Χρόνος

Εισαγωγή:

            Η έννοια του χρόνου είναι βασική συνιστώσα του ανθρώπινου πολιτισμού. Από την αρχή της ιστορίας , ίσως και ενωρίτερα, ο άνθρωπος συνειδητοποιεί ότι ζει μέσα στον χρόνο. Αν και είναι , ακόμα και σήμερα δύσκολο να τον ορίσουμε , ο χρόνος γίνεται αντιληπτός από τον άνθρωπο σαν μια ακατάπαυστος ροή, μια αέναη και μονόδρομη κίνηση από το παρελθόν προς το μέλλον.

       Πλείστοι τομείς του ανθρώπινου πολιτισμού , όπως η θρησκεία , η φιλοσοφία , η επιστήμη και η ψυχολογία μελέτησαν τον χρόνο. Στα πλαίσια της μελέτης αυτής θα προσπαθήσουμε να δούμε της απόψης της επιστήμης στο θέμα αυτό. Έτσι θα δούμε πως η κλασσική αλλά και η σύγχρονη φυσική είδαν το θέμα του χρόνου και τις απαντήσεις που έδωσαν.

Χρόνος και κλασσική φυσική

       Πριν δούμε πως αντιμετωπίζει την έννοια του χρόνου η κλασσική φυσική , πρέπει να ορίσουμε αδρομερώς την ίδια. Η κλασσική φυσική θεμελιώθηκε πάνω στις απόψεις του Γαλιλαίου, του Νεύτωνα του Κοπέρνικου και άλλων επιστημόνων του 17ου και 18ου αιώνα. Είναι το πρώτο ουσιαστικό κίνημα ανάπτυξης των φυσικών επιστημών μετά την νεκρή επιστημονικά περίοδο του μεσαίωνα. Στηρίζεται σε έντονες αιτιοκρατικές και μηχανιστικές απόψεις. Πιστεύει ότι το σύμπαν είναι μια καλοκουρδισμένη μηχανή που υπακούει σε μαθηματικώς διατυπωμένους νόμους. Η γνώση των νόμων της κίνησης θα μπορούσε , σύμφωνα με τις απόψεις αυτές να μας βοηθήσει να προβλέψουμε τις κινήσεις των σωμάτων με λεπτομέρεια.

        Ο Νεύτωνας , όνομα συνώνυμο της κλασσικής Φυσικής, διατύπωσε τους πιο κάτω νόμους της κίνησης οι οποίοι θα μας δώσουν το πλαίσιο για να εξετάσουμε την έννοια του χρόνου:

1ος Νόμος: Είναι γνωστός και ως νόμος της Αδράνειας. Όριζει ότι ένα σώμα στο οποίο δεν εξασκήται δύναμη , δεν μεταβάλλει την κινητική του κατάσταση. Η ταχύτητα του σώματος αυτού παραμένει σταθερή. ( σημ. 1 )

2ος Νόμος: Ορίζει ότι η επίδραση μιας δύναμης πάνω σε ένα σώμα δημιουργεί σ’ αυτό επιτάχυνση . Η τελευταία είναι αντιστρόφως ανάλογη της μάζας του σώματος. (σημ. 2 )

3ος Νόμος: Είναι γνωστός και ως αξίωμα της δράσης και της αντίδρασης. Δηλώνει ότι στην φύση οι δυνάμεις δρουν ανά ζεύγη . Οι δύο δυνάμεις είναι ίσες και αντίθετες. Παράδειγμα: Η πυροδότηση της σφαίρας και το λάκτισμα του όπλου στον ώμο του σκοπευτή.

      Στα πλαίσια των νόμων αυτών , ο χρόνος θεωρείται ως απόλυτη φυσική ποσότητα , μη επηρεαζόμενη από την κινητική κατάσταση των σωμάτων. Ο χρόνος ρέει , κατά τον Νεύτωνα , ισοταχώς σε όλο το σύμπαν. Η ροή του είναι ομαλή, ισότροπός και μονόδρομη με κατεύθυνση από το παρελθόν προς το μέλλον.Ο χρόνος συνδέεται με τον χώρο μέσω της ταχύτητας , που ορίζεται ως η απόσταση που διανύει ένα σώμα στην μονάδα του χρόνου.

Η αύξηση της ταχύτητας ενός σώματος δεν επηρεάζει τον τρόπο που βλέπουμε τον χρόνο να ρέει. Ο χώρος και ο χρόνος είναι το απόλυτο πλαίσιο του σύμπαντος για την κλασσική φυσική.Το σύμπαν του Νεύτωνα είναι Ευκλείδιο και απόλυτα προβλεπτό. Η θέση κάθε σώματος μέσα σε αυτό θα μπορούσε να οριστεί στα πλαίσια ενός τετραδιάστατου καρτεσιανού πλαισίου συντεταγμένων με τρεις διαστάσεις χώρου και μια διάσταση χρόνου. Βέβαια η χωρική τοποθέτηση ενός σώματος ήταν αυθαίρετη , αφού οριζόταν αυθαίρετα σε σχέση με ένα άλλο σώμα. Ο χρόνος όμως φαινόταν ως το απόλυτο συμπαντικό πλαίσιο.

