Το Σύμπαν δεν έχει ρολόι άρα …

Οι εποχές γύρω μας αλλάζουν, η φύση, οι άνθρωποι, τα ζώα, οι πέτρες, η θάλασσα, ο αέρας, όλα αλλάζουν και λέμε ότι ο χρόνος περνάει. Τι θα κάναμε αν ο χρόνος δεν περνούσε; Παρά το ότι κάτι τέτοιο θα μας άρεσε δεν μπορούμε ούτε να γυρίσουμε πίσω, ούτε να ξετυλίξουμε προς τα εμπρός την ταινία της ζωής μας. Υπάρχει μέσα μας μια ισχυρή αίσθηση ότι ο χρόνος κυλάει προς τα εμπρός με σταθερό ρυθμό, και υποθέτουμε ότι το ίδιο θα συμβαίνει σε κάθε μέρος του Σύμπαντος ή ό,τι αυτό είναι και αληθινό, επειδή έτσι νομίζουμε.

Το βέλος του χρόνου: Ο χρόνος εμφανίζεται να προχωρεί προς μια μόνο κατεύθυνση και αυτή η ασυμμετρία του επηρεάζει μια σειρά από φυσικά φαινόμενα γύρω μας. Οι φυσικοί αποκαλούν αυτή την ασυμμετρία «το βέλος του χρόνου» και εννοούν ένα κοσμικής κλίμακας δείκτη που δείχνει σε μια μόνο κατεύθυνση. Ένα Σύμπαν ρολόι ή ένα σύμπαν που φοράει ρολόι;  Έχουμε τόσο πολύ συνηθίσει να ακολουθούμε το βέλος του χρόνου ώστε το δεχόμαστε πια ως προφανές. Η δουλειά όμως των φυσικών είναι να εξηγούν το κάθε τι στο φυσικό κόσμο και η εξήγηση του βέλους του χρόνου ήταν πάντα ένα μόνιμο πρόβλημα.  Οι άνθρωποι πάντα σκέφτονταν ή τους βόλευε να σκέφτονται, ότι το Σύμπαν είναι ένα ρολόι και μάλιστα ένα καλοκουρδισμένο ρολόι.

Οι αστρονόμοι πρόβλεπαν τις κινήσεις των πλανητών και τις εμφανίσεις των κομητών σύμφωνα με χρονικούς  πίνακες. Ένα Σύμπαν ρολόι; Έχουμε τόσο πολύ συνηθίσει να ακολουθούμε το βέλος του χρόνου ώστε το δεχόμαστε πια ως προφανές το θεωρούμε αληθινό. Η δουλειά όμως των φυσικών είναι να εξηγούν το κάθε τι στο φυσικό κόσμο, και η εξήγηση του βέλους του χρόνου ήταν πάντα ένα μόνιμο πρόβλημα. Οι άνθρωποι πάντα σκέφτονταν το Σύμπαν σαν ένα καλοκουρδισμένο ρολόι. Οι αστρονόμοι πρόβλεπαν τις κινήσεις των πλανητών και τις εμφανίσεις των κομητών σύμφωνα με χρονικούς πίνακες.

Ο Ισαάκ Νεύτων (1642-1727) “ανακάλυψε”  τους νόμους της κίνησης των σωμάτων σε συνδυασμό με τις δυνάμεις που ενεργούν σ’ αυτά. Οι νόμοι της κίνησης που διατύπωσε εφαρμόζονται σε κάθε τι, από τις μπάλες του μπιλιάρδου ως τους πλανήτες. Επίσης διατύπωσε τον πρώτο ακριβή νόμο της βαρύτητας δηλαδή της δύναμης μεταξύ οποιονδήποτε σωμάτων στο Σύμπαν σε σχέση με τις μάζες τους και την απόστασή τους.

