Ταξίδι στο Χρόνο

Διαχρονική Περιήγηση

Διαχρονικός Περίπλους, Χρονο-ταξίδι, Time Travel

Υποθετικό ταξίδι που μπορεί να πραγματοποιήσει ο άνθρωπος όχι στον Χώρο όπως συνήθως γίνεται αλλά στο Παρελθόν ή στο Μέλλον.

Η υπόθεση αυτή ενθουσίασε τους συγγραφείς επιστημονικής φαντασίας ιδιαίτερα μετά την παγίωση της Γενικής Θεωρίας της Σχετικότητας.

Χρονοταξίδι, δηλαδή, πως είναι δυνατόν ο άνθρωπος να υπερβεί τους περιορισμούς του Χρόνου και ταξιδεύσει στο Παρελθόν και στο Μέλλλον

Εισαγωγή

Χρονοταξίδι με στρέβλωση του Χωρόχρονου

Εύκολα μπορούμε να φανταστούμε ένα ταξίδι στο Χρόνο. Μπαίνουμε στη χρονομηχανή, πατάμε κάποια κουμπιά κι ύστερα από μερικά λεπτά βγαίνουμε από την μηχανή όχι απλώς κάπου αλλού, αλλά σε κάποια άλλη χρονική στιγμή, σε μια άλλη εποχή.

Ήδη από το 1895, όταν ο Χ. Τζ. Γουέλς άνοιξε το δρόμο με το περίφημο μυθιστόρημα του "Η μηχανή του Χρόνου", οι συγγραφείς επιστημονικής φαντασίας αξιοποίησαν το θέμα αυτό πολλάκις. Χολυγουντιανές παραγωγές και βιβλία, κάνουν το ταξίδι το χρόνο να μοιάζει με κάτι κοντινό, εφικτό, το κάνουν να μοιάζει με παιχνίδι, όμως μπορεί να πραγματοποιηθεί; Είναι όμως επιστημονικά εφικτό;

Προβληματισμοί

Δεινόσαυρος και Άνθρωπος παρέα

Ένας σύντομος προβληματισμός αποκαλύπτει ορισμένα δυσεπίλυτα προβλήματα.

• Πού ακριβώς βρίσκονται το παρελθόν και το μέλλον; Δίχως άλλο, το παρελθόν έχει εξαφανιστεί ανεπιστρεπτί, ενώ το μέλλον δεν έχει υλοποιηθεί ακόμη.
• Πώς μπορεί να ταξιδέψει κάποιος σε έναν Κόσμο που δεν υπάρχει;
• Κι αν παραβλέψουμε αυτό το πρόβλημα, τι γίνεται με τα αναπόφευκτα παράδοξα που προκύπτουν από την επίσκεψη στο παρελθόν και τη μεταβολή του;
• Ποια επίπτωση έχει κάτι τέτοιο στο παρόν και που βρίσκονται όλοι αυτοί οι χρονοτουρίστες, που έρχονται από το μέλλον, και γυρίζουν στο παρελθόν, για να δουν, από περιέργεια την κοινωνία του 21ου αιώνα;

Αναμφίβολα το ταξίδι στο χρόνο θέτει ορισμένα σοβαρά και θεμελιώδη προβλήματα. Αλλά αυτό οφείλεται στο ότι θεωρούμε την έννοια του Χρόνου με λάθος τρόπο. Άλλωστε η άποψη μας για το χρόνο έχει αλλάξει θεαματικά στη διάρκεια των αιώνων. Στους αρχαίους πολιτισμούς συνδεόταν με την εξέλιξη και τη μεταβολή και ήταν εδραιωμένη στους κύκλους και τους ρυθμούς της Φύσης.

Απόλυτος Χρόνος

Αργότερα ο σπουδαίος Άγγλος φυσικός σερ Ισαάκ Νεύτων διατύπωσε μια 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 συμφωνούσαν, δίχως αμφιβολία, ότι, ανεξάρτητα από τον προτιμώμενο ορισμό, ο χρόνος είναι ίδιος παντού και για όλους. Με άλλα λόγια είναι παγκόσμιος και απόλυτος. Πράγματι, ίσως αισθανόμαστε ότι ο χρόνος κυλά διαφορετικά, ανάλογα με την διάθεσή μας, ωστόσο δεν παύει να είναι, απλώς, ο ίδιος χρόνος. Σκοπός του ωρολογίου είναι να παρακάμπτει τις συναισθηματικές και νοητικές συνθήκες του καθενός και να καταγράφει αντικειμενικά τον χρόνο.

Αναπόσπαστα, αυτή η θεώρηση εμπεριέχει την διαίρεση του χρόνου σε τρία μέρη.