Χρόνος και  σχετικότητα:

        Οι απόψεις της κλασσικής φυσικής για τον χώρο και τον χρόνο ανατράπηκαν στην αρχή του 20^ου αιώνα από τις θεωρίες του Άινσταιν οι οποίες ήρθαν να εξηγήσουν τα νέα πειραματικά δεδομένα τα οποία προέκυπταν από πειράματα του τέλους του 20^ου αιώνα και δεν εξηγούνταν από τις κλασσικές θεωρίες. Συγκεκριμμένα με βάση διάφορες μετρήσεις φαινόταν ότι η ταχύτητα του φωτός ήταν σταθερή ανεξάρτητα από το σύστημα αναφοράς και μέτρησης της. Ακόμα οι νόμος της βαρύτητας του αντιστρόφου τετραγώνου(σημ 3) που διατύπωσε ο Νεύτωνας αδυνατούσε να εξηγήσει την μετατόπιση του περιηλίου του Ερμή κατά 43 δευτερόλεπτά της μοιράς ανά αιώνα. Οι ρωγμές αυτές έκλεισαν με τις δύο θεωρίες του Άινσταιν, την Ειδική και την γενική σχετικότητα. Η πρώτη ήταν μια κινητική θεωρία και η δεύτερη μια θεωρία της βαρύτητας. Οι απόψεις του Άινστάιν άλλαξαν τον τρόπο που η επιστήμη βλέπει τον χώρο και τον χρόνο. Την αλλαγή αυτή θα παραθέσουμε πιο κάτω:

Ειδική Σχετικότητα : Σύμφωνα με αυτήν , ο ακίνητος παρατηρητής που βλέπει ένα ταχέως κινούμενο αντικείμενο , με ταχύτητα που πλησιάζει την ταχύτητα του φωτός , θεωρεί ότι ο χρόνος κυλά πιο αργά για τον κινούμενο αντικείμενο παρά για τον ίδιο. Το φαινόμενο λέγεται διαστολή του χρόνου (σημ. 4)και γίνεται αντιληπτό για ταχύτητες που ξεπερνούν το 1/10 της ταχύτητας του φωτός. Τέτοιες ταχύτητες δεν υπάρχουν στην καθημερινή ζωή , γιατί ακόμη και η ταχύτητα ενός σημερινού διαστημοπλοίου δεν ξεπερνά το 1/1000000 της ταχύτητας του φωτός! (σημ. 5)

       Σύμφωνα με την θεωρία αυτή η ταχύτητα του φωτός είναι το ανώτατο όριο ταχυτήτων στην φύση. Κανένα σώμα δεν μπορεί να την ξεπεράσει όση δύναμη και άν εξασκήσουμε πάνω του. Αυτό γιατί η μάζα των σωμάτων τείνει να γίνει άπειρη (σημ. 6 ) όταν αυτά προσεγγίσουν την ταχύτητα αυτή. Τί γίνεται όμως με τον χρόνο όταν πλησιάσουμε την ταχύτητα του φωτός; Ένας ακίνητος παρατηρητής , που θα έβλεπε ένα διαστημόπλοιο κινούμενο με την ταχύτητα του φωτός θα θεωρούσε ότι ο χρόνος θα σταματούσε για τους επιβάτες του. Οι τελευταίοι θα ζούσαν την αιωνιότητα.

        Το φαινόμενο της διαστολής του χρόνου έγινε περισσότερο γνωστό με το λεγόμενο παράδοξο των διδύμων. Πρωταγωνιστές στην ιστορία αυτοί είναι 2 δίδυμοι αδελφοί ηλικίας 20 ετών που μοιάζουν σαν δύο σταγόνες νερό. Ο ένας δίδυμος επιβιβάζεται σε ένα διαστημόπλοιο που κινήται με την φανταστική ταχύτητα των 0,99C ( 99% της ταχύτητας του φωτός). Υποθέτουμε ότι η ταχύτητα αυτή είναι σταθερή και προορισμός του διαστημοπλοίου είναι ένα άστρο σε απόσταση 25 ετών φωτός. Ο άλλος δίδυμος παραμένει στην γή. Ας υποθέσουμε ότι ο δίδυμος αστροναύτης κάνει το ταξίδι του στο μακρινό αστρό , μένει εκεί λίγους μήνες και επιστρέφει στη γή. Κατά την επιστροφή του ξαναβρίσκει τον αδελφό του γέροντα πια. Σύμφωνα με τους γήινους παρατηρητές έχουν περάσει 51 χρόνια! Ο δίδυμος που έμεινε στην γή είναι τώρα ένας γέροντας 71 χρόνων!