Αλλά οι ανακαλύψεις του Νεύτωνα δεν είχαν καμιά εξήγηση για το βέλος του χρόνου. Οι νόμοι του δουλεύουν εξίσου καλά και προς τις δύο κατευθύνσεις του χρόνου. Αν βιντεοσκοπήσετε μια κόκκινη μπάλα του μπιλιάρδου καθώς συγκρούεται με μια άσπρη μπάλα και μετά παίξετε την ταινία προς τα πίσω στον χρόνο δεν θα δείτε τίποτα παράδοξο.  Με τον ίδιο τρόπο ένα Σύμπαν που δουλεύει σαν ρολόι θα μπορούσε να εξελίσσεται και κατά την αντίθετη φορά του χρόνου. Το πρόβλημα του βέλους του χρόνου φάνηκε μόλις το 19ο αιώνα, όταν οι άνθρωποι άρχισαν να σκέπτονται με όρους ενέργειας και όχι με το μοντέλο σφαιρών του μπιλιάρδου ή ρολογιών.

Μια μπάλα που σπάει μια τζαμαρία καθώς περνάει μέσα από αυτήν είναι ένα φαινόμενο με μια μόνο χρονική κατεύθυνση. Μέρος από την κινητική ενέργεια της μπάλας που μεταβιβάζεται στο γυαλί γίνεται θερμότητα και δεν μπορεί ν΄ ανακτηθεί με την αντίστροφη πορεία της μπάλας. Με άλλα λόγια η τακτική οργανωμένη κίνηση της μπάλας μετατράπηκε εν μέρει σε άτακτη κίνηση των μορίων του αέρα και αυτό δεν μπορεί να αναστραφεί. Λένε!!!

Η Ερώτηση παραμένει: Τι είναι ο χρόνος; Η διάρκεια μιας ημέρας καθορίζεται από την περιστροφή της Γης, αλλά τι συμβαίνει με τις ώρες τα λεπτά και τα δευτερόλεπτα; Αυτά είναι τελείως ανθρώπινες επινοήσεις που έγιναν πριν από αιώνες και διατηρήθηκαν μέχρι σήμερα από ιστορικές συμπτώσεις. Μέχρι σήμερα έχουμε υιοθετήσει το δεκαδικό σύστημα σε πάρα πολλές μονάδες μέτρησης γιατί έτσι γίνονται ευκολότερα οι υπολογισμοί, αλλά έχουμε μείνει προσκολλημένοι στον χωρισμό της ημέρας σε 24 ώρες, της ώρας σε 60 λεπτά και του λεπτού σε 60 δευτερόλεπτα.

Γιατί άραγε; Σήμερα τα πιο πολλά ρολόγια βασίζουν τη χρονομέτρησή τους στις ταλαντώσεις κρυστάλλων quartz. Για πολύ μεγάλη ακρίβεια χρησιμοποιούμε τις κβαντικές ιδιότητες ατομικών ρολογιών. Αυτές βασίζονται στις ταλαντώσεις ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας που εκπέμπεται κατά τις μεταπτώσεις μεταξύ των ενεργειακών σταθμών ενός ατόμου Καισίου 133. Ο επίσημος διεθνής ορισμός του ενός δευτερολέπτου είναι η διάρκεια 9,192,631,770 τέτοιων ταλαντώσεων. Το Διεθνές Γραφείο Χρόνου στο Παρίσσι χρησιμοποιεί 80 τέτοια ατομικά ρολόγια σε 24 ώρες για να ορίσει τον Συντονισμένο Παγκόσμιο Χρόνο (UTC) με ακρίβεια 1/1000 του δευτερολέπτου. Επειδή ο χρόνος περιστροφής της Γης δεν είναι απολύτως σταθερός αλλά κυμαίνεται λίγο από χρόνο σε χρόνο, προστίθεται κάθε τόσο ένα δευτερόλεπτο στον Παγκόσμιο Χρόνο για να βρίσκεται σε σύμπτωση με τον μέσο χρόνο του Greenwich. Ακριβώς όπως προσθέτουμε κάθε 4 χρόνια μια ημέρα στη διάρκεια του έτους για να εξισορροπήσουμε το γεγονός ότι η διάρκεια του έτους δεν είναι ακριβώς 365 ημέρες.