Το παρόν-το τώρα- θεωρείται η φευγαλέα στιγμή της πραγματικότητας, με το παρελθόν εξορισμένο στην ιστορία-ομιχλώδες αναμνήσεις-και το μέλλον ακόμη αόριστο και ασχημάτιστο. Και αυτό το τόσο σημαντικό τώρα θεωρείται η ίδια συγκεκριμένη τιμή σε ολόκληρο το Σύμπαν: το δικό σας και το δικό μου τώρα, ταυτίζονται όπου και αν βρισκόμαστε, ό,τι κι αν κάνουμε.

Σχετικός Χρόνος

Χρονοταξίδι μέσα από Χρονοστρέβλωση προβλεπόμενη από την Θεωρία της Σχετικότητας

Αυτή είναι η καθιερωμένη αντίληψη για το χρόνο, αυτή που χρησιμοποιούμε στην καθημερινή μας ζωή. Ελάχιστοι θεωρούν τον χρόνο με διαφορετικό τρόπο, κι όμως η πλειονότητα κάνει λάθος, ένα βαρύ και σοβαρό λάθος. Στις αρχές του 20ου αιώνα έγινε σαφές ότι αυτή η θεώρηση του χρόνου δεν μπορούσε να είναι σωστή. Η αποκάλυψη των ατελειών στην κοινή μας αντίληψη περί χρόνου συνδέεται άμεσα με τον Einstein και τη Θεωρία της Σχετικότητας. Μονομιάς το έργο του Αϊνστάιν 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 άνοιξε το δρόμο για το ταξίδι στο χρόνο.

Σχετικότητα

Η θεωρία της σχετικότητας έχει ηλικία εκατό ετών. Μετά τη δημοσίευσή της, στα 1905, η θεωρία της Ειδικής Σχετικότητας έγινε αμέσως αποδεκτή από τους φυσικούς, ενώ στις δεκαετίες που ακολούθησαν υπέστη εξαντλητικούς ελέγχους σε πληθώρα πειραμάτων. Σήμερα η επιστημονική κοινότητα συμφωνεί ότι «ο χρόνος είναι σχετικός. Η Θεωρία της Σχετικότητας υπόσχεται ότι μια περιορισμένη μορφή ταξιδιού στον χρόνο είναι σίγουρα εφικτή. Επίσης εκφράζει την ανάλογη βεβαιότητα ότι ένα χωρίς περιορισμούς ταξίδι στο χρόνο, σε οποιαδήποτε εποχή, είναι επίσης δυνατό.

Σχετικότητα και το Χρονο-ταξίδι

Υποθετική Χρονομηχανή

Κατά μία προφανή έννοια, είμαστε όλοι ταξιδιώτες στο χρόνο. Χωρίς να κάνουμε τίποτα μεταφερόμαστε αναπόφευκτα στο μέλλον με τον επιβλητικό ρυθμό ενός δευτερολέπτου ανά δευτερόλεπτο.

Όμως, κατά γενική ομολογία αυτό δεν είναι τόσο συναρπαστικό. Αυτό που πραγματικά κεντρίζει το ενδιαφέρον μας είναι ένας πραγματικός ταξιδιώτης, που θα πραγματοποιήσει ένα τεράστιο άλμα στο χρόνο και θα φτάσει θεαματικά στο μέλλον, πριν από οποιονδήποτε άλλον.

Μπορεί να γίνει αυτό; Και φυσικά μπορεί. Οι επιστήμονες δεν έχουν καμιά αμφιβολία πως είναι δυνατή η κατασκευή μιας χρονομηχανή με αποκλειστικό σκοπό μια επίσκεψη στο μέλλον. Και μάλιστα γνωρίζουν την λύση εδώ και εκατό χρόνια.

Στα 1905 ο Albert Einstein κατέδειξε πρώτος τη δυνατότητα ενός ταξιδιού στο χρόνο καταρρίπτοντας, αρχικά, τη στερεότυπη Νευτώνεια άποψη του χρόνου και αντικαθιστώντας την με τη δική του έννοια του σχετικού χρόνου.

Ειδική Σχετικότητα

Ο Einstein δημοσίευσε τη θεωρία της ειδικής σχετικότητας σε ηλικία είκοσι έξι ετών ενώ εργαζόταν στο ελβετικό γραφείο ευρεσιτεχνιών. Στον ελεύθερο χρόνο του, ο νεαρός Albert μελετούσε τον τρόπο κίνησης του φωτός. Έτσι εντόπισε μια ασυνέπεια ανάμεσα στην κίνηση του φωτός και στην κίνηση των υλικών αντικειμένων.

Χρησιμοποιώντας μόνο μαθηματικά του Λυκείου έδειξε ότι, αν το φως συμπεριφέρεται με τον τρόπο που υποστήριζαν οι φυσικοί της εποχής, τότε η αδιαμφισβήτητη ιδέα του Νεύτωνα για τον χρόνο είχε πολλές ατέλειες. Με αυτόν τον τρόπο κατέληξε στον κεντρικό ισχυρισμό της θεωρίας της σχετικότητας, σύμφωνα με τον οποίο ο χρόνος είναι ελαστικός και μπορεί να εκταθεί και να συρρικνωθεί μέσω της πολύ γρήγορης κίνησης.

