Επιστημονικές έννοιες σχετικές με τα ταξίδια στο χρόνο. Τελικά τι είναι ο χρόνος;

Η φύση του χρόνου απασχόλησε από πολύ παλια τον άνθρωπο και ήταν ένα από τα μείζονα προβλήματα ήδη από την αρχαιότητα. Τι είναι αυτό που διακρίνει το παρελθόν από το παρόν ή το μέλλον; Μήπως δεν υφίσταται αντικειμενική διάκριση και ο χρόνος είναι μια ενιαία οντότητα που αποκαλείται παρόν; Τι είναι αυτό που δίνει στο χρόνο την κατεύθυνσή που έχει;

Η λέξη χρόνος είναι πανάρχαια και άλλοτε είναι ταυτισμένη με την αρχή του κόσμου, όπως την αναφέρουν οι Ορφικοί και άλλοτε εμφανίζεται σαν θεότητα, η οποία ποτέ δεν σταματά να κινείται και η οποία απεικονίζεται με φτερά στις ωμοπλάτες. Ο χρόνος, σαν μυθικό πρόσωπο, αναφέρεται από τον Φερεκίδη, στην Κοσμογονία του. Ο προσωκρατικός αυτός φιλόσοφος από τη Σύρο λέει: "Ο Ζας (Δίας) υπήρχε πάντα, το ίδιο και ο Χρόνος και η Χθονίη (Γη), που αποτελούσαν μαζί με τον Ζάντα τις τρεις πρώτες αρχές...".

Επίσης, πολλοί ποιητές τον αναφέρουν σαν πατέρα των πάντων και ο Ευριπίδης, ιδιαίτερα, αποκαλεί τον Αιώνα παιδί του Χρόνου.

Στους αρχαίους πολιτισμούς η άποψη για το χρόνο συνδεόταν με την εξέλιξη και την μεταβολή και ήταν εδραιωμένη στους κύκλους και τους ρυθμούς της φύσης. Οι απλοί άνθρωποι, μέσα από την πείρα τους, παρατήρησαν ότι κατά τη διάρκεια των χρόνων αλλά και των εποχών πολλά εμφανίζονται, αλλά και πολλά εξαφανίζονται κι έτσι τον συνέδεσαν με τον Κρόνο, ο οποίος εξαφάνιζε τα δημιουργήματά του, τα παιδιά του καταπίνοντάς τα. Μάλιστα, η ταύτιση Χρόνου - Κρόνου αναφέρεται σε επιγραφή του Ε΄αιώνα π.Χ.

Την ίδια ακριβώς θεώρηση για το χρόνο συναντάμε στους αρχαίους Ινδούς, όπου ο χρόνος αναπαριστάται στον κοσμικό χορό του θεού Σίβα, καταστροφέα και (ανα)δημιουργού των μορφών, κυρίαρχου της δημιουργίας αλλά και της καταστροφής. Αυτό ακριβώς δεν κάνει και ο χρόνος; «Γεννάει» και «τρώει» τα παιδιά του, όπως ο αρχαιοελληνικός τιτάνας, ο Κρόνος. Η ιδέα, λοιπόν της κυκλικής κίνησης του χρόνου ήταν εδραιωμένη στους αρχαίους πολιτισμούς.

Μία πρώτη προσπάθεια σοβαρής απάντησης σε αυτά τα ερωτήματα βρίσκουμε για πρωτή φορά στην Ελλάδα των κλασσικών χρόνων. Ήδη από την εποχή του Πλάτωνα και του Πυθαγόρα πιστεύεται ότι ο χρόνος είναι μία αντικειμενική τάξη, ένα πραγματικό μέγεθος, με το οποίο μετριέται η κίνηση.

Η ιδέα του χρόνου ως ένα αντικειμενικό και μετρήσιμο μέγεθος πήρε σάρκα και οστά από τον Αριστοτέλη (384-322π.Χ.), έναν από τους επιφανέστερους φιλόσοφους της αρχαιότητας. Ο Αριστοτέλης στο έργο του "Φυσικά" (κεφάλαια 10-14), περιγράφει τον χρόνο ως ένα γνώρισμα των κινήσεων που δεν υπάρχει μόνο του, αλλά είναι σχετικό με τις κινήσεις των αντικειμένων. Ο Αριστοτέλης ορίζει τον χρόνο "...ο αριθμός της κίνησης όσον αφορά το πρίν και το μετά..." (Ο χρόνος αριθμός εστί κινήσεως κατά το πρότερον και ύστερον) και επομένως δεν μπορεί να υπάρξει χωρίς διαδοχή γεγονότων. Αλλά ταυτόχρονα, φαίνεται να λέει ότι, για να υπάρξει η έννοια του χρόνου απαιτείται μία ψυχή ικανή να θέτει σε σειρά την κίνηση. Οι λέξεις πρότερον και ύστερον δεν θα ’χαν κανένα νόημα αν η έννοια του χρόνου δεν ήταν υπαρκτή και κατανοητή και τότε όλα θα βρισκόταν σε μία αέναη κίνηση, στην οποία ούτε κατάσταση ούτε γεγονός θα μπορούσε να δώσει το στίγμα του στη συλλογιστική συνέχεια των ανθρώπων.