Ο Συγχρονισμός. Η ιδέα ότι ο χρόνος θα μπορούσε να συγχρονιστεί σε διαφορετικά μέρη είναι σχετικά πρόσφατη. Τον 19ο αιώνα στη Βρετανία ως μεσημέρι όριζαν την χρονική στιγμή που ο ήλιος βρίσκεται ακριβώς πάνω από το κεφάλι μας, και τη στιγμή εκείνη χτυπούσαν τα ρολόγια στις γειτονικές εκκλησίες. Με τον ερχομό όμως του σιδηροδρόμου πρόκυψε η ανάγκη του συγχρονισμού των ρολογιών για να μπορέσουν να φτιαχτούν αξιόπιστοι πίνακες ωρών δρομολογίων. Το 1847 οι πιο πολλές σιδηροδρομικές εταιρίες στη Βρετανία χρησιμοποιούσαν την ώρα Greenwich η οποία το 1880 έγινε η επίσημη ώρα στη Βρετανία εκτός από τη θερινή περίοδο όπου προστίθεται μια ώρα.

Άρα ο χρόνος στα ρολόγια μας είναι φτιαγμένος κατά πως μας βολεύει.

Η ακριβής χρονομέτρηση είναι κρίσιμη για το Παγκόσμιο Σύστημα Εύρεσης Θέσης (GPS) το οποίο βασίζεται στους δορυφόρους και χρησιμεύει για να βρίσκουν με ακρίβεια τα πλοία τις συντεταγμένες τους. Οι χρηματαγορές σε όλο τον πλανήτη από τη Ν. Υόρκη ως το Τόκυο βασίζονται σε ακριβείς χρονικές στιγμές ανοίγματος και κλεισίματος και οι τράπεζες σας δανείζουν το χρήμα τους, βασιζόμενες σε ακριβείς χρόνους αποπληρωμής, το ίδιο και στις ασφαλιστικές εταιρίας, αυτό που τις πληρώνετε είναι ο χρόνος. Τα φανάρια κυκλοφορίας στους δρόμους χρειάζονται να είναι συγχρονισμένα για να γίνεται ομαλά η κυκλοφορία και τέλος εσείς χρειάζεται να ξέρετε τι ώρα ακριβώς να ανοίξετε την τηλεόρασή σας για να παρακολουθήσετε το πρόγραμμα της.

Που θα βρισκόμουν αν δεν υπήρχε ο χρόνος; Δεν είναι δύσκολο να απαντήσουμε. Όπως και πολλές άλλες ερωτήσεις γύρω από τη θεμελιακή έννοια του χρόνου, μπορεί να έχει πολλές σωστές αλλά και εξίσου πολλές λανθασμένες απαντήσεις, η οπτική του παρατηρητή κάνει την διαφορά. Θα έλεγα ότι η ζωή χρειάζεται χρόνο για να υπάρξει – συνεπώς δεν θα μπορούσαμε να υπάρχουμε χωρίς χρόνο. Η ζωή εμπεριέχει την σταθερή εξέλιξη και αλλαγή των βιολογικών συστημάτων: μεμονωμένες μονάδες όπως εμείς αναπτύσσονται και τελικά πεθαίνουν όπως και όλα τα είδη κάνουν το ίδιο. Ο νόμος που το καθορίζει αυτό είναι ο δεύτερος θερμοδυναμικός νόμος που λέει ότι στο Σύμπαν κυριαρχεί η τάξη η οποία τείνει όμως σε αταξία.

Στην πορεία τους αυτή οι δομές εξελίσσονται αλλά τίποτα δεν μένει στατικό. Αυτό που αποκαλούμε χρόνο είναι ένα πράγμα που σηματοδοτεί αυτή την αλλαγή κι έτσι ο χρόνος είναι αυτό που συμβαίνει καθώς το Σύμπαν και εμείς εξελισσόμαστε. Έτσι λοιπόν αν δεν υπήρχε ο χρόνος ούτε εμείς θα υπήρχαμε, όχι σε αυτό το Σύμπαν, μιας και όλα όσα γνωρίζει ο άνθρωπος, άπτονται μονάχα αυτού του Σύμπαντος.