Σύμφωνα με τη θεωρία της ειδικής σχετικότητας, η ακριβής χρονική διάρκεια μεταξύ δύο καθορισμένων γεγονότων θα εξαρτάται από το πως συμπεριφέρεται ο παρατηρητής.

• Το χρονικό διάστημα μεταξύ δύο χτυπημάτων του ωρολογίου μου ίσως είναι μια ώρα αν κάθομαι ακίνητος στο σαλόνι μου, αλλά θα είναι μικρότερο από μια ώρα εάν κινούμαι.

• Και ένα άλλο παράδειγμα: Ας υποθέσουμε ότι επιβιβάζομαι σε ένα αεροπλάνο στην Αθήνα, ταξιδεύω προς τη Νέα Υόρκη και επιστρέφω, ενόσω εσείς περιμένατε υπομονετικά στο αεροδρόμιο "Ελ. Βενιζέλος". Σύμφωνα με το δικό μου χρονόμετρο, η διάρκεια του ταξιδιού δεν είναι η ίδια με τη διάρκεια που χρονομετρήσατε εσείς. Για να ακριβολογούμε ,η ίδια διάρκεια για μένα είναι κάπως μικρότερη. Και για να είμαστε απολύτως ακριβείς η χρονική διαφορά στο προαναφερθέντα παράδειγμα είναι απειροελάχιστη –μόλις μερικά εκατοντάδες εκατομμυριοστά του δευτερολέπτου-πολύ μικρή ώστε να γίνει αντιληπτή από τον κοινό ανθρώπινο νου. Ωστόσο, μπορεί να μετρηθεί από σύγχρονα χρονόμετρα.

Χρονικό Πείραμα

Σε γενικές γραμμές, αυτό έπραξαν οι φυσικοί Τζόε Χάφελε και Ρίτσαρντ Κήτινγκ το 1971. Τοποθέτησαν υψηλής ακρίβειας ατομικά ρολόγια μέσα σε αεροπλάνα, τα οποία έκαναν το γύρο του κόσμου, και ακολούθως συνέκριναν τις ενδείξεις αυτών των ρολογιών με πανομοιότυπα ρολόγια στο έδαφος. Τα αποτελέσματα ήταν ολοφάνερα: ο χρόνος κύλησε πιο αργά μέσα στο αεροσκάφος απ’ ότι στο εργαστήριο, έτσι ώστε μετά την λήξη του πειράματος τα ρολόγια του αεροπλάνου πήγαιναν κατά πενήντα εννιά νάνο-δευτερόλεπτα πίσω σε σχέση με τα επίγεια χρονόμετρα. Και αυτή η τιμή ήταν ακριβώς όσο προέβλεπε η θεωρία του Einstein. Επειδή ο δικός σας και ο δικός μου χρόνος δεν συμβαδίζουν όταν κινούμαστε διαφορετικά, είναι προφανές ότι δεν μπορεί να υπάρχει παγκόσμιος, απόλυτος χρόνος, όπως υπέθεσε ο Νεύτωνας. Όταν μιλάμε για το χρόνο θα πρέπει να λέμε σε ποιον χρόνο αναφερόμαστε. Στον δικό μου, στον δικό σας ή στον χρόνο κάποιου τρίτου.

Διαστολή του Χρόνου

Χρονο-διεσταλμένο χρονόμετρο

Το πείραμα των Χάφελε-Κήτινγκ έχει μεγάλη σημασία τόσο από ιστορική όσο και από ουσιαστική άποψη, παρόλα αυτά δεν αποτελεί το κατάλληλο υλικό για Επιστημονική Φαντασία: μια στρέβλωση του χρόνου της τάξης των 59 νανοδευτερολέπτων δεν αρκεί για φαντασμαγορικές περιπέτειες.

Για να έχετε ένα πραγματικό μεγάλο αποτέλεσμα πρέπει να κινηθείτε πολύ γρήγορα. Εδώ το μέτρο σύγκρισης είναι η ταχύτητα του φωτός, ο ιλιγγιώδης ρυθμός των 300.000 χιλιομέτρων το δευτερόλεπτο. Όσο πιο κοντά στην ταχύτητα του φωτός βρίσκεται η ταχύτητα με την οποία κινείστε, τόσο μεγαλύτερη γίνεται η στρέβλωση του χρόνου.

Οι φυσικοί ονομάζουν την επιβράδυνση του χρόνου μέσω της κίνησης, φαινόμενο της διαστολής του χρόνου. Θεωρήστε μια ταχύτητα (υ). Διαιρέστε την με την ταχύτητα του φωτός (c). Υψώστε το αποτέλεσμα στο τετράγωνο. Αφαιρέστε το 1. Υπολογίστε την τετραγωνική ρίζα. Το αποτέλεσμα που θα βρείτε είναι ο παράγων διαστολής χρόνου του Einstein.