Βλέπουμε λοιπόν ότι ο Αριστοτέλης συνέδεσε την έννοια του χρόνου: α) με την κίνηση και την μεταβολή και β) ως ένα αριθμό που αντιστοιχούσε σε μία κίνηση, μία μαθηματική έννοια.
Οι ιδέες του Αριστοτέλη σχετικά με τον χρόνο αποτέλεσαν τη θεμέλιο λίθο για πολλόυς αιώνες, μέχρι ο Ισαάκ Νεύτων (Isaak Newton, 1643-1727) διατυπώσει μία περισσότερο αφηρημένη και μηχανιστική άποψη: "Ο απόλυτος, πραγματικός και μαθηματικός χρόνος, ρέει αδιατάρακτα χωρίς αναφορά σε οποιονδήποτε εξωτερικό παράγοντα". Αυτή η δήλωση εξέφρασε την αντίληψη που αποδέχονταν όλοι οι επιστήμονες επί διακόσια χρόνια.

Όλοι οι επιστήμονες συμφωνούσαν ότι ο χρόνος θεωρείται τρέχων, ανεξάρτητος από οποιοδήποτε φαινόμενο που συμβαίνει στη φύση και από το σύστημα αναφοράς που χρησιμοποιείται. Με άλλα λόγια, ο χρόνος είναι απόλυτος, παγκόσμιος και κυλά το ίδιο για όλο τον κόσμο, ακόμα και αν αισθανόμαστε διαφορετικά. Ο Ισαάκ Νεύτων πίστευε ότι μπορούσε να να μετρήσει με ένα μονοσήμαντο τρόπο το χρονικό διάστημα μεταξύ δύο γεγονότων, και ότι αυτό το χρονικό διάστημα θα είναι το ίδιο, όποιος και αν το μετρήσει, αρκεί να χρησιμοποιήσει ένα ακριβές ρολόι.

Στον τομέα των Φυσικών Επιστημών οι αντιλήψεις του Νεύτωνα για τον χρόνο κυριάρχησαν μέχρι τις αρχές του 20ου αιώνα. Η διατύπωση της θεωρίας της σχετικότητας από τον Αλβέρτο Αϊνστάιν (Albert Einstein, 1879-1955) to 1905 άλλαξε ριζικά τον τρόπο με τον οποίο γίνεται αντιληπτός ο χρόνος και συνέτριψε τη θεώρηση του Νεύτωνα τόσο για το χώρο όσο και για το χρόνο, αφαίρεσε κάθε νόημα από την παγκόσμια διαίρεση του χρόνου σε παρελθόν, παρόν και μέλλον, και έστρωσε το δρόμο για την πραγματοποίηση των ταξιδιών στο χρόνο. Στις δεκαετίες που ακολούθησαν, η θεωρία της σχετικότητας υπέστη εξαντλητικούς ελέγχους σε πληθώρα πειραμάτων, μέχρι να γίνει αποδεκτή από τους επιστήμονες. Σήμερα η επιστημονική κοινότητα συμφωνεί ότι "ο χρόνος είναι σχετικός " και πως η κοινή αντίληψη περί απολύτου χρόνου με ένα παγκόσμιο "τώρα" ανήκει στην σφαίρα της φαντασίας.

Όμως στην καθημερινή μας ζωή ο απόλυτος και παγκόσμιος χρόνος του Νεύτωνα αποτελεί την καθιερωμένη αντίληψη για το χρόνο. Η κοινή λογική του ανθρώπου στην καθημερινοτητά του θεωρεί το χρόνο σαν ενα μέγεθος που μετράται το ίδιο για όλους όπου και αν αυτοί βρίσκονται. Πράγματι, ακόμη και σήμερα στην πρώτη μας γνωριμία με την Φυσική στο σχολείο αυτό είναι το οποίο διδασκόμαστε. Βέβαια στο σχολείο διδασκόμαστε τις αντιλήψεις του Νευτωνα σχετικά με το χρόνο, γιατί αυτές είναι πιο απλές, κατανοητές και πιο κοντά στην κοινή λογική και πρακτική της καθημερινοτητάς μας, δεν παυούν όμως να έχουν ξεπερασθεί και αντικατασταθεί από την έννοια του χρόνου της θεωρία της σχετικότητας στον τομέα των Φυσικών Επιστημων.

Η θεωρία της σχετικότητας άνοιξε νέους ορίζοντες για την κατανόηση του χρόνου. Αλλά τι καινούργιο εισήγαγε η θεωρία αυτή που δεν είχαν αντιληφθεί οι άνθρωποι μέχρι τον 20ο αιώνα;

θεωρία της σχετικότητας

Η ειδική θεωρία της σχετικότητας αποτελέι έργο του του επιφανούς φυσικού Άλμπερτ Αϊνστάιν το 1905. Ο Αϊνστάιν δημοσίευσε την θεωρία του σε ηλικία 26 χρονών. Την εποχή εκείνη εργαζόταν στο ελβετικό γραφείο ευρεσιτεχνιών, αλλά στον ελεύθερο χρόνο του μελετούσε τον τρόπο κίνησης του φωτός. Μέσω των πειραμάτων του για το φως βρήκε κάτι πολύ σημαντικό για την ιδιότητα του χρόνου, μία ιδιότητα που ανέτρεπε την αδιαμφισβήτητη - μέχρι την εποχή του Αϊνστάιν - παγκοσμιότητα του χρόνου. Αυτή ήταν:

