‘: τι θα γινόταν αν γυρνούσατε πίσω στο χρόνο και σκοτώνατε τον παππού σας; Δεν θα υπήρχατε και άρα δεν θα μπορούσατε να κάνετε το ταξίδι και τη δολοφονία.

Δεύτερον, δεν υπάρχει κανένας γνωστός μηχανισμός στη φυσική που θα επιτρέπει αυτό το ταξίδι. Και ενώ μπορούν να δημιουργηθούν συνθήκες ταξιδιού στο χρόνο, με τη γενική σχετικότητα αυτές οι καταστάσεις απαιτούν οντότητες που δεν φαίνεται να υπάρχουν στο σύμπαν μας (πχ ύλη με αρνητική μάζα ή απεριόριστα μακριοί κύλινδροι).

Στην παρούσα φάση, οι φυσικοί δεν έχουν κατανοήσει πλήρως το γιατί απαγορεύεται το ταξίδι στο παρελθόν

“Σχεδόν όλοι οι νόμοι και οι εξισώσεις που χρησιμοποιούν οι φυσικοί για να κατανοήσουν τον φυσικό κόσμο είναι χρονικά συμμετρικοί. Αυτό σημαίνει ότι μπορούν να αντιστραφούν, χωρίς να αλλάξουν κανένα αποτέλεσμα. Για παράδειγμα, αν δείτε σε βίντεο μια μπάλα να είναι στον αέρα και να επιστρέφει στη γη, δεν μπορείτε να είστε βέβαιοι για το αν έχει πατηθεί το forward ή το rewind.

Υπάρχει βέβαια, μια πτυχή της φυσικής που φαίνεται να σέβεται τη ροή του χρόνου: η έννοια της εντροπία -μέτρο τυχαιότητας ή διαταραχής ενός θερμοδυναμικού συστήματος. Σύμφωνα με τον δεύτερο μόνο της θερμοδυναμικής, η εντροπία αυξάνεται πάντα σε ένα κλειστό σύστημα και αυτή η εξέλιξη δεν μπορεί να αναστραφεί”.

Παραδείγματα εντροπίας υπάρχουν παντού. Ένα είναι ο βρασμός του νερού και πιο συγκεκριμένα όταν αναμειγνύουμε ζεστό και κρύο νερό. Μετά το βρασμό, δεν μπορούμε να διαχωρίσουμε το κρύο και το ζεστό στρώμα. Δεν υπήρξε απώλεια ενέργειας, εν τούτοις μέρος της δεν είναι πια διαθέσιμο για μετατροπή.

“Ο δεύτερος νόμος της θερμοδυναμικής αναφέρει ότι μέσα σε ένα κλειστό σύστημα (πχ το σύμπαν) η εντροπία παραμένει σταθερή ή αυξάνεται. Δεν μειώνεται. Άρα το σύμπαν δεν μπορεί να επιστρέψει στην ίδια ακριβώς κατάσταση που ήταν, σε προγενέστερο σημείο. Άρα ο χρόνος δεν μπορεί να κινηθεί προς τα πίσω.

Οι φυσικοί ωστόσο, δεν γνωρίζουν αν η ανάπτυξη της εντροπίας δημιουργεί αύξηση στο ‘βέλος του χρόνου’ (ο χρόνος στο φυσικό κόσμο έχει μια κατεύθυνση) ή αν είναι απλώς μια σύμπτωση -σύμφωνα με την Εγκυκλοπαίδεια Φιλοσοφίας του Stanford”.

Να πούμε ένα ‘ευχαριστώ’ στον Αϊνστάιν

Στην κλασική μηχανική, ο χρόνος είναι ίδιος παντού. Κατά τον Αϊνστάιν, όλα είναι σχετικά.

