Ολοι οι άνθρωποι έχουν τη συνείδηση ότι ο χρόνος ρέει πάντα από το παρελθόν προς το μέλλον. Επιστημονικές προσπάθειες εκατονταετιών όμως δεν μπόρεσαν να εξηγήσουν το γιατί. Μια τρελή θεωρητική ιδέα ίσως μας οδηγήσει στη λύση του προβλήματος...

Κι αν ο χρόνος γυρίσει πίσω;

Κι αν ο χρόνος γυρίσει πίσω; Ολοι οι άνθρωποι έχουν τη συνείδηση ότι ο χρόνος ρέει πάντα από το παρελθόν προς το μέλλον. Επιστημονικές προσπάθειες εκατονταετιών όμως δεν μπόρεσαν να εξηγήσουν το γιατί. Μια τρελή θεωρητική ιδέα ίσως μας οδηγήσει στη λύση του προβλήματος… X. ΒΑΡΒΟΓΛΗΣ Από τις καθημερινές μας εμπειρίες έχουμε διαμορφώσει την αντίληψη ότι χώρος και χρόνος είναι δύο εντελώς διαφορετικά


Από τις καθημερινές μας εμπειρίες έχουμε διαμορφώσει την αντίληψη ότι χώρος και χρόνος είναι δύο εντελώς διαφορετικά μεγέθη. Για παράδειγμα, όταν στεκόμαστε επάνω σε μια γραμμή μπορούμε να προχωρήσουμε είτε προς τα εμπρός είτε προς τα πίσω. Οταν όμως «ζούμε» μια χρονική στιγμή, μπορούμε να προχωρήσουμε μόνο προς το μέλλον και όχι προς το παρελθόν. Με άλλα λόγια ο χρόνος πάντα αυξάνεται και δεν μπορούμε ούτε να «σταθούμε» σε μια χρονική στιγμή ούτε, πολύ περισσότερο, να γυρίσουμε στο παρελθόν. Για τον λόγο αυτόν οι φυσικοί, ακολουθώντας τον δρόμο που είχε ανοίξει ο Νεύτωνας, μεταχειρίζονταν παραδοσιακά τον χώρο και τον χρόνο με εντελώς διαφορετικό τρόπο. Αυτό όμως οδήγησε σε μια σημαντική ασυμφωνία μεταξύ της επιστήμης και του πραγματικού κόσμου. Συγκεκριμένα από τις εξισώσεις της κλασικής Φυσικής, αλλά και των δύο νεότερων επεκτάσεών της, της Κβαντομηχανικής και της Γενικής Θεωρίας της Σχετικότητας, δεν προκύπτει με κανέναν τρόπο η ιδιότητα του χρόνου να ρέει πάντα προς τα εμπρός. Με άλλα λόγια, η Φυσική δεν μπορεί να ερμηνεύσει ένα από τα βασικότερα στοιχεία του πραγματικού κόσμου που μας περιβάλλει. Το πρόβλημα αυτό έγινε γνωστό ως «βέλος του χρόνου» και απασχόλησε πάρα πολλούς επιστήμονες, από την εποχή της Αναγέννησης ως και τις ημέρες μας.


H λογική αντιμετώπιση του προβλήματος οδηγεί στο συμπέρασμα ότι η συνεχής ροή του χρόνου προς το μέλλον θα πρέπει να συνδέεται με τη μεταβολή κάποιου φυσικού μεγέθους που αυξάνεται συνεχώς, ώστε χρόνος και μέγεθος να μεταβάλλονται με τον ίδιο τρόπο. Ως σήμερα μόνο δύο μεγέθη αυτού του είδους είναι γνωστά στη Φυσική. Το ένα είναι η απόσταση μεταξύ των γαλαξιών, η οποία αυξάνεται διαρκώς λόγω της διαστολής του Σύμπαντος. Το άλλο είναι η εντροπία του Σύμπαντος, μια ποσότητα που εκφράζει πόσο τυχαίες είναι οι θέσεις και οι κινήσεις των διαφόρων σωμάτων στο Σύμπαν. Για παράδειγμα, όσο πιο πιθανή είναι μια συγκεκριμένη διάταξη των γαλαξιών στο Σύμπαν τόσο μεγαλύτερη η εντροπία της. Ο μεγάλος αστροφυσικός Χόκινγκ, μεταξύ των δύο, είχε επιλέξει αρχικά τη διαστολή του Σύμπαντος ως αιτία της κατεύθυνσης του βέλους του χρόνου. Ο χρόνος αυξάνεται επειδή το Σύμπαν διαστέλλεται. H σύνδεση της φοράς της αύξησης του χρόνου με τη διαστολή του Σύμπαντος έχει όμως μια πολύ «παράξενη» συνέπεια. Αν κάποια στιγμή το Σύμπαν σταματήσει να διαστέλλεται και αρχίσει να συστέλλεται, όπως προβλέπουν μερικά κοσμολογικά μοντέλα, τότε θα αντιστραφεί και η φορά του βέλους του χρόνου: θα «θυμόμαστε» το μέλλον και θα ανησυχούμε για το παρελθόν! Υστερα από μερικά χρόνια ο Χόκινγκ διαπίστωσε ότι η αρχική επιλογή του προκαλούσε περισσότερα προβλήματα από όσα έλυνε και άλλαξε γνώμη. Συντάχθηκε με την πλειονότητα των φυσικών, οι οποίοι θεωρούν τη φορά του χρόνου συνδεδεμένη με την αύξηση της εντροπίας. Ο χρόνος αυξάνεται επειδή αυξάνεται η εντροπία του Σύμπαντος. Οπως απέδειξε ο Χόκινγκ, η εντροπία συνεχίζει να αυξάνεται ακόμη και αν το Σύμπαν αρχίσει να συστέλλεται, οπότε η επιλογή αυτή αποφεύγει το παράδοξο της επιστροφής προς το μέλλον. Ωστόσο η σύνδεση της αύξησης του χρόνου με την αύξηση της εντροπίας έχει και αυτή ένα σοβαρό πρόβλημα.