Πόσα χρόνια έχουν περάσει για τον δίδυμο αστροναύτη; Αν εφαρμόσουμε την σχετική εξίσωση της σχετικότητας(σημ. 4) βρίσκουμε ότι για τον αστροναύτη έχουν περάσει μόνο 7,19 χρόνια. Έτσι επιστρέφοντας στην γή είναι ακόμα νέος μόλις 27 χρόνων σε αντίθεση με τον αδελφό του που είναι γέρος 71 χρονών!

        Δεν υπάρχει κανένα λάθος στους πιο πάνω υπολογισμούς! Απλώς δείχνουν την σχετικότητα του χώρου και του χρόνου που δεν είναι ποια τα απόλυτα πλαίσια της κλασσικής φυσικής αλλά μεγέθη που εξαρτώνται από την κινητική κατάσταση του παρατηρητή που τα μετρά. Έτσι ο δίδυμος που βρίσκεται στην γη θεωρεί ότι ο χρόνος κυλά πιο αργά για τον δίδυμο αδελφό του που βρίσκεται στο διάστημα. Από την άλλη ο αστροναύτης μας δεν αισθάνεται ότι τα ρολόγια του πηγαίνουν πιο αργά αλλά ότι ο χώρος έχει συσταλλεί και άρα το ταξίδι του είναι πιο σύντομο. Οι δύο παρατηρητές έχουν από την πλευρά τους δίκιο χωρίς αυτό να θεωρείται αντίφαση. Η κινητική κατάσταση του παρατηρητή ορίζει το μέτρο του χώρου και του χρόνου.

Γενική σχετικότητα: Είναι η θεωρία βαρύτητας του Άινσταϊν που αντικατέστησε την αντίστοιχη θεωρία που διατύπωσε ο Νεύτωνας στα πλαίσια της κλασσικής φυσικής. Σύμφωνα με τον νόμο του αντιστρόφου τετραγώνου , η βαρύτητα είναι η ελκτική δύναμη μεταξύ δύο σωμάτων. Είναι ανάλογη του γινομένου των μαζών τους και αντιστρόφως ανάλογη του τετραγώνου, της μεταξύ τους απόστασης. Αυτό σημαίνει πως όσο πιο μακρια βρίσκονται δύο σώματα τόσο πιο μικρή είναι η μεταξύ τους δύναμη. Ο νόμος του αντιστρόφου τετραγώνου, αποτελούσε κομβικό σημείο της κλασσικής φυσικής. Η γενική σχετικότητα αντικατέστησε τις πιο πάνω απόψεις. Σύμφωνα με αυτήν η βαρύτητα δεν είναι μια μυστηριώδης δύναμη που δρα αστραπιαία και εξ’ αποστάσεως αλλά εγγενής ιδιότητα του χωροχρόνου. Η ύπαρξη μάζας στο σύμπαν καθορίζει την υφή του χώρου και του χρόνου, η ύπαρξη των οποίων ορίζεται από την ύλη και την ακτινοβολία που περιέχουν. Η μάζα καμπυλώνει τον χωροχρόνο και η καμπυλότητα αυτή είναι ανάλογη της συγκέντρωσης της μάζας.Όσο πιο πολλή και πυκνή είναι μια μάζα τόσο πιο καμπύλος είναι ο χώρος γύρω της και τόσο πιο μεγάλη πρέπει να είναι η ταχύτητα ενός σώματος για να ξεφύγει από το βαρυτικό της πηγάδι.Οι τροχιές που ακολουθούν οι πλανήτες γύρω από τον ήλιο είναι οι γεωδαισιακές γραμμές του τετραδιάστατου χωροχρόνου που στην τρισδιάστατη προβολή τους μας φαίνονται καμπύλες αλλά είναι «ευθείες» στα πλαίσια της τετραδιάστατης γεωμετρίας(σημ.7).Οι γραμμές αυτές ορίζουν την μικρότερη διαδρομή μεταξύ δύο σημείων. Η τροχιά των πλανητών δεν ορίζεται από την μυστηριώδη δύναμη που λέγεται βαρύτητα αλλά από την καμπύλωση του χωροχρόνου από την μεγάλη μάζα του ήλιου που τις ορίζει. Η καμπύλωση του χωροχρόνου αναγκάζει ακόμα και το φως των αστέρων να αλλάξει τροχιά. Έτσι μακρινοί αστέρες που το φως τους περνά κοντά στον ήλιο φαίνεται να αλλάζουν ελαφρώς θέση ,όπως στο φαινόμενο της διάθλασης.

