Είναι πράγματι εφικτά; Αν Όχι, γιατί; Τι μας τα απαγορεύει; Αν Ναι, τη συνέπειες θα μπορούσε να έχει ένα ταξίδι στο μέλλον ή το παρελθόν;
Μια σύντομη και εκλαϊκευμένη προσέγγιση στα παραπάνω ερωτήματα από τη σκοπιά της σύγχρονης Φυσικής
Εισαγωγή: Στις ταινίες επιστημονικής φαντασίας, ένα από τα αγαπημένα σενάρια των δημιουργών τους είναι τα ταξίδια στο χρόνο. Ταξίδια δηλαδή στο παρελθόν αλλά και στο μέλλον.
Oσο και αν φαίνεται, σε μια πρώτη ανάγνωση, εξωπραγματική μια τέτοια δυνατότητα, θα δούμε ότι για τη σύγχρονη φυσική δεν είναι μόνο επιστημονική φαντασία αλλά έχει κάποιες, θεωρητικές προς το παρόν, βάσεις. Εξάλλου, ας μην ξεχνάμε πόσα βιβλία επιστημονικής φαντασίας είχαν γραφεί για ταξίδια του ανθρώπου στο φεγγάρι και κάποια μέρα ο άνθρωπος τα πραγματοποίησε και ετοιμάζεται να πάει και στον Άρη. Μπορεί βέβαια το ταξίδι στο χρόνο να μοιάζει σαν ένα άπιαστο όνειρο, και ίσως έτσι να είναι.
Όμως οι νόμοι της φυσικής δεν το απαγορεύουν! Τα τελευταία μάλιστα χρόνια η γνώση μας γύρω από την πραγματική φύση του χώρου και του χρόνου έχει αλλάξει πολύ. Νέες, απίστευτες μέχρι πριν δυνατότητες, τώρα φαίνονται πιθανές. Ειδικά μάλιστα με την ονομαζόμενη ‘θεωρία των υπερχορδών’.
Μια θεωρία η οποία διαφέρει ριζικά από οποιαδήποτε άλλη γνωστή θεωρία και η οποία σκοπό έχει να δώσει μια καθολική περιγραφή των νόμων της φύσης.
Ας δούμε όμως το θέμα από την αρχή. Όλα ξεκίνησαν από τότε που ο διάσημος σήμερα φυσικός
Α. Αϊνστάιν, στις αρχές του προηγούμενου αιώνα, ανέπτυξε τις δύο μεγάλες θεωρίες του, την Ειδική θεωρία της Σχετικότητας (Ε.Θ.Σ.) αρχικά και έπειτα τη Γενική θεωρία της Σχετικότητας (Γ.Θ.Σ.).
Δύο θεωρίες που ήλθαν να ταράξουν συθέμελα το μέχρι τότε οικοδόμημα της κλασσικής Νευτώνειας φυσικής. Με την
Ειδική Θεωρία της σχετικότητας καταρρίφτηκε η παγιωμένη άποψη ότι ο χρόνος κυλά ομοιόμορφα για όλους, κινούμενους και ακίνητους. Από την άλλη, η Γενική θεωρία της σχετικότητας μας λέει ότι ο χώρος που ζούμε δεν είναι στην πραγματικότητα ένας χώρος τριών διαστάσεων όπως οι αισθήσεις μας τον αντιλαμβάνονται, αλλά είναι ένας χώρος τεσσάρων διαστάσεων. Ζούμε σε ένα ‘χωροχρονικό συνεχές’ μέσα στο οποίο η παρουσία ύλης έχει ως συνέπεια την καμπύλωσή του. Η καμπύλωση αυτή δεν είναι κάτι άλλο από τη βαρύτητα. Μέσα σε ένα τέτοιο περιβάλλον είναι άραγε δυνατά τα ταξίδια στον χρόνο προς τα εμπρός ή και προς τα πίσω;
Ταξίδια στο μέλλον: Σήμερα ξέρουμε ότι ταξιδεύοντας με μεγάλη ταχύτητα, (π.χ. με ένα γρήγορο αεροπλάνο), όταν επιστρέψω θα είμαι νεότερος κατά ένα μικρό κλάσμα του δευτερολέπτου.
