Τρίτη, 25 Οκτωβρίου 2016

Είναι το ταξίδι στον χρόνο επιστημονικά εφικτό ή είναι επιστημονική φαντασία;



http://cdn.thedailybeast.com/content/dailybeast/articles/2016/02/15/hold-up-did-we-just-crack-time-travel/jcr:content/image.img.2000.jpg/1455578790176.cached.jpg


Jim_Al-KhaliliΑν πιστεύετε ότι το ταξίδι στο χρόνο δεν έχει θέση σε μια σοβαρή επιστημονική συζήτηση ο Βρετανός θεωρητικός φυσικός και συγγραφέας εκλαϊκευμένων επιστημονικών βιβλίων,  Jim Al-Khalili (20 Σεπτεμβρίου 1962) στο Πανεπιστήμιο του Surrey της Αγγλίας διαφωνεί. Λέει ότι το θέμα του ταξιδιού στον χρόνο περιέχει μερικές από τις ιδέες των θεωριών της γενικής σχετικότητας του Αϊνστάιν.
Είναι αλήθεια πως όταν οι φυσικοί θέλουν να διεγείρουν το ενδιαφέρον του κοινού για το αντικείμενό τους, δεν στρέφονται στην επιστήμη των υλικών, ούτε στον ηλεκτρομαγνητισμό ή τη θερμοδυναμική, αλλά στην κοσμολογία, την σκοτεινή ενέργεια και την σκοτεινή ύλη, το Big Bang, τις μαύρες τρύπες, τα ταξίδια στον χρόνο, το σωματίδιο Higgs ή του Θεού και την αστροφυσική. Πάντα υπάρχει κάτι ενδιαφέρον να δεις στο δίκτυο για αυτά τα θέματα που γίνονται ‘ανάρπαστα’ από το κοινό. Ειδικά η έρευνα των σωματιδίων της σκοτεινής ύλης και του σωματιδίου Higgs στον Μεγάλο Επιταχυντή Συγκρουόμενων Δεσμών Αδρονίων, συναντάει το ενδιαφέρον ακόμα και της τηλεόρασης.  

Μπορεί όμως να θεωρηθεί η διαπραγμάτευση ενός θέματος σαν το ταξίδι στο χρόνο σαν να ενδίδουμε στην επιστημονική φαντασία; Πολλοί πιστεύουν ότι το ζήτημα αυτό δεν έχει λυθεί ακόμα τελειωτικά. Και στην λαχτάρα των επιστημόνων να δώσουν απάντηση στα τεράστια προβλήματα που υπάρχουν για τα ταξίδια στον χρόνο, βλέπουμε ότι σκύβουν ξανά με μεγάλη προσοχή στις βασικές ιδέες της γενικής σχετικότητας του Αϊνστάιν. Πολλοί από μας που έχουν δει τον Εξολοθρευτή ή είναι οπαδοί του Dr Who θα μπορούσαν να πουν ότι η έννοια του ταξιδιού στο χρόνο, μολονότι ιδιαίτερα διασκεδαστική, είναι απλά παράλογη και δεν έχει θέση στην αληθινή επιστήμη. Ωστόσο, όπως πιστεύει και ο Jim Al-Khalili οι νόμοι της φυσικής επιτρέπουν το ταξίδι στο χρόνο.

Έχει αποδειχθεί ότι το ταξίδι στο παρελθόν είναι πάρα πολύ δύσκολο, αλλά το ταξίδι στο μέλλον είναι ευκολότερο από το ταξίδι στο παρελθόν. Κι αυτό μας παραξενεύει, γιατί το παρελθόν μπορεί να μην είναι προσβάσιμο αλλά τουλάχιστον είναι ‘εκεί έξω’ κατά κάποιο τρόπο: γιατί έχει συμβεί. Το μέλλον από την άλλη, απομένει να συμβεί. Πώς μπορούμε να επισκεφτούμε έναν χρόνο που δεν έχει ακόμη συμβεί; Ωστόσο, το ταξίδι στο μέλλον μέσω ταχείας κίνησης δεν προϋποθέτει ότι το μέλλον είναι ήδη ‘εκεί έξω’ περιμένοντας για εμάς. Σημαίνει ότι κινούμαστε έξω από το χρονικό πλαίσιο οποιουδήποτε άλλου και μέσα σε κάποιο στο οποίο ο χρόνος κινείται πιο αργά. Ενώ εμείς βρισκόμαστε σε αυτή την κατάσταση, ο χρόνος έξω κυλάει πιο γρήγορα και το μέλλον ξεδιπλώνεται με μεγάλη ταχύτητα. Όταν επανερχόμαστε στο αρχικό χρονικό πλαίσιο θα έχουμε φτάσει στο μέλλον πιο γρήγορα από κάθε άλλον.