Όταν ο Ερμής κινείται, όπως και όλα τα αντικείμενα στον κόσμο, υπακούοντας στις εξισώσεις της θεωρίας της Σχετικότητας και όχι της θεωρίας του Νεύτωνα, οι προβλέψεις για την κίνηση του Ερμή που βασίζονται στους νόμους του Νεύτωνα είναι λανθασμένες – το λάθος αυτό είναι αξιοσημείωτο στην περίπτωση του Ερμή διότι η τροχιά του επηρεάζεται σημαντικά από το ισχυρό βαρυτικό πεδίο του Ήλιου. Για κινούμενα αντικείμενα επί της Γης όπως λόγου χάριν το παλιό αυτοκίνητό, η επίδραση της Σχετικότητας είναι μικρή κι έτσι οι εξισώσεις του Νεύτωνα εργάζονται θαυμάσια αν και το αυτοκίνητό δεν δουλεύει και τόσο καλά. Άρα τίποτε δεν είναι μονοσήμαντο, όλα είναι σχετικά και ρευστά.

Αν μια μύγα χτυπήσει στο μπροστινό μέρος ενός κινούμενου τρένου, για ένα κλάσμα του δευτερολέπτου τη στιγμή ακριβώς που χτυπάει η μύγα, τόσο η μύγα όσο και το τραίνο θα σταματήσουν στιγμιαία; Όσον αφορά το αν θα σταματήσει το τραίνο, η απάντηση είναι όχι, αν και αυτό θα αποτελούσε μια θαυμάσια δικαιολογία για την αργοπορία των τραίνων. Η συνολική ορμή του τραίνου και της μύγας διατηρείται – το τραίνο συνεχίζει την κίνησή του προς τα εμπρός, πιθανόν με λίγο μικρότερη ταχύτητα και η μύγα αλλάζει στιγμιαία την κατεύθυνση της κίνησής της. Αν υποθέσουμε ότι η μύγα έχει λίγη ελαστικότητα (σαν μια λαστιχένια μπάλα) θα λέγαμε ότι καθώς συντρίβεται στο τραίνο, ένα μέρος από αυτήν, στιγμιαία σταματάει, αλλά αυτό δεν είναι σημαντικό φαινόμενο, εκτός βέβαια από τη σκοπιά της νεκρής μύγας.

Ο συνήθης χρόνος του ρολογιού είναι ένα μέτρο της περιόδου μεταξύ γραμμικών γεγονότων. Ο ωρολογιακός χρόνος μεταξύ δύο γεγονότων που επαναλαμβάνονται κανονικά μπορεί να αλλάξει από κάποια δύναμη, που δρα στα γεγονότα, παραδείγματος χάριν ένα ρολόι εκκρεμές μπορεί να κατασκευαστεί να κινείται γρηγορότερα αλλά και πάλι με κανονικό ρυθμό. Αλλά μπορεί η περίοδος μεταξύ δύο κανονικών συμβάντων όπως μετρείται συνήθως από τον ωρολογιακό χρόνο, να μεταβληθεί από την παραμόρφωση του χρόνου; Είναι δηλαδή ο χρόνος μια δύναμη από μόνος του; Θα άλλαζα την αρχική διαπίστωσή για να πω ότι ο κανονικός ωρολογιακός χρόνος είναι το μέτρο της περιόδου μεταξύ συμβάντων, χωρίς καμιά αναφορά σε γραμμικότητα ή όχι.

Δυο ρολόγια μπορούν να διαφωνούν το ένα με το άλλο διότι (α) το ένα έχει κάποιο μηχανικό πρόβλημα, πχ τελειώνει η μπαταρία. Ή (β) διότι το ένα κινείται σχετικά με το άλλο. (Στην περίπτωση (α) ο χρόνος δεν έχει αλλάξει για κανένα ρολόι, αυτά απλώς είναι αναξιόπιστοι καταγραφείς του περάσματος του χρόνου. Η περίπτωση (β) είναι όμως τελείως διαφορετική – ο χρόνος είναι ο ίδιος παραμορφωμένος ενώ τα ρολόγια είναι απολύτως αξιόπιστοι καταγραφείς του περάσματός του. Στις περισσότερες περιπτώσεις – σχεδόν σε όλες – της καθημερινής μας ζωής τα ρολόγια διαφωνούν το ένα με το άλλο εξαιτίας της περίπτωσης (α).