O χρόνος έχει ελαστικότητα

δηλαδή, μπορεί να εκταθεί και να συρρικνωθεί

Ένας από τους παράγοντες που μειώνουν το χρόνο είναι η κίνηση.
Έχει βρεθεί πειραματικά, αλλά και με τη λύση των εξισώσεων του Αϊνστάιν, ότι ο χρόνος σε ένα αντικείμενο που κινείται κυλάει με μικρότερο ρυθμό από ένα αντικείμενο το οποίο βρίσκεται σε ηρεμία. Ένα από τα πειράματα που επιβεβαίωσαν το εύρημα αυτό ήταν το πείραμα των φυσικών Τζόε Χάφελε και Ρίτσαρντ Κήτινγκ στα 1971. Τοποθέτησαν ρολόγια υψηλής ακριβείας σε αεροπλάνα που κινούνταν και σύγκριναν τους χρόνους τους με αυτούς στερεωμένων στο έδαφος ρολογιών. Η πειραματική διαπίστωση πια ότι υπήρχε απόκλιση στους χρόνους μεταξύ κινούμενων και ακίνητων ρολογιών κατά 59 νανοδευτερόλεπτα έδειχνε με τον καλύτερο τρόπο ότι μπορούν να υπάρχουν περισσότεροι από ένας παγκόσμιος χρόνος.

Το φαινόμενο αυτό της επιβράδυνσης του χρόνου μέσω της κίνησης των σωμάτων ονομάζεται φαινόμενο διαστολής του χρόνου. Μάλιστα, ισχύει ότι όσο πιο μεγάλη είναι η ταχύτητα του σώματος που κινείται, τόσο πιο μεγάλη είναι και η επιβράδυνση του χρόνου του σε σχέση με τα άλλα αντικείμενα που μένουν ακίνητα. Το μέτρο που δείχνει την σχέση ταχύτητας αντικειμένου και επιβράδυνσης του χρόνου δίνεται από τον παράγοντα διαστολής του χρόνου.



Στο γράφημα εμφανίζεται ο παράγοντας επιβράδυνσηςτου χρόνου σε συναρτήση με την ταχύτητα του φωτός. Άρχικά ο παράγοντας επιβράδυνσης αρχίζει αρκετά οριζόντια, αλλά μειώνεται απότομα όσο πλησιάζουμε την ταχύτητα του φωτός. Βλέπουμε ότι στην μιση ταχύτητα από την ταχύτητα του φωτός ο χρόνος έχει επιβραδυνθεί κατά 13% περίπου. Στο 99% της ταχύτητας του φωτός, ο χρόνος είναι βραδύτερος επτα φορές. Αυτό πρακτικά σημαίνει ότι όταν ένα αντικείμενο κινείται με το 99% της ταχύτητας του φώτος, το 1 λεπτό που θα είναι ο χρόνος των αντικειμένων γύρω του θα έχει ελαττωθεί σε περίπου 8,5 δευτερόλεπτα. Δηλαδή, αν ένας άνθρωπος ταξιδεύει με τόσο μεγάλη ταχύτητα και με το δικό του ρολόι έχουν περάσει 8,5 δευτερόλεπτα και αποφάσίσει να σταματήσει, θα καταλάβει ότι οι άλλοι έχουν διανύσει χρονικά 41, 5 δευτερόλεπτα παραπάνω.

Στην πραγματικότητα ο άνθρωπος ταξιδεύει μπροστά στο χρόνο κατά 41,5 δευτερόλεπτα από τον δικό του χώρο και σύστημα μέτρησης του χρόνου. Αυτό στην πραγματικότητα δεν είναι ένα ταξίδι στο χρόνο, συγκεκριμένα ένα ταξίδι στο μέλλον; Δεν καταφέρνει ο ταξιδιώτης να εισβάλει στο μέλλον, έστω και για λίγα δευτερόλεπτα;

Ένα άλλο παράδειγμα που μπορεί να μας βοηθήσει να καταλάβουμε το διάγραμμα είναι και ο άνθρωπος που ταξιδεύει στο διάστημα. Αν υποθέσουμε ότι αυτός ο άνθρωπος φεύγει από τη γη και αποφασίζει να ταξιδέψει στο διάστημα με ταχύτητες που πλησιάζουν την ταχύτητα του φωτός. Αν μετα από ένα χρόνο (με το δικό του ρολόι) αποφασίσει να επιστρέψει στην γή, θα καταλάβει ότι ο χρόνος έχει περάσει, έχει κυλήσει πιο γρήγορα στη γη σε σχέση με το δικό του, και η διαφορά του χρόνου εξαρτάται από την ταχύτητα με την οποία περιπλανιόταν στο διάστημα. Στην πραγματικότητα, ο ταξιδιώτης μας θα ταξιδέψει στο μέλλον και, όσο μεγαλύτερες ταχύτητες έχει τόσο πιο μπροστά στο μέλλον θα ταξιδέψει.
Από τις μελέτες του Αϊνστάιν φαίνεται ότι τίποτε δεν μπορεί να ταξιδέψει πιο γρήγορα από την ταχύτητα του φωτός.


