Τελικά είναι δυνατόν να ταξιδέψουμε στον χρόνο;

Πόσο κοντά είμαστε να γίνει κάτι τέτοιο πραγματικότητα; Οι επιστήμονες απαντούν…

Μια από τις μεγαλύτερες επιθυμίες του ανθρώπου είναι να καταφέρει να δαμάσει τον χρόνο και να ταξιδέψει μέσα σε αυτόν. Είναι όμως κάτι τέτοιο πιθανό να συμβεί;

Στις ταινίες βλέπουμε τους ταξιδιώτες στο χρόνο να μπαίνουν συνήθως μέσα σε μια μηχανή και να εξαφανίζονται, για να επανεμφανιστούν σχεδόν ταυτόχρονα ανάμεσα σε καουμπόηδες, ιππότες, δεινόσαυρους ή τους αρχαίους Έλληνες. Αυτό που δείχνουν αυτές οι ταινίες είναι ουσιαστικά η τηλεμεταφορά στον χρόνο.

Οι επιστήμονες δεν πιστεύουν ότι κάτι τέτοιο, όπως η τηλεμεταφορά, είναι πιθανό να συμβεί στον πραγματικό κόσμο, αλλά από την άλλη δεν υποβιβάζουν τα ταξίδια στο χρόνο σαν το αποκύημα ενός τρελού μυαλού. Στην πραγματικότητα, οι νόμοι της φυσικής μπορεί να επιτρέπουν το χρονολογικό άλμα, αλλά υπάρχουν και κάποιοι… αστερίσκοι που δεν μπορούμε να παραβλέψουμε.

Ταξίδι στο μέλλον

Το ταξίδι στο χρόνο στο κοντινό μέλλον είναι σχετικά εύκολο: το κάνουμε όλοι αυτή τη στιγμή «ταξιδεύοντας» με ρυθμό ένα δευτερόλεπτο ανά δευτερόλεπτο και οι φυσικοί λένε ότι ο ρυθμός αυτός μπορεί να αλλάξει. Σύμφωνα με την ειδική θεωρία της σχετικότητας του Αϊνστάιν, η ροή του χρόνου εξαρτάται από το πόσο γρήγορα κινείστε. Όσο πιο γρήγορα ταξιδεύετε, τόσο πιο αργά περνούν τα δευτερόλεπτα. Και σύμφωνα με τη γενική θεωρία της σχετικότητας του Αϊνστάιν, η βαρύτητα επηρεάζει επίσης τον χρόνο: όσο πιο ισχυρή είναι η βαρύτητα κοντά σας, τόσο πιο αργά περνάει ο χρόνος.

«Κοντά σε ογκώδη σώματα – για παράδειγμα κοντά στην επιφάνεια των άστρων νετρονίων ή ακόμα και στην επιφάνεια της Γης, αν και εδώ είναι ένα σχεδόν ανεπαίσθητο φαινόμενο – ο χρόνος τρέχει πιο αργά παρά μακριά», λέει ο Ντέιβ Γκόλντμπεργκ, ένας κοσμολόγος στο Πανεπιστήμιο Ντρέξελ.

Εάν ένας άνθρωπος μπορούσε να σταθεί κοντά στην άκρη μιας μαύρης τρύπας, όπου η βαρύτητα είναι τεράστια, θα περνούσαν μόνο λίγες ώρες γι’ αυτόν ενώ για τους ανθρώπους στη Γη θα είχαν περάσει 1.000 χρόνια, λέει χαρακτηριστικά ο Γκόλντμπεργκ στο Scientific American. Εάν το άτομο που βρισκόταν κοντά στη μαύρη τρύπα επέστρεφε σε αυτόν τον πλανήτη, θα είχε ουσιαστικά ταξιδέψει στο μέλλον. «Αυτό είναι ένα πραγματικό αποτέλεσμα. Είναι εντελώς αδιαμφισβήτητο», τονίζει.

Ταξίδι στο παρελθόν

Ωστόσο το ταξίδι στο χρόνο προς τα πίσω είναι ένα αρκετά ακανθώδες ζήτημα. Οι επιστήμονες έχουν καταλήξει σε μερικούς τρόπους με τους οποίους θα μπορούσε να συμβεί ένα τέτοιο ταξίδι, ενώ ταυτόχρονα αναγνωρίζουν τα παράδοξα του ταξιδιού στο χρόνο της γενικής σχετικότητας.

