Οι Επιστήμονες Εξομοιώνουν Ταξίδι Στον Χρόνο Με Σωματίδια Του Φωτός

Photo Credit: Newscientist

Στη σύγχρονη ποπ επιστήμη, καμία σειρά δεν ήταν σε θέση να συλλάβει την ουσία του ταξιδιού στο χρόνο με τον τρόπο που η σειρά Doctor Who έχει καταφέρει τα τελευταία 50 χρόνια. 
Οι νόμοι της φυσικής δεν απαγορεύουν αυστηρά το ταξίδι μέσα στο χρόνο, αλλά πρέπει κανείς να παραδεχτεί ότι το θέμα είναι καθαρά η αβεβαιότητα εξαιτίας της πληθώρας τεχνολογικών περιορισμών ακόμη και των παραδόξων. Τώρα, ερευνητές από το Πανεπιστήμιο του Κουίνσλαντ έχουν υποτίθεται σε προσομοίωση το ταξίδι στο χρόνο. Και ο τρόπος είναι πιθανό να μην είναι αυτό που νομίζετε... 

Η ομάδα καθοδηγήθηκε από τον επικεφαλή Martin Ringbauer, συγγραφέας και λόγιος από τη Σχολή Μαθηματικών και Φυσικής του UQ. Ουσιαστικά συνδυάζουν δύο από τις πιο σημαντικές θεωρίες που είχαν ποτέ βγει προς τα έξω για να περιγράψουν το σύμπαν: η γενική θεωρία της σχετικότητας και η κβαντική μηχανική. Αυτές οι θεωρίες είναι φαινομενικά αντιφατικές. Η γενική θεωρία της σχετικότητας περιγράφει το σύμπαν μακροσκοπικά (από αστέρια και γαλαξίες, μέχρι μαύρες τρύπες), ενώ η κβαντομηχανική περιγράφει το σύμπαν μικροσκοπικά (από φωτόνια και κουάρκ, μέχρι μόρια).

Ενώνοντας Δύο Ανταγωνιστικές Θεωρίες:

Οι θεωρίες του Αϊνστάιν της γενικής και της ειδικής σχετικότητας περιγράφουν τον χρόνο και πως δεν έχει τον ίδιο ρυθμό σε ολόκληρη την επικράτεια του σύμπαντος. Αυτό ανοίγει την πόρτα για έναν αριθμό διαφορετικών μεθόδων για ένα ταξίδι στο χρόνο. Η πιο γνωστή μέθοδος ισχυρίζεται ότι το ταξίδι στο χρόνο θα μπορούσε να επιτευχθεί αν ήμασταν σε θέση να ταξιδέψουμε γρηγορότερα από την ταχύτητα του φωτός (186.282 μίλια/299792 χιλιόμετρα ανά δευτερόλεπτο). Όπως λέει η θεωρία, όσο πιο γρήγορα κινείται κανείς μέσα από τις 3 διαστάσεις του χώρου, τόσο πιο αργά θα κινηθεί μέσα στο χρόνο (την 4η διάσταση). Μόλις η ταχύτητα του είναι παρόμοια με εκείνη ενός φωτονίου, η ροή του χρόνου σταματάει ουσιαστικά για το υποκείμενο. Ωστόσο, κινείται όπως θα συνέβαινε κανονικά για έναν παρατηρητή. 

Ωστόσο, η θεωρία αυτή δεν λειτουργεί για τον μακρόκοσμο, καθώς τα φωτόνια - βασικά δομικά στοιχεία του φωτός - δεν μπορούν παρά να ταξιδέψουν τόσο γρήγορα όσο το κάνουν επειδή δεν έχουν μάζα. Το να προωθηθεί κάτι με μάζα σε τέτοιες ταχύτητες θα απαιτούσε ένα εξαιρετικό ποσό ενέργειας, ίσως ένα ατελείωτο ποσό (ένα απροσδιόριστο ποσό), επειδή η μάζα του αντικειμένου θα γίνει άπειρη κατά την διαδικασία. Αυτό καταρρίπτει αποτελεσματικά την ιδέα ότι οι άνθρωποι θα μπορούσαν να ταξιδέψουν μέσα στο χρόνο ταξιδεύοντας ταχύτερα από την ταχύτητα του φωτός. 