Ένας άλλος παράγοντας που μπορεί να επιβραδύνει το χρόνο είναι η βαρύτητα. Πάλι μέσα άπό τις μελέτες του, ο Αϊνστάιν καταλήγει στο συμπέρασμα ότι:

Η βαρύτητα μπορεί να επιβραδύνει το χρόνο

Αν και φαίνεται παράξενο, είναι κάτι που συμβαίνει σε καθημερινή βάση στο χρόνο που μετράται στην γη. Πειράματα και μαθηματικές εξισώσεις έδειξαν ότι η βαρύτητα της γης επηρεάζει το χρόνο που μετρούν τα ρολόγια, ώστε να χάνουν ένα εκατομμυριοστό του δευτερολέπτου κάθε τριακόσια χρόνια. Όπως κατέδειξαν πειράματα που διεξήχθηκαν από το πανεπιστήμιο του Χάρβανρτ, ακόμη και μεταξύ της βάσης και της κορυφής ενός κτιρίου υπάρχει μία μικροσκοπική χρονική διαφορά, γεγονός που επιβεβαιώνει την άποψη ότι η βαρύτητα της γή επηρεάζει τον χρόνο. Όσο μεγαλύτερη είναι η βαρύτητα, τόσο μεγαλύτερη θα είναι και η στρέβλωση του χρόνου. Για παράδειγμα, αν η γη συμπιεζόταν έτσι ώστε να αποκτήσει την μισή διάμετρο, χωρίς να αλλάξει η πυκνοτητά της, τότε η βαρυτική δύναμη της γης θα ήταν διπλάσια και θα προκαλούσε μείωση του χρόνου κατά ένα παράγοντα που ονομάζεται παράγοντας επιβράδυνσης του χρόνου. Σε αντιστοιχία με τον παράγοντα διαστολής του χρόνου, ο παράγοντας επιβράδυνσης του χρόνου βρίσκεται σε συνάρτηση με την ακτίνα της γης σύμφωνα με το παρακάτω γράφημα.


Στο διάγραμμα αυτό βλέπουμε ότι, αν η ακτίνα της γης μίκραινε χωρίς να μεταβληθεί η πυκνότητά της, θα υπήρχε μία επιβράδυνση του χρόνου πάνω στη επιφάνεια της γης κατά μία σταθερά που ονομάζεται παράγοντας επιβράδυνσης του χρόνου. Όσο πιο μεγάλη είναι η ακτίνα της γης (για την ίδια πυκνότητα ύλης) τόσο πιο μικρή είναι η επιβράδυνση του χρόνου. Όσο όμως η πυκνότητα της ύλης παραμένει σταθερή και η ακτίνα μειώνεται, τόσο πιο μεγάλη είναι η καθυστέρηση του χρόνου.

Γα να κατανοήσουμε την επιβράδυνση του χρόνου σε συνάρτηση με την βαρύτητα της ύλης, θα μπορούσαμε να πούμε ότι όσο πιο συμπυκνωμένη είναι η ποσότητα της ύλης (δηλαδή όσο η μάζα της ύλης καταλαμβάνει όλο και λιγότερο χώρο) τόσο μεγαλύτερη είναι η επιβράδυνση των ρολογιών από τον αναμενόμενο χρόνο που πρέπει να δείξουν.

Το συμπέρασμα αυτό μας οδηγεί σε ένα άλλο συμπέρασμα που σχετίζεται με τα ταξίδια στο χρόνο. Αν μπορούσαμε να μείνουμε σε έναν άλλο πλανήτη που έχει την ίδια πυκνότητα με τη γή, αλλά μικρότερη ακτίνα και αποφασίζαμε να επιστρέψουμε μετα από καιρο στη γη, το χρονικό διάστημα που θα είχε περάσει στην γη θα ήταν μεγαλύτερό από το χρονικό διάστημα που μείναμε στον άλλο πλανήτη και το ταξίδι που κάναμε.

Με βάση τις παραπάνω διαπιστώσεις φαίνεται ότι το ταξίδι στο μέλλον - από θεωρητικής πλευράς - είναι εφικτό. Αν καταφέρουμε να επιταχύνουμε ένα διαστημόπλοιο με ταχύτητές παραπλήσιες τους φωτός ή να κατασκευάσουμε ένα διαστημόπλοιο ικανό να αντέχει την τρομερη βαρυτική δύναμη μίας δομής που να έχει τεράστια μάζα και να καταλαμβάνει μικρό χώρο, τότε ίσως η γνωριμία μας με το μέλλον να γίνει πριν τον καθορισμένο χρόνο. Υπάρχει όμως μία εξίσωση που κάνει λίγο πιο περίπλοκη την κατάσταση των ταξιδιών στο χρόνο με τον πιο πάνω τρόπο, η διάσημη εξίσωση του Αϊνστάιν.

όπου e= ενέργεια ενός σώματος, m= η μάζα του σώματος και c= η ταχύτητα του φωτός.

Η εξίσωση αυτή συσχετίζει την ενέργεια που έχει ένα σώμα με τη μάζα του σώματος και την ταχύτητα του φωτός. Πρακτικά σημαίνει για να μπορέσουμε να επιταχύνουμε ένα σώμα και να προσδώσουμε σε αυτό όσο το δυνατόν μεγαλύτερη ταχύτητα, θα πρέπει να καταναλώσουμε αρκετή ενέργεια. Όσο το αντικείμενο πλησιάζει την ταχύτητα του φωτός απαιτείται όλο και περισσότερη ενέργεια. Και βέβαια, η ανώτερη ταχύτητα που μπορεί να επιτύχει ένα σώμα είναι η ταχύτητα του φωτός.