Θα έχω μεταβεί στο μέλλον έστω και για ένα απειροελάχιστο χρόνο.
Το ρολόι του επιβάτη όταν αυτός κινείται επιβραδύνεται, ο χρόνος κυλά με πιο αργό ρυθμό. Αυτό προβλέπει η Ε.Θ.Σ. και έχει αποδειχθεί επανειλημμένα πειραματικά, έτσι ώστε να μην υπάρχει σήμερα πια καμιά αμφιβολία γι’ αυτό. Τα σύγχρονα διαστημόπλοια ταξιδεύουν πολύ πιο γρήγορα από τα αεροπλάνα. Έτσι αν ένας αστροναύτης περιφέρεται γύρω από τη γη με ένα διαστημόπλοιο, τρέχει με ταχύτητα περίπου 27.200 χλμ/ώρα. Αν μείνει στο διάστημα για ένα χρόνο, όταν επιστρέψει θα έχει ταξιδεύσει στο μέλλον για 3,8 δευτερόλεπτα.
Για να ταξιδεύσουμε βέβαια στο μέλλον για ένα μεγαλύτερο και ανθρώπινα αντιληπτό χρονικό διάστημα, π.χ. κάποια λεπτά της ώρας, θα πρέπει να κατασκευάσουμε διαστημόπλοια χιλιάδες φορές γρηγορότερα από αυτά που έχουμε σήμερα. Αν λοιπόν μπορέσουμε κάποτε να τρέξουμε με πολύ μεγαλύτερες ταχύτητες από τις σημερινές, τότε το φαινόμενο αυτό θα γίνει αρκετά πιο έντονο και ένα ταξίδι στο μέλλον θα είναι πραγματικότητα. (1) Αν μπορέσουμε να τρέξουμε για παράδειγμα 4000 φορές πιο γρήγορα από ένα σύγχρονο επανδρωμένο διαστημόπλοιο, τότε θα κάναμε ένα ‘γιγάντιο’ άλμα πολλών χρόνων στο μέλλον! Τέτοια ταξίδια σήμερα ο άνθρωπος έχει πετύχει μόνο στον μικρόκοσμο, στους επιταχυντές σωματιδίων, όπως του CERN και του Fermilab, όπου οι ταχύτητες φθάνουν μέχρι και 99,99% εκείνης του φωτός. Εκεί μελετούμε όλα αυτά τα παράξενα χαρακτηριστικά του χρόνου και του χώρου.
Στις ταχύτητες αυτές ένας νέος κόσμος μας αποκαλύπτεται. Ένας κόσμος παράξενος, παράδοξος, έξω από την καθημερινή μας εμπειρία. Αλλά είναι ένα υπαρκτός και πειραματικά επιβεβαιωμένος αλλόκοτος κόσμος. Ταξίδια στο παρελθόν: Στον μακρόκοσμο λοιπόν που ζούμε, ταξίδια στο μέλλον γίνονται ήδη. Μόνο που η διάρκειά τους είναι απειροελάχιστη, μη αντιληπτή από τις αισθήσεις μας.
Τι γίνεται τώρα με ταξίδια στο παρελθόν;
Είναι και αυτά εφικτά; Εδώ υπάρχει ένα μεγάλο εμπόδιο που πρέπει να ξεπεράσουμε: Η ταχύτητα του φωτός.
Σύμφωνα με την Ε.Θ.Σ. του Αϊνστάιν, κανένα αντικείμενο δεν μπορεί να την ξεπεράσει. Θα μου πείτε βέβαια ότι κάποτε έτσι λέγαμε και για την ταχύτητα του ήχου, μέχρι που την ξεπεράσαμε, χωρίς να συμβεί κάτι το απρόβλεπτο.(2), (3) Όμως τα πράγματα με το φως δεν είναι τόσο απλά. Η ταχύτητα του φωτός φαίνεται να είναι πράγματι ένα αξεπέραστο εμπόδιο για μακροσκοπικά αντικείμενα. Τι θα συμβεί όμως αν κάποτε βρούμε τρόπο να το υπερπηδήσουμε; Τώρα το ταξίδι μας αντί να γίνεται στο μέλλον, θα γίνει στο παρελθόν! Ένα ταξίδι στο παρελθόν θα πρέπει να είναι εξ ίσου αλλόκοτο και συναρπαστικό με ένα ταξίδι στο μέλλον. Ένα από τα παράδοξα ενός τέτοιου ταξιδιού είναι το ονομαζόμενο ‘παράδοξο του παππού’. Αν κάποιος ταξιδιώτης στο παρελθόν θελήσει να συναντήσει τον παππού του και τον σκοτώσει πριν αυτός αποκτήσει παιδιά, τότε πως θα υπάρχει ο ίδιος αφού δεν θα έχει γεννηθεί; Σήμερα, η σύγχρονη φυσική μας δίνει κάποια επιστημονικά ‘παράθυρα’ που μας επιτρέπουν θεωρητικά τόσο να πραγματοποιήσουμε ένα ταξίδι στο παρελθόν ξεπερνώντας το εμπόδιο της ταχύτητας του φωτός, όσο και να λύσουμε τα διάφορα παράδοξα προβλήματα που αυτό συνεπάγεται.