           Η ύπαρξη όμως ενός ισχυρού βαρυτικού πεδίου δεν καμπυλώνει μόνο τον χώρο αλλά επιβραδύνει και τον χρόνο.Ο χρόνος φαίνεται να κυλά πιο αργά κοντά σε ένα σώμα με μεγάλη μάζα.Ένα χρονόμετρο στην επιφάνεια της γης φαίνεται να πηγαίνει πίσω σε σχέση με ένα άλλο που βρίσκεται 300 χιλιόμ. πιο πάνω στο διάστημα, όπως έχουν δείξει πειράματα με όργανα ακριβείας. Η επιβράδυνση αυτή μπορεί  να πάρει ακραίες τιμές σε υπέρπυκνα σώματα με μεγάλη μάζα όπως είναι οι μαύρες τρύπες. Οι τελευταίες μπορεί να δημιουργηθούν από την βαρυτική κατάρευση ενός άστρου, που έχει εξαντλήσει τα πηρηνικά του καύσιμα και δεν μπορεί πια να συνεχίσει την σύντηξη στοιχείων. Το βαρυτικό τους πηγάδι είναι τόσο ισχυρό ωστέ σώματα που πλησιαζούν την μαύρη τρύπα πέραν ενός ορισμένου ορίου παγιδεύονται και συνθλίβονται εντός αυτής χωρίς δυνατότητα διαφύγης. Ακόμα και το φως δεν μπορεί να ξεφύγει από μια μαύρη τρύπα γιαυτό η τελευταία είναι αόρατη! Το πιο εκπληκτικό όμως για το εξωτικό αυτό ουράνιο σώμα είναι ότι με βάση τις προβλέψεις της γενικής σχετικότητας ο χρόνος εντός αυτής σταματά ,παγώνει παύει να υφίσταται. Ένα σώμα που θα παγιδευτεί εντός αυτής της κοσμικής ρουφήκτρας θα εξουθενωθεί χωρικά και χρονικά. Η μάζα του θα συμπυκνωθεί σε ένα αδιάστατο σημείο λόγω βαρυτικής κατάρευσης και ο χρόνος θα σταματήσει...αιώνια.

Χρόνος και κβαντική φυσική

         Αν η σχετικότητα αποτελεί την φυσική του μακρόκοσμου , τότε η κβαντική φυσική αποτελεί την φυσική του μικρόκοσμου που εξετάζει τα υποατομικά σωματίδια τις αλληλεπιδράσεις τους και τους νόμους που τις διέπουν. Η μελέτη των αλληλεπιδράσεων αυτών μέσω των επιταχυντών σωματιδίων αποκάλυψε ότι η σχετικότητα του χωροχρόνου ισχύει στην κλίμακα του πολύ μικρού όπως στην κλίμακα του τεράστιου. Συγκεκριμμένα:

          Η συστολή του μήκους και η διαστολή του χρόνου παρατηρήθηκε σε επιταχυντές σωματιδίων. Ασταθή σωματίδια που επιταχύνθηκαν σε ταχύτητα που φτάνει το 99,99% της ταχύτητας του φωτός  παρουσίασαν περίοδο «ζωής» μεγαλύτερη από την αντίστοιχη παρομοίων σωματιδίων σε μικρότερες ταχύτητες ή περίοδο ηρεμίας. Τα ίδια τα ταχέως κινούμενα σωματίδια «αισθάνθηκαν» την διαστολή του χρόνου ως συστολή του μήκους.

         Οι κινήσεις ενός σωματιδίου μπορούν να καταγραφούν σε ένα διάγραμμα Φέυνμαν, αποτελούμενο από 2 άξονες που παριστούν την κίνηση του σωματιδίου στον χώρο και στο χρόνο αντίστοιχα.Στο διάγραμμα αυτό μπορούν να παρασταθούν αλληλεπιδράσεις όπως γέννηση και εξαύλωση σωματιδίων απορρόφηση και εκπομπή φωτονίων , συγκρούσεις σωματιδίων με τα αντισωματίδια τους κλπ. Το αξιοσημείωτο στην περίπτωση αυτή είναι ότι ένα σωματίδιο που κινήται προς το μέλλον, εξισώνεται με το αντισωματίδιο του που κινήται στο παρελθόν. Πράγματι η συμμετρία δεν παραβιάζεται αν θεωρήσουμε ένα ηλεκτρόνιο που κινήται στο μέλλον ως ένα ποζιτρόνιο που κινήται στο παρελθόν!Γενικά τα διαγράμματα Φέυνμαν δείχνουν ότι η μονόδρομη ροή του χρόνου δεν ισχύει στον κόσμο των υπόατομικών σωματιδίων Οι αλληλεπιδράσεις των τελευταίων φαίνεται να διαθέτουν μια πλήρη τετραδιάστατη αντιστοιχία προς κάθε κατεύθυνση. Το γεγονός αυτό φαίνεται να ξεπερνά τον νόμο της αιτιότητας που ισχύει στον μακρόκοσμο και επιτάσσει την μονόδρομη ροή του χρόνου, εφόσον το αίτιο προηγήται του αποτελέσματος.

     Μπορούμε άραγε κατ’ αντιστοιχία να θεωρήσουμε ότι είναι εφικτό, με βάση τους νόμους της φυσικής, ένα ταξίδι στο παρελθόν στα πλαίσια του μεγάκοσμου; Θα μπορούσαμε άραγε να πάμε στο παρελθόν να δούμε την αρχαία Ελλάδα , τον Χριστό και άλλα μεγάλα γεγονότα της ιστορίας; Την απάντηση της επιστήμης στο συναρπαστικό αυτό ερώτημα θα δώσουμε στο κεφάλαιο που ακολουθεί.