Εν κατακλείδι τα ταξίδια στον χρόνο δεν είναι προς το παρόν πρακτικα εφικτά, τουλάχιστον με βάση αυτά που ξέρουμε στους τομείς της φυσικής, της αστροφυσικής και των μαθηματικών.
Πέρα της αδυναμίας μας να αποκτήσουμε ταχύτητες ασύλληπτες για τον ανθρώπινο νου, ταχύτητες που υπερβαίνουν αυτήν του φωτός, θα πρέπει να κατασκευαστούν και υλικά που θα αντέχουν τις τρομακτικές δυνάμεις που αναπτύσσονται σε τέτοιες συνθήκες, καθώς σε ταχύτητες που πλησιάζουν την ταχύτητα του φωτός η μάζα δεν παραμένει σταθερή και η γνωστή σε όλους μας εξίσωση του Αϊνστάιν παύει να ισχύει. Η ενέργεια που χρειάζεται για να επιτευχθεί ένα τέτοιο ταξίδι με την σημερινή τεχνολογία και με τα υπάρχοντα δεδομένα είναι ασύλληπτη και χρειάζονται να περάσουν δεκάδες χρόνια για να μπορέσει ο άνθρωπος να την παράξει.
Η ενέργεια φαίνεται ότι είναι και το κυρίως πρόβλημα με την πραγματοποίηση των ταξιδιών στο χρόνο με την υπάρχουσα τεχνολογία και την θεωρία της επιβράδυνσης του χρόνου είτε με μεγάλες ταχύτητες είτε με άυξηση της βαρυτικής έλξης. Για να μπορέσουμε να επιταχύνουμε ένα φορτίο βάρους δέκα τόνων με ταχύτητα ίση με το 99,9% του φωτός απαιτείται ενέργεια που ισοδυναμεί με τη συνολική κατανάλωση ενέργειας ολόκληρης της ανθρωπότητας για διάστημα αρκετών μηνών. Με αυτό το κόστος σε ένεργεια, αυτή τη στιγμή δεν μπορούμε να διαννοηθούμε ότι θα είμαστε ικανοί να κάνουμε ένα άλμα προς τα εμπρός στο χρόνο, χρησιμοποιώντας την υπάρχουσα πυραυλική τεχνολογία. Αν βρεθεί κάποιος τρόπος για άντληση ενέργειας από φυσικές πηγές στο διάστημα, το ταξίδι με ταχύτητες παραπλήσιες εκείνης του φωτός ίσως μία μέρα να είναι εφικτό.

ταξίδια στο παρελθόν

Σύμφωνα με τη θεωρία του Aϊνστάιν κάνενα αντικέιμενο δεν μπορεί να ταξιδέψει με ταχύτητα μεγαλύτερη από την ταχύτητα του φωτός. Αυτή ακριβώς η αρχή - με βάση πάντα την θεωρία της σχετικότητας - καθιστά απαγορευτική την μετακίνηση στο παρελθόν.

Το 1947 ο μαθηματικός Κουρτ Γκέντελ βρήκε μία λύση στις εξισώσεις του Αϊνστάιν που ανέτρεπαν τα δεδομένα και έκαναν δυνάτή τη μετάβαση πίσω στο χρόνο. Αυτός κατάλαβε ότι από τις εξισώσεις της Θεωρίας της Σχετικότητας προέκυπτε κάτι πολύ παράξενο. Σύμφωνα με τον Γκέντελ αν ζούσαμε σε ένα σύμπαν που περιστρέφεται θα ήταν δυνατό να ταξιδέψουμε γύρω-γύρω και να επιστρέψουμε όχι μόνο στο σημείο εκκίνησης αλλά και στη στιγμή της εκκίνησης. Με άλλα λόγια, θα μπορούσαμε να επιστρεψούμε πίσω στη στιγμή που διαδραματίστηκε το γεγονός ενώ είχαμε ήδη προχωρήσει στο μέλλον. Ο ίδιος ο Γκέντελ αναφέρει "...από θεωρητική άποψη, σε αυτούς τους κόσμους (σύμπαντα) είναι δυνατόν να ταξιδέψουμε στο παρελθόν ή να επιδράσουμε στο παρελθόν με άλλους τρόπους.". Ο Γκέντελ κατάληξε στο συμπέρασμα ότι μία κυκλική διαδρομή στο χώρο θα οδηγούσε σε μία κυκλική διαδρομή και στο χρόνο. Ο χρόνος και ο χώρος ως όροι αναμειγνύονται στο λεγόμενο χωροχρόνο και δημιουργούν ένα χρονικό βρόχο.
Για να επιβεβαιώσει τη θεωρία του Γκέντελ ο φυσικός Φρανκ Τίπλερ, στα μέσα της δεκαετίας του 1970, σχεδίασε μία θεωρητική χρονομηχανή που όταν περιστρεφόταν μπορούσε να χρησιμοποιηθεί είτε για να πάει κάποιος στο μέλλον - κινούμενος προς την κατεύθυνση περιστροφής - είτε στο παρελθόν - κινούμενος προς την αντίθετη κατεύθυνση. Η τελευταία πρόταση του Τίπλερ στο άρθρο δεν μπορούσε να είναι πιο ξεκάθαρη: "Εν συντομία, η γενική σχετικότητα προτείνει ότι εάν κατασκευάσουμε ένα αρκετά μεγάλο περιστρεφόμενο κύλινδρο, δημιουργούμε μία μηχανή του χρόνου". Η χρονομηχανή που πρότεινε ο Τίπλερ ήταν ένας τεραστίων διαστάσεων κύλινδρος. Ο κύλινδρος αυτός θα ήταν αρκετα δυνατός και ανθεκτικός που δεν θα καταστρεφόταν από την ίδια την βαρυτική του δύναμη. Αυτός ο κύλινδρος θα περιστρεφόταν σε υψηλές κυκλικές ταχύτητες και οποιοδήποτε διαστημόπλοιο βρισκόταν σε τροχιά γύρω από αυτόν θα μπορούσε να επιταχύνει ή να επιβραδύνει τον ρυθμό του χρόνου. Μετά το διαστημόπλοιο θα μπορούσε να επιστρέψει στο σημείο του χώρου που θα ήθελε (γη), για να συνειδητοποιήσει ότι βρίσκεται σε γεγόνοτα που έχουν ήδη συμβεί. Όσο πιο γρήγορα περιστρέφεται ο κύλινδρος τόσο πιο πιο πίσω στο χρόνο μεταφέρεται το διαστημόπλοιο.