Ένα απόγευμα της άνοιξης του 1905, ο -πτυχιούχος φυσικός- Άλμπερτ Αϊνστάιν ολοκλήρωσε τη δουλειά του -την εποχή που ήταν ερευνητής διπλωμάτων ευρεσιτεχνίας, στο Ελβετικό Γραφείο Πατέντας της Βέρνη- και επιβιβάστηκε σε ένα τραμ, για να επιστρέψει σπίτι του. Εκείνη την εποχή, συνήθιζε να τελειώνει όσο πιο γρήγορα μπορούσε το ‘μεροκάματο’, ώστε να μπορεί να αναλογιστεί με την ησυχία του τις αλήθειες του σύμπαντος. Ενώ ήταν στο τραμ, ανέπτυξε μια από τις σκέψεις του. Ήταν αυτή που έφεραν την επανάσταση στη φυσική: ήταν η γενική θεωρία της σχετικότητας, που παρεμπιπτόντως επιβεβαιώθηκε για μια ακόμη φορά τον περασμένο Δεκέμβριο, μετά ενός δύσκολου διαστημικού τεστ.

Το τραμ στο οποίο είχε επιβιβαστεί ο Αϊνστάιν, περνούσε από τον πύργο με το ρολόι στο Ζίτγκλογκ (δες από πάνω), που στέκεται στο συγκεκριμένο σημείο της Βέρνης για διάστημα μεγαλύτερο της χιλιετίας. Κάθε ώρα εμφανίζεται ένας κούκος, σηματοδοτώντας την εκκίνηση μιας ολόκληρης παράστασης -με γελωτοποιό, αρκούδες και επίχρυση φιγούρα που λέγεται ‘Χρόνος’.

Ενόσω παρακολουθούσε αυτήν την εξέλιξη ο θρυλικός φυσικός, φαντάστηκε τι θα μπορούσε να συμβεί εάν το τραμ κινούνταν με την ταχύτητα του φωτός (είναι η ταχύτητα με την οποία το φως διαδίδεται στο κενό ή άλλα μέσα). Συνειδητοποίησε πως αν ταξίδευε με ταχύτητα 299.792.458 μέτρων το δευτερόλεπτο, οι δείκτες του ρολογιού θα ‘φαίνονταν’ πλήρως παγωμένοι. Την ίδια ώρα, ήξερε πως όποιος θα ήταν πίσω από τον πύργο με το ρολόι, θα έβλεπε τους δείκτες να κινούνται με το φυσιολογικό ρυθμό.

Για τον Αϊνστάιν ο χρόνος επιβραδύνθηκε. Η σκέψη τον συνεπήρε. Κατέληξε στο ότι όσο πιο γρήγορα κινείσαι στο χώρο, τόσο πιο αργά κινείσαι στο χρόνο. Πώς είναι αυτό δυνατό;

Η δουλειά του είχε επηρεαστεί από δυο ‘είδωλα’ που είχε: τον Ισαάκ Νεύτωνα και τους τρεις νόμους της κίνησης τον Τζέιμς Κλερκ Μάξουελ, ο οποίος είχε ‘δώσει’ τους νόμους του ηλεκτρομαγνητισμού.

Ο Νεύτων επέμενε πως οι ταχύτητες δεν είναι ποτέ απόλυτες. Eίναι πάντα σχετικές, ώστε το μέγεθος τους να συνδέεται πάντα με τη λέξη ‘σχετικά’.

Παράδειγμα: ένα τρένο ταξιδεύει με 40 χιλιόμετρα την ώρα, σχετικά με κάποιον που είναι ακίνητος. Ταξιδεύει με 20 χιλιόμετρα την ώρα, σχετικά με άλλο τρένο που ταξιδεύει με την ίδια ταχύτητα προς την ίδια κατεύθυνση. Επίσης ταξιδεύει με 60 χιλιόμετρα την ώρα, σχετικά με άλλο τρένο που κάνει την αντίθετη διαδρομή με 20 χιλιόμετρα -την ώρα. Όλο αυτό ήταν η αλήθεια και για όσα συμβαίνουν με την ταχύτητα όσων υπάρχουν στο γαλαξία.