Ένα τέτοιο παράθυρο που έχει θεωρητικά εντοπιστεί, είναι οι ‘Γέφυρες Einstain-Rosen’, γνωστές και ως ‘σκουληκότρυπες’. Είναι φυσικά περάσματα που παρακάμπτουν τον χώρο και τον χρόνο. Θα λέγαμε ότι είναι κάτι σαν μια κοσμική παρακαμπτήριος, σαν μια κοσμική σήραγγα.
Τέτοιες σκουληκότρυπες φαίνεται ότι πραγματικά υπάρχουν, αλλά σε υποατομική κλίμακα. Δεν ξέρουμε αν πράγματι υπάρχουν και στο μακρόκοσμο του σύμπαντός μας. Ο Αϊνστάιν μας λέει ότι είτε υπάρχουν είτε όχι, εμείς πάντως δεν μπορούμε να δημιουργήσουμε μια νέα σκουληκότρυπα. Και αυτό γιατί ο χωρόχρονος μπορεί να τεντωθεί και να καμπυλωθεί, αλλά δεν μπορούμε να τον ‘σχίσουμε’ δημιουργώντας μια δική μας σκουληκότρυπα. Ο σύγχρονος όμως διάσημος φυσικός, γνωστός για τη θεωρία του πάνω στις μαύρες τρύπες, Stephen Hawking γράφει: «Οι κοσμικές σήραγγες, όπως και κάθε άλλος τρόπος ταξιδιού με ταχύτητα μεγαλύτερη αυτής του φωτός, επιτρέπουν τα ταξίδια στο παρελθόν. Αυτό που χρειαζόμαστε είναι να στρεβλώσουμε τον χωροχρόνο και για να το πετύχουμε χρειαζόμαστε ύλη με αρνητική ενεργειακή πυκνότητα. Η κβαντική θεωρία επιτρέπει στην ενεργειακή πυκνότητα κάποιων περιοχών να είναι αρνητική, αρκεί να εξισορροπείται από τη θετική ενεργειακή πυκνότητα κάποιων άλλων περιοχών». Και συνεχίζει: «Έχουμε πειραματικές ενδείξεις ότι ο χωρόχρονος μπορεί να είναι και καμπυλωμένος και στρεβλωμένος, με τρόπο που επιτρέπει ταξίδια στο χρόνο. Μπορεί λοιπόν να ελπίζει κανείς ότι θα καταφέρουμε κάποτε να κατασκευάσουμε μια μηχανή του χρόνου». Μια άλλη λύση που προτείνεται σήμερα από τη σύγχρονη φυσική και η οποία, πέρα από τη λύση πολλών άλλων προβλημάτων, απαντά και στο ‘παράδοξο του παππού’ είναι το ‘πολυσύμπαν’. Μια θεωρία που αποτελεί επέκταση της πολλά υποσχόμενης σήμερα ‘θεωρίας των υπερχορδών’, ένας εκ των θεμελιωτών της οποίας είναι ο γνωστός μας Έλληνας φυσικός και ακαδημαϊκός Δημήτρης Νανόπουλος. Όταν λοιπόν ταξιδεύουμε πίσω στο χρόνο, μπαίνουμε σε ένα άλλο σύμπαν, ‘παράλληλο’ με αυτό που βρισκόμασταν πριν. Το νέο για εμάς σύμπαν ακολουθεί μια άλλη ιστορική ροή, μια άλλη χρονική πορεία.