Ταξίδι στο χρόνο με τη βοήθεια των σκωληκοτρυπών
Μία άλλη θεωρία που προτάθηκε για να να γίνει εφικτό το ταξίδι στο χρόνο και να αποφευχθεί η πεπερασμένη ταχύτητα του φωτός ήταν η χρήση των σκωληκο-οπών ή σκωληκότρυπων ή κοσμικών σηρράγγων. Ο όρος αποδίδεται στο θεωρητικό φυσικό Τζον Γουίλερ (John Wheeler) το 1957. Η ιδέα χρήσης των σκωληκοτρυπών για ταξίδια στο χρόνο προήλθε (πάλι) από ένα κείμενο επιστημονικής φαντασίας με τίτλο " Η επαφή " (1985) του Καρλ Σαγκάν. Ο θεωρητικός φυσικός Κιπ Θορν προσπάθησε να δώσει επιστημονική λογική σε αυτό του είδους ταξιδιού. Αλλά τι είναι οι σκωληκότρυπες;

Οι σκουληκότρυπες είναι λύσεις στις εξισώσεις πεδίου του Αϊνστάιν για τη βαρύτητα που ενεργούν ως «σήραγγες», συνδέοντας σημεία του χωροχρόνου κατά τέτοιο τρόπο ώστε το ταξίδι μεταξύ των σημείων μέσω της σκουληκότρυπας να μπορεί να διαρκέσει πολύ λιγότερο χρόνο από όσο το ταξίδι μέσω του συνηθισμένου χώρου. Σχηματίζονται συνήθως από την σύνδεση δύο διαφορετικών μάυρων τρυπών και σχηματίζουν μία πολύπλοκη κυλινδρική μορφή. Πιστεύεται ότι με αυτό τον τρόπο δημιουργείται ένα τούνελ: ένας ταξιδιώτης μπορεί να μπει στο ένα άκρο και σε μηδέν χρόνο να βγει από το άλλο άκρο σε διαφορετικό χρόνο και μέρος.

Οι πρώτες σκουληκότρυπες βρέθηκαν με τη μελέτη της μαθηματικής λύσης για τις μαύρες τρύπες. Εκεί διαπιστώθηκε ότι η γεωμετρική ερμηνεία της λύσης αυτής έμοιαζε με το σχήμα δύο μαύρων οπών (δύο στομάτων) που συνδέθηκαν με έναν "λαιμό" (γνωστή ως γέφυρα Einstein-Rosen). Ο λαιμός είναι ένα δυναμικό αντικείμενο που συνδέεται με τις δύο τρύπες που πιάνονται εξαιρετικά γρήγορα με μια στενή σύνδεση μεταξύ τους. Τι ακριβώς προκαλεί όμως μια μαύρη τρύπα στο χωροχρόνο; Η Σχετικότητα προβλέπει ότι το κέντρο μιας μαύρης τρύπας είναι ένα σημείο άπειρης πυκνότητας όπου οι συνηθισμένοι νόμοι της Φυσικής δεν ισχύουν πλέον. Ο χρόνος, ο χώρος, η ύλη και η ενέργεια δεν έχουν στην περιοχή μιας ανωμαλίας καλά καθορισμένο νόημα. Οι εξισώσεις του Αϊνσταιν δείχνουν ότι μια τέτοια ανωμαλία δεν προκαλεί απλά μια λακκούβα στο φανταστικό επίπεδο φύλλο του χωροχρόνου, αλλά δημιουργεί ένα τούνελ που τρυπάει το επίπεδο φύλλο και στιγμιαία μας συνδέει με την άλλη του πλευρά.

Εικόνα: Σκωληκο-οπή ή Σκωληκότρυπα ή Κοσμική Σήραγγα

Που βρίσκεται η άλλη του πλευρά; Μπορεί να βρίσκεται κάπου αλλού στο χωροχρόνο, είτε στο παρελθόν είτε στο μέλλον ή ακόμη να βρίσκεται και σε ένα άλλο Σύμπαν. Γνωρίζοντας ότι και ο χώρος μπορεί να καμπυλωθεί, τα δύο άκρα μίας κοσμικής σήρραγγας μπορεί να ενώνουν δύο διαφορετικά μέρη, μακρινά μεταξύ τους. Ας κοιτάξουμε το παρακάτω σχήμα.



Στην εικόνα αυτή βλέπουμε την απόσταση μεταξύ γης (earth) και Σείριου (Sirius) που είναι 90 τρισεκατομμύρια χιλίομετρα. Περνώντας μέσα από μία σκωληκότρυπα, θεωρητικά, μπορείτε να φθάσετε σε πολύ σύντομο χρονικό διάστημα στον Σείριο παρακάμπτωντας τα 90 τρισεκατομμύρια χρόνια. Έτσι θα φθάνατε στο Σήρειο σε πολύ μικρό χρονικό διάστημα.