Χρονικό Φράγμα

Από τεχνική άποψη η στρέβλωση του χρόνου αγγίζει το άπειρο όταν κινηθούμε με την ταχύτητα του φωτός. Αυτό μας υποδεικνύει ότι έχουμε πρόβλημα. Ουσιαστικά μας λέει ότι ένα συνηθισμένο υλικό σώμα δεν μπορεί να φτάσει την ταχύτητα του φωτός. Υπάρχει ένα φράγμα φωτός που δεν μπορεί ποτέ να παραβιαστεί.

Επομένως υπάρχει ένα αποφασιστικής σημασίας αποτέλεσμα της θεωρίας της σχετικότητας: τίποτα δεν μπορεί να παραβιάσει-υπερβεί το όριο της ταχύτητας του φωτός (θυμηθείτε 300.000 km/s).

Αυτό δεν ισχύει μόνο για υλικά σώματα, αλλά και για κύματα διαταραχές του πεδίου, φυσικές επιδράσεις οποιουδήποτε είδους και καταστρέφει ένα μεγάλο μέρος της επιστημονικής φαντασίας αφού, παρά την ταχύτητα του, το φως εξακολουθεί να χρειάζεται μεγάλο χρονικό διάστημα προκειμένου να καλύψει διαστρικές αποστάσεις. Ο πλησιέστερος αστέρας, για παράδειγμα, απέχει πάνω από τέσσερα έτη φωτός, πράγμα που σημαίνει ότι το φως χρειάζεται περισσότερα από τέσσερα χρόνια για να φτάσει εκεί, προερχόμενο από τη Γη. Ο Γαλαξίας μας έχει διάμετρο 100.000 έτη φωτός. Η διοίκηση μιας γαλαξιακής αυτοκρατορίας πρέπει να είναι τρομακτικά αργή διαδικασία.

Σχετικότητα του Χρόνου

Παρόλα αυτά υπάρχει κάποια αντιστάθμιση. Επειδή ο χρόνος εκτείνεται, λόγω της ταχύτητας, τα διαστρικά ταξίδια μοιάζουν να διαρκούν λιγότερο για τους αστροναύτες, από ότι για εκείνους που παραμένουν στη Γη, στην αίθουσα ελέγχου της αποστολής. Μέσα σε ένα διαστημόπλοιο που κινείται με 99% της ταχύτητας του φωτός, ένα ταξίδι από ένα άκρο του Γαλαξία στο άλλο θα ολοκληρωθεί σε διάστημα …μόνο 14.000 ετών. Αν η ταχύτητα ισούται με το 99,99% εκείνης του φωτός, το όφελος είναι ακόμη πιο θεαματικό: το ταξίδι διαρκεί μόλις 1.400 χρόνια. Αν μπορούσατε να κινηθείτε με 99,999999% της ταχύτητας του φωτός, το ταξίδι σας θα ολοκληρωνόταν στη διάρκεια μιας ανθρώπινης ζωής. Ταχύτητες αυτής της μορφής βρίσκονται πολύ πέρα από τις δυνατότητες της σύγχρονης διαστημικής τεχνολογίας, αφού η ταχύτητα του καλύτερου διαστημοπλοίου μας αγγίζει το πενιχρό και απογοητευτικό 0,01% της ταχύτητας του φωτός. Ωστόσο υπάρχουν αντικείμενα που κινούνται με ταχύτητες παραπλήσιες εκείνης του φωτός.

Παραδείγματος χάρη υποατομικά σωματίδια, όπως οι κοσμικές ακτίνες και τα θραύσματα ατόμων που εκπέμπονται σε ραδιενεργές διασπάσεις ή επιταχύνονται σκοπίμως στο εσωτερικό γιγαντιαίων επιταχυντών.

Χρησιμοποιώντας τα σωματίδια αυτά ως απλά χονόμετρα, μπορούμε να παρατηρήσουμε πολύ μεγάλες διαστολές χρόνου.

Επιταχυντής LEP

Ο επιταχυντής σωματιδίων LEP [Large Electron-Positron (Μεγάλος επιταχυντής Ηλεκτρονίων-Ποζιτρονίων)] στο Ευρωπαικό Κέντρο Σωματιδιακής Φυσικής (CERN) κοντά στη Γενεύη κατάφερε να προσδώσει σε ηλεκτρόνια ταχύτητα ίση με το 99,999999999% της ταχύτητας του φωτός. Η ταχύτητα αυτή που ελάχιστα διαφέρει από εκείνη του φωτός, έδωσε παράγοντες στρέβλωσης του χρόνου που πλησιάζουν το ένα εκατομμύριο.

Όμως ακόμη και αυτό το αποτέλεσμα ωχριά μπροστά σε παράγοντες στρέβλωσης του χρόνου ίσους με δισεκατομμύρια τους οποίους βιώνουν ορισμένες κοσμικές ακτίνες.