Ο Μάξουελ είχε βρει πως η ταχύτητα ενός ηλεκτρομαγνητικού κύματος (όπως αυτή του φωτός) είναι δεδομένη, στο εξωφρενικό 299.792.458 m/s, όπως διατύπωνε την αρχή αμεταβλητότητας (σταθεράς) της ταχύτητας του φωτός. Ανεξάρτητα από το ποιος το παρατηρεί -και το πού είναι.

Οι δυο θεωρίες συγκρούονταν. Ο Αϊνστάιν προσπαθούσε να καταλάβει πώς αν οι νόμοι του Νεύτωνα είναι πραγματικά οικουμενικοί, πώς γίνεται να είναι το φως η εξαίρεση του κανόνα; Άρχισε να κάνει πειράματα, αρχικά στο μυαλό του.

Φαντάστηκε πως στέκεται σε μια πλατφόρμα σιδηροδρομικού σταθμού και παρακολουθεί δυο αστραπές που πέφτουν δίπλα του (η μια δεξιά του και η άλλη αριστερά του). Επειδή στεκόταν ακριβώς στη μέση αυτών, λάμβανε τις ακτίνες του φωτός -και από τις δυο πλευρές- ταυτόχρονα.

Τα πράγματα ωστόσο, θα ήταν λίγο πιο περίπλοκα για όποιον έβλεπε αυτές τις αστραπές ενώ ήταν μέσα σε τρένο που περνούσε από την πλατφόρμα, με την ταχύτητα του φωτός -καθώς αν αυτή ακολουθεί τους κανόνες της σχετικότητας, τότε ο επιβάτης του τρένου δεν θα έβλεπε και τις δυο αστραπές ταυτόχρονα. Λογικά, η μια που ήταν πιο κοντά του θα ‘εμφανιζόταν’ πρώτη μπροστά του.

Εάν μετρούσαν την ταχύτητα του φωτός ο Αϊνστάιν και ο επιβάτης του τρένου, θα υπήρχε διαφορά στο μέγεθος. Κάτι που θα ερχόταν σε αντίθεση με θεμελιώδη αλήθεια του σύμπαντος.

O γεννημένος στη Γερμανία σημαντικότερος επιστήμονας του 20ου αιώνα (που βραβεύτηκε με το Νόμπελ Φυσικής το 1921) ένιωσε την ανάγκη να ερευνήσει τι από τα δυο ίσχυε: ήταν ατελείς οι νόμοι του Νεύτωνα ή η ταχύτητα του φωτός δεν ήταν οικουμενική σταθερά. Διαπίστωσε πως είναι πιθανή η συνύπαρξη, εφόσον γινόταν μια συμπλήρωση σε όσα είχε βρει ο Νεύτων.

Για να βγάλει από τη μέση την ασυνέπεια των μετρήσεων, πρότεινε πως ο χρόνος για τον επιβάτη του τρένου θα έπρεπε να επιβραδυνθεί για να αντισταθμίσει τη μείωση της ταχύτητας -ώστε το μέγεθος να παραμείνει σταθερό. Ονόμασε αυτόν τον παραλογισμό ως “Διαστολή του χρόνου” και τη νέα θεωρία του ως “Ειδική σχετικότητα” (ευρύτερα γνωστή ως “ειδική θεωρία της σχετικότητας”).

Ο Νεύτων πίστευε πως ο χρόνος κινείται αποφασιστικά προς μια κατεύθυνση, προς τα εμπρός. Ο Αϊνστάιν είχε μόλις διαπιστώσει πως ο χρόνος συστέλλεται και διαστέλλεται, ανάλογα με την ταχύτητα.

Λόγω αυτής της ‘ευπλαστότητας’, ο χρόνος όπως και ο χώρος, αξίζει τη δική του διάσταση. Για την ακρίβεια, ο Αϊνστάιν ισχυρίστηκε πως και τα δύο (χρόνος και χώρος) ήταν ένα και το αυτό. Μαζί διαμορφώνουν το τεσσάρων διαστάσεων φάσμα/πλέγμα που λέγεται ‘χρονοχώρος’. Πάνω του συμβαίνουν όλα τα γεγονότα του σύμπαντος.