Είναι εφικτό το ταξίδι στο χρόνο;

        Κατά μια έννοια όλοι φαίνεται να ταξιδεύουμε στον χρόνο εφόσον ο τελευταίος γίνεται αντιληπτός από τον άνθρωπο ως μια αέναος και μονόδρομος ροή από το παρελθόν προς το μέλλον. Ένω δε η κλασσική φυσική έβλεπε τον χρόνο ως ένα ποτάμι που ρέει ισοταχώς , η σχετικότητα επιτρέπει τα χρονικά άλματα προς το μέλλον , εφόσον ο ρυθμός ροής του χρόνου είναι συνάρτηση της κινητικής κατάστασης του παρατηρητή. Στό παράδειγμα των διδύμων που έχουμε προαναφέρει , ο αστροναύτης που κινήτο με το 99% της ταχύτητας του φωτός είχε κάνει ένα άλμα σχεδόν 44 χρόνων.

         Ενώ φαίνεται ότι το ταξίδι στο μέλλον δεν παραβιάζει τους νόμους της φυσικής δεν μπορούμε να πούμε το ίδιο για το ταξίδι στο παρελθόν. Η κυρίαρχη άποψη μεταξύ των φυσικών είναι ότι αποκλείεται από τους φυσικούς ένα ταξίδι στο παρελθόν για τους ακόλουθους λόγους.

Α)Παραβιάζει την αρχή της αιτιότητας και δημιουργεί λογικά παράδοξα. Η αρχή αυτή λέει ότι πάντοτε το αίτιο προηγείται του αποτελέσματος και αποκλείεται η αντιστροφή των 2 συμβάντων. Τα παράδοξα που θα δημιουργούντο , αν η αντιστροφή ήταν εφικτή, φαίνονται από το παράδειγμα που ακολουθεί:

     Ας υποθέσουμε ότι κάποιος άνθρωπος καταφέρνει να δημιουργήσει την χρονομηχανή και κάνει ένα ταξίδι στο παρελθόν. Ας υποθέσουμε ότι πηγαίνει 30 χρονιά πριν. Γνωρίζει τον πατέρα του όταν ήταν  ακόμα ελεύθερος και άθελα του προξενει τον θάνατο του. Ο θάνατος του πατέρα σε νεαρή ηλικία σημαίνει ότι ο χρονοταξιδιώτης γιος του δεν γεννήθηκε ποτέ. Αυτό σημαίνει ότι το ταξίδι στο χρόνο δεν έγινε ποτέ. Αυτό πάλι σημαίνει ότι ο πατέρας δεν πέθανε σε νεαρή ηλικία, ούτε εμποδίστηκε να τεκνοποιήσει. Αρά ο χρονοταξιδιώτης γεννήθηκε, μεγάλωσε και έκανε το ταξίδι στο παρελθόν. Άρα σκότωσε τον πατέρα του σε νεαρή ηλικία αρά δεν γεννήθηκε ποτέ άρα...

        Ένας ατέλειωτος βρόχος παραδόξων αντιφάσεων δημιουργήται αν παραδεκτούμε το εφικτό του ταξιδιού στο παρελθόν. Έτσι το ταξίδι στο χρόνο φαίνεται να έγινε και να μήν έγινε ταυτόχρονα , ο χρονοταξιδιώτης είναι ταυτόχρονα υπαρκτό και ανύπαρκτο πρόσωπο , ο πατέρας του είναι και δεν είναι θύμα δολοφονίας κλπ. Η παραβίαση του νόμου της αιτιότητας με τα λογικά παράδοξα που αυτή συνεπάγεται φαίνεται να αποκλείει το ταξίδι στο χρόνο.

Β) Η ταχύτητα του φωτός εκτός από το ότι αποτελεί το ανώτατο όριο των ταχυτήτων στην φύση φαίνεται να αποτελεί και αξεπέραστο φράγμα που αποκλείει την επιστροφή στο παρελθόν. Όπως έχουμε ήδη αναπτύξει , ο χρόνος φαίνεται να κινήται πιο αργά για αντικείμενα κινούμενα με σχετικιστικές ταχύτητες . Αν ένα σώμα κατόρθωνε να φτάσει την ταχύτητα του φωτός τότε ο χρόνος θα σταματούσε γιαυτό. Άραγε αν ξεπερνούσε αυτή την ταχύτητα θα οπισθοχωρούσε προς το παρελθόν; Αυτό είναι ανέφικτο. Ένα σώμα με ταχύτητα ίση με αυτή του φωτός έχει άπειρη κινητική ενέργεια , και άρα άπειρη μάζα ( λόγω της ισοδυναμίας μάζας και ενέργειας ) Καμμιά δύναμη δεν θα επαρκούσε για να το επιταχύνει σε μεγαλύτερες ταχύτητες. Τα δεδομένα αυτά φαίνεται να επαληθεύονται ως τώρα από τις παρατηρήσεις εφόσον δεν έχει παρατηρηθεί ( από όσα έχουν ανακοινωθεί ως τώρα τουλάχιστον ) σώματια(σημ.8) στο σύμπαν με ταχύτητες μεγαλύτερες του φωτός. Ακόμα το γεγονός ότι δεν έχουμε «τουρίστες» από το μέλλον συνηγορεί στην ορθότητα των όσων αναφέρθηκαν πιο πάνω.