Και μόνο η παρουσία μας εκεί το έχει αλλάξει.
Στο νέο αυτό σύμπαν θα υπάρχουμε ίσως ταυτόχρονα με κάποιο αντίγραφο του εαυτού μας! Θα λείπουμε όμως τώρα από το αρχικό μας σύμπαν αφού θα είμαστε παγιδευμένοι στο νέο, λύνοντας έτσι το ‘παράδοξο του παππού’ αφού θα βρισκόμαστε σε δύο διαφορετικά σύμπαντα.
Ο Stephen Hawking διατυπώνει και κάποιες απορίες που προβληματίζουν: «Αν τα πράγματα είναι έτσι, γιατί δεν ήλθε κάποιος από το μέλλον να μας δείξει πως θα φτιάξουμε μια μηχανή του χρόνου;». Τελικά, ο διάσημος φυσικός καταλήγει στο συμπέρασμα ότι «τα ταξίδια στο χρόνο θα είναι περιορισμένα αποκλειστικά στο μέλλον. Δεν υπάρχει καμιά πιθανότητα κάποιοι διαστημάνθρωποι του μέλλοντος να εμφανιστούν στο παρόν. Έτσι, θα μπορούσε να εξηγηθεί το γιατί δεν έχουμε ακόμη πλημμυρίσει από τουρίστες που έρχονται από το μέλλον». Ο ίδιος όμως αναφέρει ότι «η ακτινοβολία από τις μαύρες τρύπες δείχνει ότι η κβαντική θεωρία επιτρέπει, στις μικροσκοπικές κλίμακες μεγεθών, τα ταξίδια πίσω στο χρόνο, και ότι τα ταξίδια αυτά μπορούν να έχουν παρατηρήσιμες συνέπειες». Επίλογος: Το ταξίδι στο χρόνο μπορεί να ακούγεται σαν ένα παράξενο όνειρο, αλλά αφού οι νόμοι της φυσικής δεν το απαγορεύουν, τότε ίσως μια μέρα ανακαλύψουμε τον τρόπο να μετατρέψουμε αυτό το όνειρο σε πραγματικότητα. Όταν οι νόμοι της φυσικής δεν απαγορεύουν τέτοια ταξίδια στον χρόνο και με δεδομένο ότι εμείς θέλουμε να τα κάνουμε, τίποτα δεν μπορεί να αποκλειστεί. *Ο Παντελής Βακάκης είναι φυσικός.
Παραπομπές: (1) Η μεγαλύτερη ταχύτητα με την οποία έχει ταξιδέψει ποτέ άνθρωπος ήταν στην επανείσοδο του διαστημοπλοίου «Απόλλων 10» στην ατμόσφαιρα το 1969. Η ταχύτητα που καταγράφηκε ήταν 39.897 χλμ/ώρα. (2) Το 1947 το Μπελ 1 ήταν το πρώτο αεροσκάφος που έσπασε το φράγμα του ήχου, με πιλότο τον Τσακ Γίγκερ. (3) Η πιο αρχαία ανθρώπινη κατασκευή με ταχύτητα μεγαλύτερη του ήχου, πιθανότατα ήταν τα μαστίγια στην Κίνα. Κατασκευάστηκαν πριν από 7.000 χρόνια και όπως αποκαλύφτηκε, μόλις το 1927, όταν κατασκευάστηκαν οι πρώτες φωτογραφικές μηχανές υψηλής ταχύτητας, έχουν ταχύτητα 1.194 χιλιόμετρα την ώρα. Αναφορές: https://www.youtube.com/watch?v=-X1rf4sarLE&t=301s: time travel Stephen Hawking, “ΤΟ ΧΡΟΝΙΚΟ ΤΟΥ ΧΡΟΝΟΥ», Εκδόσεις ‘κάτοπτρο’ http://physics4u.gr/blog/2015/01/09/%CF%84%CE%AC%CE%B4%CE%B5-%CE%AD%CF%86%CE%B7-einstein/: Ειδική και Γενική Σχετικότητα https://www.youtube.com/watch?v=MJBa7NfF9kw&t=154s: Η Θεωρία των Πάντων