Πειράματα του CERN

Σε μια σειρά προσεκτικά σχεδιασμένων και εκτελεσμένων πειραμάτων που πραγματοποιήθηκαν στο CERN το 1966, σωματίδια που ονομάζονται μιόνια τέθηκαν σε κυκλική κίνηση στο εσωτερικό ενός μικρού επιταχυντή, με σκοπό να ελεγχθεί με υψηλή ακρίβεια η εξίσωση του Einstein για τη διαστολή του χρόνου.

Τα μιόνια είναι ασταθή σωματίδια και διασπώνται με γνωστή διάρκεια ημι-ζωής. Η διάσπαση ενός μιονίου που βρίσκεται πάνω στο θρανίο σας θα απαιτούσε κατά μέσο όρο, περίπου 2 εκατομμυριοστά του δευτερολέπτου. Όμως όταν τα μιόνια κινήθηκαν στο εσωτερικό του επιταχυντή με 99,7% της ταχύτητας του φωτός, η μέση διάρκεια ζωής τους αυξήθηκε κατά δώδεκα φορές.

Παράδοξο των Διδύμων

Η επίδραση της κίνησης στο χρόνο εξετάζεται συχνά με τη χρήση της παραβολής των διδύμων, η οποία έχει περίπου ως εξής: η Αντωνία και ο Αντώνης αποφασίζουν να ελέγξουν την θεωρία του Einstein, οπότε η Αντωνία επιβιβάζεται σε έναν πύραυλο το 2005 και εκτοξεύεται με 99% της ταχύτητας του φωτός προς ένα γειτονικό άστρο, που απέχει δέκα έτη φωτός. Ο Αντώνης παραμένει στη Γη. Μόλις φθάνει στον προορισμό της η Αντωνία κάνει αμέσως στροφή και κατευθύνεται πάλι προς την Γη με την ίδια ταχύτητα.

Ο Αντώνης διαπιστώνει ότι το ταξίδι της διαρκεί κάτι περισσότερο από είκοσι γήινα χρόνια. Όμως η Αντωνία βιώνει τον χρόνο διαφορετικά. Για αυτήν το ταξίδι διήρκεσε λιγότερο από τρία χρόνια. Φθάνοντας πίσω στη Γη ανακαλύπτει ότι ζουν στο έτος 2025 και ο Αντώνης είναι τώρα κοντά 17 χρόνια μεγαλύτερος από εκείνη. Η Αντωνία και ο Αντώνης δεν είναι πια δίδυμοι με την ίδια ηλικία. Ουσιαστικά η Αντωνία μεταφέρθηκε κατά 17 χρόνια στο μέλλον του Αντώνη. Με μια αρκετά μεγάλη ταχύτητα θα μπορούσατε να κάνετε ένα «άλμα» σε οποιαδήποτε μελλοντική χρονολογία επιθυμείτε. Θα μπορούσατε να επισκεφθείτε το έτος 3000 ταξιδεύοντας λιγότερο από έξι μήνες ,με μοναδική προϋπόθεση η ταχύτητα σας να προσέγγιζε το 99,99999% της ταχύτητας του φωτός.

Το ταξίδι στο χρόνο λειτουργεί αντίθετα από το ταξίδι στο χώρο. Η συντομότερη απόσταση μεταξύ δύο σημείων είναι η ευθεία γραμμή, δηλαδή στην καθημερινή ζωή πηγαίνετε ταχύτερα από το σημείο Α στο σημείο Β ακολουθώντας μια ευθύγραμμη διαδρομή. Αντίθετα στο ταξίδι στο χρόνο, γερνά περισσότερο εκείνος που παραμένει ακίνητος, δηλαδή ο Αντώνης ο οποίος δεν έφυγε από το σπίτι. Με άλλα λόγια απαιτείται περισσότερος χρόνος μέχρι να βιώσει ο Αντώνης το έτος 2025. Για να το εκφράσουμε διαφορετικά, η Αντωνία μειώνει θεαματικά τη χρονική διαφορά μεταξύ των δύο καταστάσεων «Γη, έτος 2005» και «Γη, έτος 2025». Ουσιαστικά όσο πιο γρήγορα κινείται, τόσο συρρικνώνεται η χρονική διαφορά μεταξύ αυτών των δύο χωροχρονικών καταστάσεων. Ας σημειωθεί ότι η Αντωνία δεν μπορεί να επιστρέψει με αυτόν τον τρόπο να επιστρέψει στη Γη στο έτος 2012 προκειμένου να εξισώσει ξανά την ηλικία της με εκείνη του Αντώνη. Αν αναστρέψει την τροχιά της το μόνο που θα καταφέρει είναι να κάνει ένα άλλο άλμα κατά 17 χρόνια στο μέλλον του Αντώνη. Η κίνηση με μεγάλες ταχύτητες είναι ένα ταξίδι μονής κατεύθυνσης στο μέλλον.