Από την άλλη, υπάρχουν πολλά παράδοξα παραδείγματα του πώς θα ήταν τα πράγματα αν το ταξίδι στο παρελθόν ήταν εφικτό. Για παράδειγμα, αν πηγαίναμε στο παρελθόν και σκοτώναμε τον ίδιο μας τον εαυτό, ή τον παππού μας (οπότε δεν θα είχε γεννηθεί ο πατέρας μας και φυσικά εμείς οι ίδιοι), τι θα συνέβαινε τότε; Θα εξαφανιζόσασταν απλά καθώς ο νεότερος εαυτό σας θα έπεφτε στο έδαφος; Κι αν είχαμε πεθάνει στο παρελθόν, τότε ποιος θα ήταν αυτός που θα μας σκότωνε; Αυτό είναι ένα πολύ γνωστό παράδοξο. Σκεφτείτε το. Φαίνεται ότι δεν μπορούμε να σκοτώσουμε τον νεότερο εαυτό μας, επειδή πρέπει να επιζήσουμε της δολοφονικής απόπειρας για να γίνουμε ο δολοφόνος μας.
ΤΑΞΙΔΙ ΣΤΟ ΜΕΛΛΟΝ
Μπορεί να ακούγεται κάπως παράξενο αλλά θα πρέπει να δούμε πώς συνδέεται με το ταξίδι στο χρόνο. Η ιδέα του επιβραδυνόμενου χρόνου μας παρέχει κυριολεκτικά έναν τρόπο ταξιδιού στο μέλλον. Αν επρόκειτο να κάνετε το γύρο του Γαλαξία μας με έναν πύραυλο, με ταχύτητα κοντά στην ταχύτητα του φωτός, ας πούμε για τέσσερα χρόνια, θα παθαίνατε μάλλον σοκ όταν θα γυρνούσατε στο σπίτι σας στη Γη. Αν το ημερολόγιό σας στον πύραυλο σάς πληροφορούσε ότι φύγατε τον Ιανουάριο του 2005 και επιστρέψατε τον Ιανουάριο του 2009, τότε, ανάλογα με την ακριβή σας ταχύτητα και το πόσο καμπύλη ήταν η διαστρική τροχιά σας, θα διαπιστώνατε ότι στη Γη το έτος θα ήταν το 2045 και όλοι θα είχαν γεράσει κατά 40 χρόνια. Αυτοί θα σοκάρονταν εξίσου βλέποντάς σας πόσο νέος/νέα φαίνεστε ακόμη έχοντας υπόψη πόσο πολύ λείψατε, σύμφωνα με αυτούς.

Μέσα στον πύραυλο θα είχαν περάσει 4 χρόνια ενώ τα ρολόγια στη Γη θα μετρούσαν 40 χρόνια. Αυτό θα σήμαινε, για κάθε λόγο και σκοπό, ότι θα είχατε κάνει ένα άλμα 36 ετών στο μέλλον.

Αυτό το φαινόμενο έχει ελεγχθεί και επιβεβαιωθεί πολλές φορές σε διαφορετικά πειράματα με εξαιρετικά μεγάλο βαθμό ακρίβειας. Το 1971 οι J. C. Hafele και Richard E. Keating τοποθέτησαν τέσσερα υψηλής ακρίβειας ατομικά ρολόγια σε ένα αεριωθούμενο αεροπλάνο και τα ταξίδεψαν γύρω από τη Γη με φορά προς τα ανατολικά. Μετά την επιστροφή του αεροσκάφους τα ρολόγια αυτά συγκρίθηκαν με ατομικά ρολόγια αναφοράς του Αμερικανικού Ναυτικού Αστεροσκοπείου: τα ρολόγια που ταξίδεψαν βρίσκονταν ένα μικροσκοπικό κλάσμα του δευτερολέπτου πίσω από τα ρολόγια αναφοράς.