Γ) Ο δεύτερος νόμος της θερμοδυναμικής αποτελεί την τελευταία , όχι όμως λιγότερο σημαντική, αιτία για την οποία η κατεύθυνση ροής τουχρόνου «βλέπει» πάντα το μέλλον και όχι το παρελθόν. Ο νόμος αυτός στηρίζεται στο γεγονός ότι η καταστάσεις αταξίας ενός συστήματος είναι πάντα πολύ περισσότερες από τις αντίστοιχες καταστάσεις τάξης.Για να γίνει αυτό κατανοητό φανταστείτε μια λέξη αποτελούμενη από 10 διαφορετικά γράμματα.Υπάρχουν 3628800 διαφορετικοί αναγραμματισμοί της λέξης , ενώ ένας μόνο από αυτούς την αποδίδει. Αν υπάρχουν τυχαίες αντιμεταθέσεις των γραμμάτων , είναι εξαιρετικά απίθανο να εμφανιστεί η λέξη, σχεδόν αδύνατο. Έτσι και στην φύση , με την πάροδο του χρόνου το μέτρο της αταξίας ενός συστήματος , η εντροπία του δηλαδή,(σημ. 9) τείνει να αυξάνει και όχι το αντίθετο. Αν μπορούσαμε να αντιστρέψουμε την ροή του χρόνου θα βλέπαμε κατεστραμένα σπίτια να ανοικοδομούνται μόνα τους , ένα σπασμένο ποτήρι να συναρμολογείται και να επιστρέφει στο τραπέζι από όπου έπεσε , ένα βουτηχτή σε μια πισίνα να αψηφά τον νόμο της βαρύτητας και να επιστρέφει στον βατήρα....Κάτι τέτοιο δεν συμβαίνει στον πραγματικό κόσμο. Αν θεωρήσουμε όλο το σύμπαν ως ένα κλειστό σύστημα , αυτό τείνει , με βάση τον προαναφερθέντα νόμο να αυξάνει συνεχώς την εντροπία του. Η αναπόφεκτη αυτή ροπή , ορίζει την κατεύθυνση του χρόνου, το λεγόμενο θερμοδυναμικό βέλος του , από το παρελθόν προς το μέλλον.

       Η υποκειμενική ανθρώπινη αίσθηση της ροής του χρόνου , το λεγόμενο ψυχολογικό βέλος του χρόνου ,καθορίζεται από το θερμοδυναμικό βέλος.Όλοι μας θυμούμαστε το παρελθόν και αγνοούμε το μέλον μας και όχι το αντίθετο.Το σύμπαν ολόκληρο τείνει να αυξάνει συνεχώς την εντροπία του και όπως η τάση αυτή είναι αδύνατο να αντιστραφεί , είναι αδύνατο να ταξιδέψουμε στο παρελθόν ούτε να βιώσουμε ψυχολογικά την αντιστροφή του χρόνου , κάτι σαν την ανάποδη προβολή μιας ταινίας....

          Η ροή του χρόνου φαίνεται να είναι ένας μονόδρομος , και με τα μέχρι σήμερα δεδομένα ένα ταξίδι στο παρελθόν ανήκει στον κόσμο της επιστημονικής φαντασίας. Παρ’ όλα αυτά δεν λείπουν οι απόψεις για το εφικτό ενός ταξιδιού στο παρελθόν.Σύμφωνα με αυτές , δεν είναι αδύνατο να υπάρχουν στο σύμπαν οι λεγόμενες κοσμικές σήραγγες ή σκουληκότρυπες, οι οποίες αποτελούν λεπτούς σωλήνες χωροχρόνου που συνδέουν απομακρυσμένες περιοχές του σύμπαντος. Μπαίνοντας σε μια τέτοια σήραγγα , θα μπορούσε κάποιος να βγεί σε ένα απομακρυσμένο γαλαξία ή ένα παράλληλο σύμπαν ή να επιστρέψει στην ίδια την γή σε ένα διαφορετικό χρόνο στο παρελθόν ή στο μέλλον. Η ιδέα αυτή πρωτοαναφέρθηκε από τους Αίνσταιν και Ρόζεν το 1935. Αν και δεν φαινόταν να αντικρούει την θεωρία της γενικής σχετικότητας , από την άποψη ότι η ένταση της βαρύτητας σε μια μαύρη τρύπα θα μπορούσε να δημιουργήσει ένα βαρυτικό πηγάδι στην μορφή μιας σήραγγας, τέτοια φαινόμενα δεν έχουν παρατηρηθεί ακόμα. Το πιο πιθανόν είναι ότι οι βαρύτικες δυνάμεις της μαύρης τρύπας θα σύνθλιβαν και θα εκμηδένιζαν το σώμα εντός αυτής.Εξάλλου η παρατήρηση δεν έχει επιβεβαιώσει την άποψη αυτή εφόσον και άν υπάρχουν οι μαύρες τρύπες διερωτούμαι με ποιο τρόπο θα μπορούσε να «δει» κάποιος τι γίνεται στο εσωτερικό τους.