Βαρυτική Στρέβλωση

Σκωληκο-οπή, ή Σκωληκότρυπα ή Κοσμική Σήραγγα

Η ταχύτητα είναι μία από τις μεθόδους στρέβλωσης του χρόνου. Μια άλλη είναι η Βαρύτητα. Ήδη το 1908 ο Einstein άρχισε να επεκτείνει τη θεωρία του για την ειδική σχετικότητα ώστε να συμπεριλάβει την επίδραση της βαρύτητας. Χρησιμοποιώντας ένα άλλο εφευρετικό επιχείρημα αναφορικά με το φως, κατέληξε στο εξής συμπέρασμα ότι η Βαρύτητα επιβραδύνει τον Χρόνο.

Γενική Σχετικότητα

Ο Einstein συνέχισε τις μελέτες του μέχρι το 1915, οπότε παρουσίασε τη φημισμένη θεωρία της γενικής σχετικότητας. Το έργο αυτό αποτελούσε επέκταση της ειδικής σχετικότητας που είχε δημοσιεύσει το 1905, συμπεριλαμβάνοντας με αυτόν τον τρόπο έτσι την επίδραση που ασκούν τα βαρυτικά πεδία στο χωροχρόνο. Με την εισαγωγή αριθμών στην εξίσωση του Einstein προκύπτει ότι η βαρύτητα της Γης επηρεάζει τα χρονόμετρα ώστε να χάνουν ένα εκατομμυριοστό του δευτερολέπτου κάθε τριακόσια χρόνια. Αυτό οδηγεί στην παράξενη πρόβλεψη ότι ο χρόνος κινείται ταχύτερα στο διάστημα. Όμως όχι τόσο ταχύτερα ώστε να το αντιλαμβάνονται οι αστροναύτες.

Ωστόσο το 1976 στη Δυτική Βιρτζίνια οι Robert Vessot & Martin Levine εκτόξευσαν στο διάστημα με πύραυλο ένα "ωρολόγιο mazer" ατομικού υδρογόνου και το παρακολούθησαν προσεκτικά από το έδαφος. Το ωρολόγιο κέρδισε περίπου ένα δέκατο του χιλιοστού του δευτερολέπτου πριν συντριβεί στον Ατλαντικό Ωκεανό, λίγες ώρες αργότερα.

Ακόμη και μεταξύ της βάσης και της κορυφής ενός κτιρίου υπάρχει μια μικροσκοπική χρονική διαφορά. Το 1959 πραγματοποιήθηκε στο Πανεπιστήμιο του Χάρβαρντ ένα πείραμα για την μέτρηση του παράγοντα στρέβλωσης του χρόνου σε ένα κτίριο ύψους 22,5 μ. Χρησιμοποιώντας μια εξαιρετικά ακριβή πυρηνική διεργασία διαπιστώθηκε μια επιβράδυνση του χρόνου κατά 0,000000000000257%. Αν και αρκετά μικρή αυτή η τιμή επιβεβαιώνει την πρόβλεψη του Einstein.

Χρονο-Συμπίεση της Γης

Χρονο - ταξίδι με "χρονο - συμπίεση της Γης"

Αν μπορούσατε με κάποιο μαγικό τρόπο να συμπιέσετε τη Γη στη μισή διάμετρο της (διατηρώντας την ίδια μάζα), η βαρύτητα στην επιφάνεια της καθώς και η στρέβλωση του χρόνου θα διπλασιάζονταν. Αν η συμπίεση συνεχισθεί τα αποτελέσματα αυτά θα ενταθούν. Μόλις η ακτίνα αποκτήσει την κρίσιμη τιμή των 0,9 εκ., ο χρόνος «παγώνει». Τίποτε δεν μπορεί να διαφύγει. Αυτό συμβαίνει λόγω της βαρύτητας.

Αστέρες Νετρονίων

Αστέρας Νετρονίων

Βέβαια η συμπίεση όλης αυτής της ύλης είναι μια πολύ ευφάνταστη έννοια. Παρόλα αυτά τεράστιες συμπιέσεις συμβαίνουν πράγματι στην Αστροφυσική. Για παράδειγμα, όταν εξαντληθούν τα καύσιμα ενός άστρου, αυτό συρρικνώνεται θεαματικά κάτω από το ίδιο του το βάρος, καταλήγοντας σε ένα μικροσκοπικό κλάσμα του αρχικού μεγέθους. Μάλιστα ορισμένα άστρα εκρήγνυται προς το εσωτερικό τους και σχηματίζουν περιστρεφόμενες σφαίρες, μικρές σε μέγεθος, οι οποίες όμως περιέχουν μάζα μεγαλύτερη από εκείνη του Ήλιου.