Ταυτόχρονα, καθώς θα διασχίζατε την σκωληκότρυπα θα υπήρχε και μία επιβράδυνση του χρόνου, αφού το διαστημοπλοιό σας θα κινούνταν με μεγάλες ταχύτητες. Όταν θα φθάνατε στο Σείριο θασ φτάνατε πιο νωρίς από τον χρόνο που δείχνουν τα ρολόγια του Σείριου. Η μετακίνηση πάλι προς την γη, χωρίς να περάσετε αυτή τη φορά από την σκωληκότρυπα, πιθανόν να σας οδηγούσε στη γη πριν απο τη στιγμή που φύγατε.

Μέχρι τώρα δεν έχει υπάρξει κάποια πειραματική απόδειξη ότι οι κοσμικές σήραγγες υφίστανται στην πραγματικότητα. Απλώς υπάρχουν ως αποδείξεις στις μαθηματικές εξισώσεις του Αϊνστάιν. Εάν υπάρχουν, θα είναι ασταθείς και θα χρειάζονται μεγάλα ποσά ενέργεια, για να κρατηθούν ανοικτές και να εμποδιστούν από την κατάρρευση. Πιστεύεται ότι υπάρχει ένα νέο είδος ενέργειας, το οποίο κρατάει σταθερή την κοσμική σήραγγά και λέγεται αρνητική ενέργεια ή εξωτικό υλικό.

Ταξίδι στο χρόνο με την βοήθεια των κοσμικών χορδών

Ο καθηγήτης Ρίτσασρντ Γκοτ έχει δείξει ότι οι κοσμικές χορδές μπορούν να χρησιμοποιηθούν για ταξίδι στο χρόνο. Υποθέτουμε ότι οι κοσμικές χορδές θα είναι λεπτές σειρές από υλικό υψηλής πυκνότητας που απέμεινε από το αρχικό σύμπαν. Οι κοσμικες χορδές μπορούν να καμπυλώνουν τον χώρο και το χρόνο γύρω τους. Ο Γκοτ έχει αποδείξει ότι αν υπάρχουν δύο κοσμικές χορδές παράλληλες μεταξύ τους, αυτές θα μπορούσαν να επιτρέψουν την μεταφορά προς το παρελθόν.


παράδοξα του χρόνου

Ένα ταξίδι στο χρόνο - στο μέλλον ή στο παρελθόν - όσο γοητευτικό κι αν είναι, μέχρι τώρα δεν είναι εφικτό.Εκτός από την τεράστια κατανάλωση ενέργειας και την μη πειραματική απόδειξη ύπαρξης σκωληκοτρυπών εμποδίζεται και από άλλα προβλήματα.

Μία σειρά προβλημάτων του χρονοταξιδιού είναι τα λεγόμενα "παράδοξα του χρόνου". Θα μπορούσε για παράδειγμα να αναρρωτηθεί κάποιος τι θα συμβεί αν θα συναντηθούμε με τον εαυτό μας σε ένα τέτοιο ταξίδι ή τι θα γίνει αν κάνουμε κάτι και αλλάξουμε την φυσική πορεία των πραγμάτων. Μπορούμε πράγματι να επηρεάσουμε την εξέλιξη της ιστορίας και άρα να αποτρέψουμε σημαντικά γεγονότα από το να συμβούν; Φανταστείτε τι θα συνέβαινε αν κάποιος χρονοταξιδιώτης επέμβει στο παρελθόν και απέτρεπε το θάνατο του Λεωνίδα στις Θερμοπύλες ή εμπόδιζε τον Εφιάλτη να φτάσει στον Ξέρξη και να του μιλήσει για το πέρασμα. Ή αν είχαν σταλεί στο παρελθόν πολυβόλα με οδηγίες χρήσης στον Δαρείο λίγο πριν ηττηθεί από τον Μεγάλο Αλέξανδρο το 330 π.Χ. Σίγουρα πάντως τα πράγματα θα ήταν τελείως διαφορετικά από ότι τα ξέρουμε τώρα.

Τα χρονικά παράδοξα διαιρούνται στις ακόλουθες κατηγορίες:
Το παράδοξο του παππού: Σε αυτό το παράδοξο, τροποποιούμε το παρόν για να κάνουμε αδύνατο το παρόν. Ένα ακραίο από αυτά τα παράδοξα είναι π.χ. να επιστρέψει κάποιος στην εποχή των δεινοσαύρων και να σκοτώσει τον πρωταρχικό πρόγονο του ανθρώπινου είδους. Αν σκοτωθεί αυτός ο πρόγονος τότε είναι λογικά αδύνατο να υπάρξει το ανθρώπινο είδος.
Το παράδοξο της πληροφορίας: Αυτό το παράδοξο σχετίζεται με πληροφορίες που φτάνουν από το μέλλον και που μπορεί να μην έχουν προέλευση. Αν ένας επιστήμονας φτιάξει μια χρονομηχανή και επιστρέψει στο παρελθόν για να το αποκαλύψει στον εαυτό του σε πιο μικρή ηλικία τότε η χρονομηχανή του δεν έχει προέλευση αφού του παραδόθηκε από τον ίδιο του τον εαυτό, άρα δεν κατασκευάστηκε ποτέ.
Το παράδοξο του Μπίλκερ:Ένα πρόσωπο ξέρει τι πρόκειται να συμβεί στο μέλλον και κάνει κάτι που το καθιστά αδύνατο.
Το σεξουαλικό παράδοξο: Σε αυτό το σεξουαλικό παράδοξο, γίνεσαι πατέρας του εαυτού σου, πράγμα βιολογικά αδύνατο. Ο Βρετανός φιλόσοφος Τζόναθαν Χάρισον έγραψε ένα διήγημα όπου ο ήρωας, όχι μόνο γίνεται πατέρας του εαυτού του, αλλά τον τρώει κιόλας.