          Οι υποστηρικτές του εφικτού του ταξιδιού στον χρόνο , υποστηρίζουν τις ακόλουθες 2 υποθέσεις για να παρακάμψουν τον νόμο της αιτιότητας και τα παράδοξα που προκύπτουν από την παραβίαση του:

Α)Η υπόθεση των συνεπών ιστοριών:Σύμφωνα με αυτήν , ο ταξιδιώτης του παρελθόντος βλέπει την εικόνα μόνο των γεγονότων που συνέβησαν και δεν μπορεί να τα επηρεάσει.Δεν αλληλεπιδρα ο ταξιδιώτης μας με το παρελθόν εφόσον , αν αυτό γινόταν, το ταξίδι του θα ήταν ήδη καταγραμμένο ως ιστορικό γεγονός.

Β)Η υπόθεση των εναλλακτικών ιστοριών:Σύμφωνα με αυτήν ο επισκέπτης του παρελθόντος δημιουργεί ένα εναλλακτικό παράλληλο χωροχρόνο όπου τα γεγονότα εξελίσσονται διαφορετικά από τον δικό μας χωροχρόνο. Με βάση την θεωρία αυτή μπορεί να υπάρχουν άπειρα σύμπαντα , το καθένα από τα οποία ενσαρκώνει τις άπειρες επιλογές που θα μπορούσαν να είχαν γίνει. Το δικό μας σύμπαν είναι μια από τις πολλές επιλογές.....

Προσπάθεια για ένα ορισμό της έννοιας του χρόνου:

         Μετά τα όσα έχουμε αναφέρει για τον χρόνο, είναι θεμιτό να κλείσουμε την μελέτη αυτή με μια σύνθεση , ένα ορισμό της έννοιας του χρόνου.Βέβαια η έννοια του χρόνου δύσκολα περικλείεται σε ένα ορισμό και ο τελευταίος σίγουρα θα επιδέχεται βελτιώσεις. Παρ’ όλα αυτά θα τον παρουσιάσω ως μια σύνοψη των όσων αναφέρθηκαν πιο πάνω.

Ο χρόνος λοιπόν είναι:

Α) Το φυσικό εκείνο μέγεθος που κάνει δύο ή περισσότερα γεγονότα που έγιναν στον ίδιο ή διαφορετικό χώρο διακριτά και ανεξάρτητα.Αν έχουμε μια ομάδα γεγονότων μπορούμε να τα βάλουμε σε σειρά ορίζοντας πιο είναι προηγούμενο ή επόμενο.Η απόσταση μεταξύ 2 γεγονότων ονομάζεται χρονική διάρκεια και μετρείται από τα ρολόγια.

Β)Ο χρόνος αποτελεί την μια απο τις 4 διαστάσεις του τετραδιάστατου χωροχρόνου. Οποιοδήποτε γεγονός μπορεί να οριστεί με 4 συντεταγμένες μια χρονική και τρεις χωρικές.

Γ) Ο χρόνος, όπως και ο χώρος, είναι μέγεθος συνεχές. Αυτό σημαίνει ότι αν έχουμε 2 διακεκριμμένα συμβάντα , που έγιναν τις χρονικές στιγμές Α και Β, υπάρχουν άπειρα χρονικά σημεία που βρίσκονται ενδιάμεσα των χρονικών στιγμών Α και Β.( Κατά τον ίδιο τρόπο που πάνω σε ένα ευθύγραμμο τμήμα ΑΒ υπάρχουν άπειρα σημεία )

Δ) Ο χρόνος δεν υπάρχει ανεξάρτητα από τον χώρο και κατ’ επέκταση ολόκληρος ο χωροχρόνος πρέπει να θεωρηθεί ως μια ιδιότητα ,ένα μόρφωμα της ύλης.

Ε) Ο χρόνος δεν είναι απόλυτο μέγεθος αλλά σχετικό. Ο ρυθμός ροής του εξαρτάται από την κινητική κατάσταση του συστήματος αναφοράς. Ένας ακίνητος παρατηρητής θεωρεί ότι υπάρχει διαστολή, δηλαδή επιβράδυνση της ροής του χρόνου για ένα κινούμενο παρατηρητή , ενώ ο κινούμενος εκλαμβάνει το φαινόμενο ως συστολή του ακίνητου χώρου.