Αν και το αεροσκάφος είχε μια ταχύτητα ως προς το έδαφος πάνω από χίλια χιλιόμετρα ανά ώρα, η ταχύτητα του φωτός είναι εκατομμύρια φορές μεγαλύτερη, γεγονός στο οποίο οφείλεται η πολύ μικρή και μάλλον όχι εντυπωσιακή διαφορά ανάμεσα στις δύο ομάδες ρολογιών. Όπως και να έχει, αυτή η διαφορά είναι πραγματική και τα ρολόγια τόσο ακριβή που δεν υπάρχει αμφιβολία για τις ενδείξεις τους ή τα συμπεράσματα που προκύπτουν από αυτές.
ΤΑΞΙΔΙ ΣΤΟ ΠΑΡΕΛΘΟΝ;
Αυτό που πρέπει να θυμόσαστε για το ταξίδι στο παρελθόν είναι ότι επιτρέπεται να παρέμβετε στην ιστορία όσο τα πράγματα παραμένουν όπως είναι. Δεν μπορείτε να αλλάξετε το παρελθόν.

Καταρχήν, θα υπήρχαν δύο τρόποι για να πάμε πίσω στο παρελθόν. Ένας είναι πηγαίνοντας προς τα πίσω μέσα στο χρόνο, κατά τη διάρκεια του οποίου οι δείκτες του ρολογιού σας θα κινούνταν αντίθετα. Αυτό θα απαιτούσε ταχύτητες μεγαλύτερες από αυτήν του φωτός κάτι που η θεωρία της σχετικότητας μας λέει ότι είναι αδύνατο, κι έτσι δεν είναι ο τύπος του ταξιδιού στο χρόνο που παρουσιάζω εδώ.

Ο άλλος τρόπος είναι ταξιδεύοντας σε ό,τι εμφανίζεται σε εσάς να είναι εμπρός στο χρόνο (το ρολόι σας τρέχει μπροστά) αλλά κινούμενος κατά μήκος μιας στρεβλωμένης διαδρομής στο χωροχρόνο που σας επιστρέφει πίσω στο δικό σας παρελθόν (όπως κάνοντας το βρόχο σε ένα τρενάκι του Λούνα Παρκ). Ένας τέτοιος βρόχος είναι γνωστός στη φυσική ως κλειστή χρονοειδής καμπύλη και υπήρξε αντικείμενο έντονης θεωρητικής έρευνας κατά την τελευταία δεκαετία. Ήταν, πάντως, γνωστό για μισό αιώνα ότι οι εξισώσεις της γενικής σχετικότητας του Αϊνστάιν επιτρέπουν τέτοιες κλειστές χρονοειδείς καμπύλες: ο Αμερικανός μαθηματικός Kurt Gödel έδειξε το 1949 ότι αυτού του τύπου το ταξίδι στο παρελθόν είναι θεωρητικά εφικτό.

timetravelΆρα προς τι όλη αυτή η φασαρία;
Το ταξίδι στο μέλλον έχει πραγματοποιηθεί και το ταξίδι στο παρελθόν, αν και δύσκολο, δεν απαγορεύεται από τη θεωρία. Τι περιμένουμε λοιπόν; Γιατί δεν έχουμε κατασκευάσει ακόμη μια μηχανή του χρόνου; Το πρόβλημα είναι, πέρα από το γεγονός ότι είναι υπέρμετρα δύσκολο να κατασκευάσουμε κλειστές χρονοειδείς καμπύλες στο χωροχρόνο, ότι δεν κατανοούμε πραγματικά τη θεωρία. Σύμφωνα με όσα γνωρίζουμε στις αρχές του 21ου αιώνα, η γενική σχετικότητα μάς λέει ότι δεν μπορούμε να απαγορεύσουμε τα ταξίδια στο χρόνο, ωστόσο πολλοί φυσικοί ελπίζουν ότι μια καλύτερη κατανόηση των εμπλεκόμενων μαθηματικών θα οδηγήσει τελικά στο συμπέρασμα ότι οι χρονικοί βρόχοι είναι ανέφικτοι.
Προς το παρόν, δεν μπορούμε να απορρίψουμε το ενδεχόμενο ότι μια φυσική μηχανή του χρόνου υπάρχει κάπου μέσα στο Σύμπαν. Είναι θεωρητικά δυνατό ο χωροχρόνος να είναι τόσο στρεβλωμένος παρουσία ενός πολύ ισχυρού βαρυτικού πεδίου, κάτω από πολύ ειδικές συνθήκες, ώστε να σχηματιστεί ένας χρονικός βρόχος. Αν κατά τη διάρκεια ενός μελλοντικού διαστημικού ταξιδιού, γλιστρήσουμε κατά μήκος μίας τέτοιας οντότητας, η οποία είναι γνωστή ως σκουληκότρυπα, ενδεχομένως να μας παράσχει μια μόνιμη σύνδεση με το παρελθόν.