Η βαρύτητα αυτών των άστρων που έχουν καταρρεύσει είναι τόσο μεγάλη, ώστε ακόμα και τα άτομα τους συνθλίβονται σχηματίζοντας νετρόνια. Τα άστρα αυτά είναι γνωστά ως αστέρες νετρονίων. Ένα τέτοιο αντικείμενο βρίσκεται στον αστερισμό του Ταύρου, βαθιά στο εσωτερικό ενός νέφους γνωστό ως Νεφέλωμα του Καρκίνου.

Οι αστρονόμοι έχουν ανακαλύψει πολύ περισσότερα τέτοια αντικείμενα και έχουν συμπεράνει πως η βαρύτητα στην επιφάνεια τους είναι αρκετά μεγάλη ώστε να προκαλέσει στρέβλωση του χρόνου. Ένα ωρολόγιο σε έναν αντιπροσωπευτικό αστέρα νετρονίων θα χτυπούσε περίπου 30% πιο αργά από ό,τι στη Γη. Επομένως εάν κατοικήσετε κοντά σε έναν αστέρα νετρονίων(ομολογουμένως όχι και μια τόσο καλή ιδέα), θα έχετε έτοιμη χρονομηχανή για να ταξιδέψετε στο Μέλλον. Επτά χρόνια εκεί θα αντιστοιχούν σε δέκα χρόνια πάνω στη Γη.

Εξίσωση Einstein

Όλοι μας γνωρίζουμε τη διάσημη εξίσωση του Einstein E = mc2. H εξίσωση αυτή θα διαδραματίσει αποφασιστικό ρόλο στην εξέταση του ταξιδιού στον χρόνο. Εδώ το Ε συμβολίζει την ενέργεια, το m την μάζα και το c την ταχύτητα του φωτός. Σύμφωνα με τη θεωρία, η μάζα συνδέεται με την ενέργεια, δηλαδή η ενέργεια έχει μάζα και η μάζα είναι μια μορφή ενέργειας. Ο παράγων μετατροπής c2 είναι ένας πολύ μεγάλος αριθμός, επειδή η ταχύτητα του φωτός είναι πολύ μεγάλη. Έτσι ένα γραμμάριο ύλης διαθέτει τεράστια ποσά ενέργειας και αντίστροφα οι συνήθεις ποσότητες ενέργειας δεν έχουν μεγάλη μάζα. Η ενέργεια εισέρχεται στο σενάριο της χρονομηχανής μέσω της βαρύτητας. Η μάζα είναι μια πηγή βαρύτητας. Καθώς η ενέργεια έχει μάζα, πρέπει να ασκεί και βαρυτική δύναμη.

Επιταχυντές

Ας μελετήσουμε το γεγονός ότι τα υλικά σώματα δεν μπορούν να κινηθούν ταχύτερα από του φως. Επομένως, τι θα συμβεί αν προσπαθήσετε να επιταχύνετε ένα σωματίδιο ύλης σε ταχύτητες μεγαλύτερες εκείνης του φωτός; Αυτό ακριβώς επιδιώκουν οι φυσικοί που μελετούν υποατομικά σωματίδια με τους γιγαντιαίους επιταχυντές. Το αποτέλεσμα είναι πως καθώς η ταχύτητα του πλησιάζει εκείνη του φωτός, το σωματίδιο γίνεται βαρύτερο, δηλαδή η μάζα του αυξάνεται(ένα ηλεκτρόνιο για παράδειγμα που περιφέρεται στο εσωτερικό του επιταχυντή LEP, για παράδειγμα, ζυγίζει περίπου 200.000 φορές περισσότερο από ένα ακίνητο ηλεκτρόνιο. Έτσι η επιτάχυνση του γίνεται διαρκώς πιο δύσκολη(βλέπε Foλ = m.α). Ολοένα και μεγαλύτερο ποσοστό ενέργειας καταναλώνεται για να γίνει το σωματίδιο βαρύτερο, ενώ αντιστοίχως ολοένα και μικρότερο ποσοστό ενέργειας απαιτείται για την αύξηση της ταχύτητας. Η ταχύτητα του φωτός είναι το τελικό φράγμα, αν το σωματίδιο μπορούσε να την αποκτήσει, τότε η μάζα του θα απειριζόταν. Για να το κάνουμε να κινηθεί ταχύτερα, θα απαιτείτο μια άπειρη δύναμη κάτι που είναι αδύνατο.

Προσδοκίες

Επομένως το μέλλον βρίσκεται πράγματι εκεί έξω και μπορούμε να το επισκεφθούμε. Το μόνο που χρειάζεται ως αποτελεσματική χρονομηχανή είναι ένα διαστημόπλοιο που να μπορεί να κινηθεί με ταχύτητες παραπλήσιες εκείνης του φωτός ή να αντέξει τις ολέθριες συνθήκες που επικρατεί κοντά σε ένα αστέρα νετρονίων. Οι πολύ μεγάλες ταχύτητες δεν αποτελούν κατ’ αρχήν πρόβλημα, παρά απλώς και μόνο μία πρακτική δυσκολία που ενδέχεται κάποια μέρα να ξεπεραστεί. Το κύριο μειονέκτημα είναι το κόστος σε ενέργεια. Για να επιταχύνουμε ένα φορτίο βάρους δέκα τόνων σε ταχύτητα ίση με το 99,9% εκείνης του φωτός , απαιτείται ενέργεια ίση με δέκα δισεκατομμύρια Joule. Όμως όπως είναι το μέλλον έτσι και το παρελθόν βρίσκεται εκεί έξω και μας περιμένει να το επισκεφθούμε.