Είναι δυνατόν να πραγματοποιηθούν ταξίδια στον χρόνο; Ταξίδια στον χρόνο γίνονται ήδη, στο μέλλον ή στο παρελθόν, απλώς είναι απόλυτα απαγορευμένα για όποιον δεν είναι ανώτατο μέλος των  “γνωστών μυστικών εταιριών” Μπορούμε να στείλουμε μηνύματα μέσα στο χρόνο αφού αυτά ταξιδεύουν ως φωτεινά κύματα (ραδιοκύματα, μικροκύματα, κύματα φωτός κλπ είναι όλα ηλεκτρομαγνητικά κύματα που ταξιδεύουν με την ταχύτητα του φωτός . Αν έχουμε λοιπόν τις αισθήσεις μας σε επιφυλακή για παράξενα μηνύματα, πιθανόν να τα αντιληφθούμε.

Είναι δυνατόν από φυσική άποψη να περνάει ο χρόνος κατά την αντίστροφη φορά; Υπάρχουν μερικές θεωρίες που λένε, ότι υπάρχουν θύλακες στο Σύμπαν όπου ο χρόνος κυλάει αντίστροφα και θύλακες που ο χρόνος όπως τον γνωρίζουμε, είναι ανύπαρκτος. Είναι δύσκολο να ελέγξουμε αυτές τις θεωρίες, για να ξέρουμε αν υπάρχει καμιά αλήθεια σ’ αυτές, εδώ αναιρούνται οι αλήθειες αυτού του σύμπαντος που είναι ήδη γνωστές. Οι εποχές αλλάζουν ο χρόνος περνάει, “αεί γίγνεσθαι και μεταβάλλεσθαι και μη ουδέποτε το αυτό μένειν» κατά τον Μέγα Ηράκλειτο.

 Το παρελθόν είναι πίσω μας και το μέλλον δεν έχει έλθει ακόμα. Υπάρχει μια ισχυρή αίσθηση ότι ο χρόνος περνάει και μάλιστα με σταθερό ρυθμό και γενικεύοντας λέμε, ότι αυτό συμβαίνει και σε κάθε γωνιά του Σύμπαντος, του γνωστού και μην ξεχνάμε πως το Σύμπαν είναι άπειρο και ταυτόχρονα φρακταλικό. Άρα; 

Ομοίως, ανταλλαγές ενέργειας συμβαίνουν κάθε φορά που τα αντικείμενα αλληλεπιδρούν το ένα με το άλλο, αναδιανέμουν προοδευτικά το συνολικό ποσό ενέργειας στο Σύμπαν. Αυτός είναι ο Δεύτερος Θερμοδυναμικός Νόμος. Μας λέει ότι η θερμότητα (ή η ενέργεια) μπορεί να κινηθεί αυθόρμητα από θερμότερα αντικείμενα σε ψυχρότερα, αλλά ποτέ αντίστροφα. Γι αυτό και οι άνθρωποι που ‘παγώνουν’  είναι εξαιρετικά σπάνιο θα ‘θερμανθούν’ ξανά, μιλώντας σε συνειδησιακό-πνευματικό επίπεδο.

Χρειάζεται ενέργεια για να κρατηθούν τα πράγματα σε τακτοποιημένη δομή όπως αυτές που βλέπουμε γύρω μας – σπίτια, πόλεις, πλανήτες, αστέρια, γαλαξίες. Καθώς η ενέργεια αναδιατάσσεται η τάξη καταρρέει, σαν ερημωμένο χωριό που προοδευτικά καταρρέει. Ως αναπόφευκτη συνέπεια του Δεύτερου νόμου, το συνολικό ποσό της αταξίας – η εντροπία – πάντα αυξάνει στο Σύμπαν. Θεωρητικά το Σύμπαν θα φτάσει σε μια κατάσταση θερμοδυναμικής ισορροπίας, στην οποία κάθε τι βρίσκεται στην ίδια θερμοκρασία και όλες οι δομές έχουν καταρρεύσει. Το βέλος του χρόνου δείχνει από το χάος, την οριστική μοίρα του Σύμπαντος.