Επί του παρόντος, ο καλύτερος τρόπος να απορρίψουμε την ύπαρξη των χρονικών βρόχων είναι να αναρωτηθούμε πού είναι άραγε όλοι οι χρονοταξιδιώτες από το μέλλον. Εάν οι μελλοντικές γενιές καταφέρουν ποτέ να χτίσουν μία μηχανή του χρόνου τότε σίγουρα θα υπάρχουν πολλοί άνθρωποι που θα θέλουν να επισκεφτούν τον 21ο αιώνα και θα έπρεπε να βλέπουμε αυτούς τους επισκέπτες ανάμεσά μας σήμερα. Έτσι, απλά για να διατηρήσουμε ανοικτή τη συζήτηση, παρακάτω υπάρχουν πέντε πιθανοί λόγοι γιατί δεν θα έπρεπε να περιμένουμε να δούμε κανέναν χρονοταξιδιώτη:
  1. Το ταξίδι στο παρελθόν απαγορεύεται από κάποιους άγνωστους μέχρι σήμερα νόμους της φυσικής. Οι φυσικοί ελπίζουν να ανακαλύψουν μία νέα θεωρία η οποία πηγαίνει πέρα από τη θεωρία της γενικής σχετικότητας και η οποία εξηγεί γιατί οι χρονικοί βρόχοι απαγορεύονται. Ήδη διαθέτουμε δυο πιθανές υποψήφιες θεωρίες, τη θεωρία των υπερχορδών και τη θεωρία των μεμβρανών. Καμία ωστόσο δεν είναι ικανοποιητικά κατανοητή ακόμη.
  2. Δεν υπάρχει καμία φυσική μηχανή του χρόνου, όπως οι σκουληκότρυπες, έτσι ο μόνος τρόπος να ταξιδέψουμε στο παρελθόν είναι να κατασκευάσουμε μία. Αποδεικνύεται όμως ότι αυτή θα μπορούσε να μας πάει πίσω στο χρόνο μέχρι τη στιγμή που τέθηκε σε λειτουργία (επειδή αυτή θα ήταν η προγενέστερη στιγμή στο χρόνο που θα μπορούσε να προσπελαστεί). Έτσι δεν μπορούμε να δούμε χρονοταξιδιώτες από το μέλλον επειδή μηχανές του χρόνου δεν έχουν εφευρεθεί ακόμη.
  3. Φυσικές μηχανές του χρόνου υπάρχουν και οι άνθρωποι τις χρησιμοποιούν για να ταξιδέψουν πίσω στον 21ο αιώνα, αλλά – μία ιδέα την οποία σκέφτονται σοβαρά πολλοί θεωρητικοί φυσικοί- το σύμπαν μας είναι ένα από τα άπειρα παράλληλα σύμπαντα. Επομένως το ταξίδι στο παρελθόν προβάλλει τον ταξιδιώτη σε έναν παράλληλο κόσμο. Υπάρχουν τόσοι πολλοί κόσμοι που το δικό μας σύμπαν δεν είναι ένα από τα λίγα τυχερά που τα έχουν επισκεφτεί. Αν δεν έχετε πειστεί από αυτά τα επιχειρήματα τότε ίσως πρέπει να αναφέρω δύο πιο πεζά ενδεχόμενα:
  4. Το να περιμένουμε να δούμε χρονοταξιδιώτες ανάμεσά μας προϋποθέτει ότι αυτοί θα ήθελαν να επισκεφτούν αυτό τον αιώνα. Ίσως για αυτούς, να υπάρχουν πολύ καλύτερες και ασφαλέστερες περίοδοι να επισκεφτούν.
  5. Οι χρονοταξιώτες από το μέλλον είναι ανάμεσά μας αλλά κρατούν χαμηλούς τόνους!
Αν έπρεπε να στοιχηματίσουμε θα λέγαμε ότι το ταξίδι στο παρελθόν θα αποδειχθεί σύντομα αδύνατο και θεωρητικά. Το να πάμε στο μέλλον, από την άλλη, απαιτεί απλά να φτιάξουμε έναν αρκετά γρήγορο πύραυλο. Να ξέρετε πάντως ότι αν φτάσετε στο μέλλον, δεν υπάρχει δρόμος επιστροφής.

Απόσπασμα από άρθρο στο www.scienceinschool.org
 physics4u.gr