Αν το Σύμπαν εξελίσσεται έτσι ώστε η εντροπία του να αυξάνεται συνέχεια, αυτό σημαίνει πως όταν αυτό δημιουργήθηκε, κατά τη Μεγάλη Εκρηξη, είχε πολύ μικρή εντροπία. Αλλά, σύμφωνα με όσα ήδη αναφέρθηκαν, και η πιθανότητα να δημιουργηθεί το Σύμπαν με τον τρόπο που δημιουργήθηκε θα έπρεπε να είναι πολύ μικρή! Αρα το Σύμπαν δεν είναι δυνατόν να δημιουργήθηκε «τυχαία». Μήπως δημιουργήθηκε από κάποιο ανώτερο ον; Οι φυσικοί δεν βρίσκουν τις απαντήσεις αυτού του είδους πειστικές και έτσι αναπτύχθηκε μια «τρελή» θεωρητική ιδέα. Σύμφωνα με αυτή, δεν υπάρχει μόνο ένα Σύμπαν, αυτό στο οποίο ζούμε, αλλά άπειρα. Το καθένα από αυτά έχει γεννηθεί από κάποιο άλλο που προϋπήρχε. Ετσι λύνεται το φιλοσοφικό πρόβλημα πώς και γιατί δημιουργήθηκε το Σύμπαν στο οποίο ζούμε εμείς, αλλά και το φυσικό πρόβλημα πώς «έτυχε» να γεννηθεί με τόσο απίθανο τρόπο.


H ιδέα των συμπάντων-γονέων που δημιουργούν σύμπαντα-παιδιά μπορεί να φαίνεται στην αρχή εξαιρετικά παράδοξη, αλλά είναι βασισμένη σε γνωστά μαθηματικά. Μεταξύ των ερευνητών που την έχουν χρησιμοποιήσει σε εργασίες τους είναι και ο ίδιος ο Χόκινγκ. H συλλογιστική, πίσω από τα πολύπλοκα μαθηματικά, είναι δυνατόν να γίνει κατανοητή σχετικά εύκολα. Υποθέτουμε ότι βρισκόμαστε σε ένα Σύμπαν στο οποίο η ύλη είναι πολύ αραιή. Τότε είναι δυνατόν, με μια διαδικασία που προβλέπεται από την Κβαντομηχανική, να εμφανιστεί αυθόρμητα σε μια περιοχή ένα ποσό ενέργειας μεγαλύτερο από τον γύρω χώρο. H ενέργεια αυτή μπορεί να μετατραπεί, με τη γνωστή σχέση της Σχετικότητας Ε = m.c2, σε μάζα και να αρχίσει η διαστολή αυτής της περιοχής. Υστερα από ένα μεγάλο χρονικό διάστημα η μάζα θα έχει διασκορπιστεί σε έναν μεγάλο χώρο, έτσι ώστε η πυκνότητά της να είναι χαμηλή. Με τον τρόπο αυτόν φθάνουμε στην κατάσταση από την οποία αρχίσαμε, και η διαδικασία αυτή είναι δυνατό να επαναλαμβάνεται επ’ άπειρον.


H αιώνια διαδοχική επανάληψη Μεγάλων Εκρήξεων, και η συνακόλουθη δημιουργία συμπάντων-παιδιών από σύμπαντα-γονείς, μπορεί να εξηγήσει τη φορά του βέλους του χρόνου, αλλά κανένας δεν γνωρίζει αν περιγράφει όντως τη φύση ή είναι απλώς μια τρελή θεωρητική ιδέα.


Είναι όμως ίσως η καλύτερη θεωρία που εξηγεί τη σημερινή κατάσταση του Σύμπαντος στο οποίο ζούμε και για τον λόγο αυτόν αποτελεί πεδίο εντατικής έρευνας στη διεθνή επιστημονική κοινότητα των κοσμολόγων.


Ο κ. Χάρης Βάρβογλης είναι αναπληρωτής καθηγητής του Τμήματος Φυσικής του Αριστοτελείου Πανεπιστημίου Θεσσαλονίκης.

Ακολουθήστε στο Google News και μάθετε πρώτοι όλες τις ειδήσεις
Δείτε όλες τις τελευταίες Ειδήσεις από την Ελλάδα και τον Κόσμο, από
Science
ΒΗΜΑτοδότης
Σίβυλλα
Helios Kiosk