Στ)Το φαινόμενο της διαστολής του χρόνου παρατηρήται και σε περιοχές του σύμπαντος με μεγάλη συγκέντρωση μάζας. Η συγκέντρωση αυτή καμπυλώνει τον χωροχρόνο.

         Έδω η παρουσίαση της επιστημονικής άποψης για τον χρόνο τέλειωσε. Ελπίζω τα αναφερθέντα να έδωσαν χρήσιμες πληροφορίες , να προβλημάτισαν και να αποτελέσουν αφορμή περαιτέρω μελέτης για τον καθένα που τα διάβασε.

Σημειώσεις

1) Αν F=0 τότε U= σταθερή , οπού F η ασκούμενη σε σώμα δύναμη , U η ταχύτητα του σώματος.

2) Αν F>0 τότε F=m.γ όπου m η μάζα του σώματος στο οποίο εξασκήται δύναμη και γ η εκ της δύναμης αποκτούμενη επιτάχυνση. Αν διπλασιάσω την ασκούμενη στο σώμα δύναμη , διπλασιάζεται η επιτάχυνση του σώματος.Η εξίσωση F=m.γ=m.U/t = δρ/δτ. Πράγματι η δύναμη μπορεί να οριστεί ως η πρώτη παράγωγος της ορμής ως προς τον χρόνο F=dP/dt.

                                                                                                                                          2

3) Η Μαθηματική διατύπωση του νόμου της παγκόσμιας έλξης είναι F=G.M1.M2/R , όπου F η ασκούμενη εξ’ αποστάσεως ελκτική δύναμη μεταξύ 2 σωμάτων , M1 , M2  οι μάζες τους και R η μεταξύ τους απόσταση.

4)Οποιαδήποτε διαδικασία απαιτεί χρόνο Τ1 για ένα ακίνητο παρατηρητή θα απαιτήσει χρόνο T2 <T1 για ένα κινούμενο παρατηρητή. Η σχέση των δύο χρόνων δίνεται απο τον τύπο που ακολουθεί.

                                           2

Τ2=Τ1√[1-(U/C) ] όπου U η ταχύτητα του κινούμενου σώματος , C η ταχύτητα του φωτός.

5) Η ακριβής τιμή της ταχύτητας του φωτός στο κενό είναι 299792458 M/S (299792,458 Km/S )

                                                                                                                         2

6)Η μάζα κινουμένου σώματος δίνεται από τον τύπο M=M0/ √[1-(U/C)] , οπού Μ0 η μάζα ηρεμίας. Η μάζα προφανώς αυξάνει όσο αυξάνει η ταχύτητα και για U=C γίνεται άπειρη.

7) Στο σύμπαν που είναι καμπύλο δεν ισχύει η Ευκλείδιος Γεωμετρία , αλλά η αντίστοιχος του Ρίμαν.Σύμφωνα με αυτήν από σημείο εκτός ευθείας δεν παιρνούν παράλληλες γραμμές. Η συντομότερη απόσταση μεταξύ 2 σημείων είναι ένα τόξο κύκλου και το άθροισμα των γωνιών τριγώνου είναι μεγαλύτερο των 180.

8) Τα σωμάτια αυτά ονομάσθηκαν ταχυόνια .

9) Η έννοια της εντροπίας στηρίζεται στο δεύτερο θερμοδυναμικό αξίωμα ,που ορίζει ότι η θερμότητα ρέει από τα θερμά προς τα ψυχρά σώματα. Αν φέρουμε σε επαφή δύο  μάζες με θερμοκρασίες αντίστοιχα Τ1 και Τ2 τέτοιες ώστε Τ1>Τ2  με την πάροδο χρόνου Δt η μεταβολή της εντροπίας του συστήματος Θα είναι ΔS=-ΔQ/(T1-ΔΤ1) + ΔQ/(T2+ΔΤ2) >0 , δηλαδή δείχνει ότι με την πάροδο του χρόνου η εντροπία αυξάνει. {ΔS= μεταβολή της εντροπίας , ΔQ= To ποσό της θερμότητας που έρευσε από το θερμό προς το ψυχρό σώμα. }

Βιβλιογραφία

1)Αλεξόπουλου Κ. Δ. & Μαρίνου Δ. , «Φυσική , τόμος 1^ος » ,Αθήναι 1980

2)Gribbin J. , «Κβαντική Φυσική και Πραγματικότητα », εκδόσεις Ωρόρα , Αθήνα 1984.

3)Gribbin J. , « Τα μυστήρια του χρόνου » , εκδόσεις Ωρόρα , Αθήνα 1982.

4)Hawking  S. , «Το χρονικό του χρόνου » , εκδόσεις Κάτοπτρο , Αθήνα 1997.

5)Narlikar J. « Η ελαφρότητα της Βαρύτητας », εκδόσεις Τροχαλία ,Αθήνα 1982.

6)Σαλμανλή Ν. , «Στη σκακιέρα του Σύμπαντος» ,Κατερίνη 1994.