Οι θεωρητικοί φυσικοί, στην προσπάθειά τους να λύσουν αυτά τα παράδοξα, έχουν προτείνει δύο λύσεις:
Η πρώτη προκύπτει από την «υπόθεση των συνεπών ιστοριών». Σύμφωνα με αυτό, ακόμη και αν ο χωροχρόνος είναι στρεβλωμένος έτσι που να καθιστά τα ταξίδια στο παρελθόν εφικτά, αυτό που τελικά συμβαίνει στον χωροχρόνο πρέπει να είναι μια συνεπής έκφραση των φυσικών νόμων. Δεν μπορούμε να πάμε στο παρελθόν εκτός και αν η ιστορία έχει καταγράψει ότι έχουμε ήδη επισκεφθεί το παρελθόν, δεν έχουμε σκοτώσει τον προπάππο μας και δεν έχουμε διαπράξει τίποτε άλλο που θα ερχόταν σε αντίθεση με την σημερινή μας κατάσταση. Δηλαδή ακόμη και αν είχαμε πάει πίσω στο χρόνο, δεν θα είχαμε την δυνατότητα να αλλάξουμε την Ιστορία.

Η δεύτερη δυνατή λύση στα παράδοξα του χρόνοταξιδιού προκύπτει από την «υπόθεση των εναλλακτικών ιστοριών». Η ιδέα είναι ότι, όταν οι ταξιδιώτες του χρόνου πάνε στο παρελθόν, εισέρχονται σε εναλλακτικές ιστορίες που διαφέρουν από την καταγεγραμμένη ιστορία. Με τον τρόπο αυτό μπορούν να δρουν ελεύθερα χωρίς τους περιορισμούς που θέτει η ανάγκη συνέπειας με την προηγούμενη ιστορία τους. Ο σκηνοθέτης ανέπτυξε με διασκεδαστικό τρόπο αυτή την ιδέα στην σειρά των ταινιών με τίτλο “Επιστροφή στο μέλλον”. Ο ήρωας Marty Mcfly μπόρεσε να πάει πίσω στον χρόνο και να αλλάξει το ειδύλλιο των γονέων του έτσι ώστε η ιστορία να έχει μια πιο ευτυχή εξέλιξη.


Ταξίδι στο χρόνο: Όταν η επιστήμη συναντάει τον Χρονοταξιδιώτη του Γουέλς.
Όπως έχει ήδη αναλυθεί οι μεταφορές στο χρόνο είναι αμφίδρομες, τόσο προς στο μέλλον, όσο και προς το παρελθόν. Είχε δίκιο λοιπόν ο Γουέλς που ονειρευόταν ήδη από το 1896 τέτοιου είδους ταξίδια. Βέβαια ο τρόπος που το περιγράφει ο Γουέλς στο βιβλίο του απέχει αρκετά από αυτό που φαντάζονται οι επιστήμονες για τα μελλοντικά ταξίδια.

Αρχικά, μία τέτοια απλοϊκή μηχανή δεν μπορεί να χρησιμοποιηθεί για το όνειρο της κατάκτησης του χρόνου. Και ο Γουέλς πουθενά δεν αναφέρει τα τεράστια ποσά ενέργειας που χρειάζεται να δαπανηθούν για να μετακινηθεί μία τέτοια χρονομηχανή.

Οι επιστήμονες πιστεύουν ότι το πιο εφικτό σενάριο χρονοταξιδιού είναι αυτό διαμέσου των κοσμικών σηραγγών ή σκωληκοτρυπών. Το ταξίδι στο χρόνο διαφέρει κατά δύο βασικές πτυχές από την εκδοχή που παρουσιάζει ο Γουέλς.

Στο μυθιστόρημα ο Χρονοταξιδιώτης μεταφέρεται μπρος πίσω στο χρόνο με την βοήθεια ενός λεβιέ και η χρονομηχανή συμμετέχει στη χρονική μεταφορά, πηγαίνοντας πίσω και εμπρός στο χρόνο μαζί με τον οδηγό. Αντίθετα, στο ταξίδι μέσω της σκωληκότρυπας η χρονομηχανή δεν κινείται στο χρόνο, αλλά απλώς αποτελεί τμήμα αρχιτεκτονικής του χώρου του διαστήματος.

Δεύτερον, στο μυθιστόρημα ο Χρονοταξιδιώτης σταματάει και βρίσκεται πάντα στο ίδιο σημείο, στο Λονδίνο. Αν δεχτούμε - κάτι που ισχύει από την άποψη της επιστήμης - ότι ολόκληρος ο γαλαξίας μας μετακινείται και επομένως κινείται και η γη, δεν είναι λογικό ο Χρονοταξιδιώτης να βρίσκεται και να σταματάει στο ίδιο σημείο (Λονδίνο). Η θέση του δεν θα μπορούσε να προσδιοριστεί εύκολά στο διάστημα. Αντίθετα η χρονομηχανή της κοσμικής σήραγγας δεν εξαναγκάζει τον χρόνο να κινείται προς τα πίσω, αλλά κάνει ένα ταξίδι στο χώρο, μέσω του οποίου οδηγήται στο παρελθόν.

οι πληροφορίες και οι εικόνες συγκεντρώθηκαν από
την Ασβεστοπούλου Ζωή

Πηγή:

atlaswikigr.wikifoundry.com