Αν αυτό δεν είναι αρκετό για πρόβλημα, ένα άλλο πρόβλημα έρχεται στην επιφάνεια όταν ακολουθούμε την παραδοσιακή διαδρομή του ταξιδιού στο χρόνο, κάτι που γενικά ονομάζεται "παράδοξο του παππού". Η σκέψη έγινε από τον Kurt Gödel στα μέσα του 20ου αιώνα, το παράδοξο λέει ουσιαστικά ότι, εάν ένα πρόσωπο επρόκειτο να ταξιδέψει πίσω στο χρόνο για να σφάξει τον παππού του, μία επίδραση ντόμινο θα ξεκινούσε, η οποία θα οδηγούσε τελικά στον ταξιδιώτη του χρόνου να μην είχε γεννηθεί καθόλου. Δεδομένου ότι το πρόσωπο δεν γεννήθηκε ποτέ, δεν θα μπορούσε ποτέ να πάει πίσω στο χρόνο για να σκοτώσει τον παππού του.

Φυσικά υπάρχουν και μερικοί άλλοι τρόποι για να ταξιδέψει κανείς στο χρόνο, αυτό είναι που διερεύνησαν οι φυσικοί στο Πανεπιστήμιο του Queensland.

Προσομοιώνοντας Το Ταξίδι Στο Χρόνο: 

Για να προσομοιώσει το ταξίδι στο χρόνο, η ομάδα χρησιμοποίησε μια σειρά από φωτόνια και έξυπνα τα χειραγωγείται μετατοπίζοντας τα κατά μήκος μιας διαδρομής που οδηγεί τελικά πίσω στο ίδιο σημείο στο χώρο, αλλά σε διαφορετικό χρόνο (δηλαδή, ένα αντικείμενο που ταξιδεύει κατά μήκος ενός από αυτά τα μονοπάτια βρίσκει τον εαυτό του πίσω στο ίδιο σημείο αλλά στο παρελθόν, παρότι κάποιος χρόνος έχει περάσει κατά τη διάρκεια του ταξιδιού, αυτό συχνά αναφέρεται ως μία κλειστή καμπύλη χρόνου). 

Αυτά τα κατασκευάσματα είχαν αρχίσει περίπου 75 χρόνια πριν από τον Willem Jacob van Stockum, μαθηματικός ο οποίος παραμένει αφανής ήρωας για το ρόλο του στην ανάπτυξη της γενικής σχετικότητας. Αυτές οι κατασκευές είναι, με απλά λόγια, μια μαθηματική λύση για το ταξίδι στο χρόνο. Ωστόσο, η ύπαρξη των καμπυλών θέτει τους δικούς της γρίφους. Υπάρχει επίσης ακόμα ένα ζήτημα με παράδοξα (όπως ο άπειρος βρόχος της αιτίας και του αποτελέσματος που προήλθε από το παράδοξο του παππού).

Αποφεύγοντας Τα Παράδοξα:

Από τη στιγμή που προτάθηκαν, οι επιστήμονες ήταν πεπεισμένοι ότι ήταν μάλλον απίθανο να αποφευχθούν τέτοιου είδους παράδοξα από το εκδηλωθούν. Αυτό ήταν, έως ότου προτάθηκε για πρώτη φορά ότι μπορούμε να τους παρακάμψουμε, ασχολούμενοι με μικροσκοπικά δομικά στοιχεία της ύλης. Είναι καιρό γνωστό ότι ο εκκεντρικός υποατομικός κόσμος δεν συμμορφώνεται με τους συνήθεις κανόνες, οπότε είναι κατάλληλο που ο χρόνος δεν λειτουργεί με τον ίδιο τρόπο στο μικροσκοπικό επίπεδο, ως εκ τούτου, ο κβαντικός κόσμος μπορεί να μην έχει τόσα πολλά παράδοξα, όταν πρόκειται για ένα ταξίδι στο χρόνο. 

Ωστόσο, εδώ δεν υπάρχει απόδειξη ότι οι νόμοι της φυσικής κάμπτουν σε αυτού του είδους τα φαινόμενα σε μια κανονική βάση, αλλά θα μπορούσαν να ευδοκιμούν σε εξαιρετικά ξένα περιβάλλοντα - ίσως κοντά σε μια μαύρη τρύπα ή ένα αστέρι νετρονίων - σε χώρους που φαίνεται να παραβιάζουν οι πολύ θεμελιώδεις νόμοι που διέπουν το σύμπαν, ή τουλάχιστον, οι αρχές της γενικής σχετικότητας. Εφαρμόζοντας αυτές τις πληροφορίες, η ομάδα χαρτογράφησε το ταξίδι δυο φωτονίων που ταξιδεύουν κατά μήκος μιας από αυτές τις κλειστές καμπύλες χρόνου. 

Το έγγραφο, με τίτλο "Πειραματική Προσομοίωση Κλειστών Καμπύλων Χρόνου" (Experimental Simulation of Closed Timelike Curves) δημοσιεύθηκε πρόσφατα στο περιοδικό Nature Communications.

ΕΠΙΜΕΛΕΙΑ: Ειρήνη Μαντζουράνη