Χρονικά Παράδοξα

Ίσως το πιο γνωστό από τα παράδοξα των ταξιδιών στο χρόνο είναι εκείνο στο οποίο ο ταξιδιώτης του χρόνου πηγαίνει πίσω στον χρόνο και δολοφονεί ένα από τους προγόνους του. Το πρόβλημα είναι τότε προφανές. Αν π.χ. ο παππούς του πεθάνει, προτού γεννηθεί ο ίδιος, τότε ο χρονοταξιδιώτης δεν θα έχει υπάρξει ποτέ. Όμως στην περίπτωση αυτή είναι αδύνατον να διαπράξει τη δολοφονία. Άρα αν ο παππούς ζήσει στο μέλλον θα δολοφονηθεί, άλλα αν πεθάνει, στο μέλλον δε θα δολοφονηθεί. Σε κάθε περίπτωση καταλήγουμε σε αντιφάσεις.. Παράδοξα όπως αυτό προκύπτουν επειδή το παρελθόν συνδέεται αιτιακά με το παρελθόν. Βέβαια υπάρχει και η περίπτωση όλο το σύμπαν να συνωμοτήσει εναντίον σας .π.χ. το όπλο να μην εκπυρσοκροτήσει, να σας συλλάβουν κ.λ.π. Από την άλλη το όπλο μπορεί να δουλέψει κανονικά και ο παππούς να σκοτωθεί. Τότε υποστηρίζεται από πολλούς η πιθανότητα να δημιουργηθεί ένα νέο σύμπαν. Όπως και να έχει η πληθώρα των παραδόξων προσφέρεται για ψυχαγωγία και εκγύμναση του νου.

Βιβλιογραφία

• Χρονομηχανές, Paul Davies, Εκδοτικός οίκος Τραυλός: Ιδιαίτερα κατατοπιστικό και θεωρητικά τεκμηριωμένο βιβλίο. Μεγάλο όγκο πληροφοριών απέσπασα από τις «Χρονομηχανές» για αυτήν την εργασία
• Σκουληκότρυπες, Μαύρες Τρύπες και Χρονομηχανές, Jim Al-Khalili, Εκδοτικός οίκος Τραυλός: Εξαιρετικά καλή, κατανοητή εισαγωγή στην σχετικότητα, την κοσμολογία και την βαρύτητα. Περιέχει μια μεγάλη ενότητα σχετικά με το ταξίδι στο χρόνο
• Το χρονικό του Χρόνου, Stephen Hawking, Εκδόσεις Κάτοπτρο: Πολύ καλό επιστημονικό βιβλίο προσιτό για μαθητές. Περιέχει και ένα κεφάλαιο αποκλειστικά για τις δυνατότητες του ταξιδιού στον χρόνο.

Επιστημονική Φαντασία

• «Η επαφή» : Με τη συνδρομή ευφυών όντων από τον Βέγα, κατασκευάζεται ένα είδος χρονομηχανής. Πολύ καλή ταινία διότι προβάλλει και τις κοινωνικές αντιδράσεις, που ακολουθούν μία σημαντική επιστημονική ανακάλυψη.
• «Επιστροφή στο Μέλλον 1,2,3» : Οπωσδήποτε! Τρελός επιστήμονας παρασέρνει έναν νεαρό σε ταξίδια μπρος και πίσω στο χρόνο με πολλά παράδοξα.
• Βιβλίο «Απόδραση από το χρόνο», Gregory Bendford, εκδόσεις Πόλις: H Γη στο χείλος της καταστροφής. Επιστήμονες προσπαθούν να αλλάξουν το παρόν επηρεάζοντας το παρελθόν στέλνοντας διάφορα σωματίδια με μηνύματα πίσω στο χρόνο. Δύο παράλληλες ιστορίες. Γλαφυρή απόδοση του κόσμου που είναι έτοιμος να καταστραφεί.
• Βιβλίο «Η μηχανή του χρόνου», Χ. Τζ. Γουέλς : περίφημο κλασσικό βιβλίο ταξιδιού στο χρόνο - Υπάρχει και ομώνυμη ταινία.

Ιστογραφία

• physics4u : Περιέχει κατανοητά άρθρα όχι μόνο για το ταξίδι στο χρόνο
• e-telescope
• BBC : Πολύ αξιόλογο το τμήμα για τις επιστήμες. Αν και γραμμένα στα αγγλικά τα κείμενα είναι ευκολονόητα
• scifiscience