Ισχυρίστηκε και ότι τεράστια αντικείμενα, όπως ο Ήλιος δεν ‘τραβούν’ σώματα (όπως η γη) με κάποιον μυστήριο και ανεξήγητο τρόπο. Αυτό που συμβαίνει είναι ότι ‘κλείνουν’ (κάνουν καμπύλη) το φάσμα του χρονοχώρου γύρω τους. Έτσι η γη ωθείται προς το να ελκύεται προς το απότομο αυτό φάσμα.

Κάνε εικόνα μια μπάλα του μπόουλινγκ στο κέντρο ενός τραμπολίνο. Αν την ίδια ώρα, αφήσεις μια σφαίρα στο τραμπολίνο, θα κατευθυνθεί αμέσως προς την μπάλα του μπόουλινγκ -στο κέντρο.

Αυτή είναι η λογική και με τη βαρύτητα της γης -και της θέσης στο σύμπαν. Επειδή το φάσμα γύρω από τη γη δεν είναι ομοιόμορφο, η βαρύτητα γίνεται πιο έντονη όπως κινούμαστε προς το κέντρο του πλανήτη -όπου η κοιλότητα είναι στη μέγιστη διάσταση.

Κατά συνέπεια, όπως η σφαίρα στο τραμπολίνο έτσι και όποιο αντικείμενο κατευθύνεται προς τη γη, επιταχύνει περισσότερο, όπως πηγαίνει προς το κέντρο του πλανήτη. Πέφτει πιο γρήγορα, όταν είναι ακριβώς πάνω από την επιφάνεια -από ό,τι όταν είναι λίγο πιο πάνω από την ατμόσφαιρα.

Σύμφωνα με το νόμο της ειδικής σχετικότητας, όσο πιο γρήγορα κινείσαι στο χώρο, τόσο πιο αργά κινείσαι στο χρόνο. Αυτό σημαίνει ότι ο χρόνος ‘τρέχει’ πιο αργά στην επιφάνεια της γης από ό,τι πάνω από ατμόσφαιρα. Δηλαδή, όσο πιο κοντά πλησιάζουμε στην ταχύτητα του φωτός, τόσο μεγαλύτερο γίνεται το φαινόμενο.

Εδώ είναι χρήσιμο να θυμίσουμε πως οι πλανήτες έχουν διαφορετικές μάζες και ως εκ τούτου διαφορετικές βαρυτικές δυναμικές. Επίσης, επιταχύνουν αντικείμενα σε διαφορετικούς ρυθμούς -όπως δίδαξαν οι μεταβλητές στο πέρασμα του χρόνου.

Ναι, αλλά ακόμα δεν είπαμε τι είναι χρόνος

Οι άνθρωποι τον αντιλαμβανόμαστε μέσω συγκεκριμένων ‘συστημάτων’ που δρουν στον οργανισμό μας και δη ‘μέρος’ του εγκεφάλου που είναι υπεύθυνος για τους καθημερινούς ρυθμούς. Το αποτέλεσμα (ως προς την αντίληψη μας) μπορεί να ‘επηρεαστεί’ από τους νευροδιαβιβαστής ή φάρμακα. Χημικές ουσίες που διεγείρουν τους νευρώνες, πυροδοτούν μεγαλύτερη ή μικρότερη επιτάχυνση. Ο χρόνος επιταχύνεται, όταν ο εγκέφαλος ‘διακρίνει’ περισσότερα συμβάντα, σε συγκεκριμένο διάστημα. Έτσι νιώθουμε πως πέρασε πολύ γρήγορα ο χρόνος -στην αντίθετη περίπτωση (ο χρόνος επιβραδύνεται σε καταστάσεις έκτακτης ανάγκης ή κινδύνου) νιώθουμε ότι δεν περνάει με τίποτα.

Σε ό,τι μας αφορά λοιπόν, ο χρόνος είναι κάτι απλό. Επί της ουσίας, μάλλον θα μείνει ως κάτι ανεξήγητο για πάντα.