Ο Φάμπιο Κόστα, φυσικός στο Σκανδιναβικό Ινστιτούτο Θεωρητικής Φυσικής, σημειώνει ότι μια πρώιμη λύση με το ταξίδι στο χρόνο ξεκίνησε με μια θεωρία που γράφτηκε τη δεκαετία του 1920. Η θεωρία αυτή περιελάμβανε έναν τεράστιο μακρύ κύλινδρο που θα περιστρεφόταν πολύ γρήγορα αναγκάζοντας και τον χωροχρόνο  «να στρίψει» μαζί του. Η κατανόηση ωστόσο ότι αυτό το αντικείμενο θα μπορούσε να λειτουργήσει ως μια χρονομηχανή που θα επέτρεπε σε κάποιον να ταξιδέψει στο παρελθόν συνέβη μόλις τη δεκαετία του 1970, μερικές δεκαετίες αφότου οι επιστήμονες είχαν ανακαλύψει ένα φαινόμενο που ονομάζεται «κλειστές χρονικές καμπύλες».

«Μια κλειστή χρονική καμπύλη περιγράφει την τροχιά ενός υποθετικού παρατηρητή που, ενώ ταξιδεύει στο χρόνο πάντα προς τα εμπρός από τη δική του οπτική γωνία, κάποια στιγμή βρίσκεται στο ίδιο μέρος και χρόνο από όπου ξεκίνησε, δημιουργώντας ουσιαστικά έναν κύκλο, μια λούπα», λέει ο Κόστα. «Αυτό είναι πράγματι εφικτό σε μια περιοχή του χωροχρόνου που, παραμορφωμένη από τη βαρύτητα, περιστρέφεται γύρω από τον εαυτό της».

«Ο Αϊνστάιν είχε διαβάσει για τις κλειστές χρονικές καμπύλες και ενοχλήθηκε πολύ από αυτή την ιδέα», προσθέτει. Ωστόσο, το φαινόμενο αν και αμφιλεγόμενο άρχισε να μελετάται έντονα.

Η επιστήμη άρχισε να παίρνει στα σοβαρά το ταξίδι στο χρόνο μετά τη δεκαετία του 1980. Το 1990, για παράδειγμα, ο Ρώσος φυσικός Ιγκορ Νοβίκοφ και ο Αμερικανός φυσικός Κιπ Θορν συνεργάστηκαν σε μια ερευνητική εργασία σχετικά με τις κλειστές χρονικές καμπύλες. «Άρχισαν να μελετούν όχι μόνο πώς θα μπορούσε κανείς να προσπαθήσει να φτιάξει μια χρονομηχανή, αλλά και πώς θα λειτουργούσε αυτή», λέει ο Κόστα.

Τα παράδοξα και οι δυσκολίες

Ωστόσο, εξίσου σημαντικό, ερεύνησαν και τα προβλήματα που δημιουργούνται με το ταξίδι στο χρόνο. Τι θα γινόταν αν, για παράδειγμα, πετούσατε μια μπάλα του μπιλιάρδου σε μια χρονομηχανή και αυτή ταξίδευε στο παρελθόν και στη συνέχεια συγκρουόταν με τον προηγούμενο εαυτό της με τρόπο που σήμαινε ότι ο σημερινός εαυτός της δεν θα μπορούσε ποτέ να μπει στη μηχανή του χρόνου; «Αυτό μοιάζει με παράδοξο», λέει ο Κόστα.

Από τη δεκαετία του 1990, αναφέρει ο Κόστα, υπάρχει συνεχώς ενδιαφέρον για το θέμα, αλλά δεν υπάρχει κάποια μεγάλη ανακάλυψη γύρω από αυτό. Οι ερευνητές δεν είναι ιδιαίτερα ενεργοί σε αυτό το πεδίο σήμερα, εν μέρει επειδή κάθε προτεινόμενο μοντέλο για τη δημιουργία μιας χρονομηχανής παρουσιάζει προβλήματα.

«Έχει μερικά ελκυστικά χαρακτηριστικά, πιθανώς και κάποιες δυνατότητες, αλλά όταν κάποιος αρχίζει να ξετυλίγει τις λεπτομέρειες, καταλήγει σε εμπόδια», λέει από την πλευρά του ο Γκόραβ Κάνα από το Πανεπιστήμιο του Ρόουντ Άιλαντ.

Για παράδειγμα, τα περισσότερα μοντέλα ταξιδιού στο χρόνο απαιτούν την ύπαρξη αρνητικής μάζας και ως εκ τούτου αρνητική ενέργεια, επειδή σύμφωνα με την περίφημη εξίσωσή του Αϊνστάιν E = mc2, η μάζα και η ενέργεια είναι ισοδύναμες. Θεωρητικά, τουλάχιστον, όπως ένα ηλεκτρικό φορτίο μπορεί να είναι θετικό ή αρνητικό, έτσι μπορεί να είναι και η μάζα – αν και κανείς δεν βρήκε ποτέ παράδειγμα αρνητικής μάζας.

Γιατί το ταξίδι στο χρόνο εξαρτάται από ένα τόσο δύσκολο ζήτημα; Σε πολλές περιπτώσεις, χρειάζεται να κρατηθεί ανοιχτή μια σκουληκότρυπα – μια σήραγγα στο χωροχρόνο που προβλέπεται από τη γενική σχετικότητα και συνδέει ένα σημείο του σύμπαντος με ένα άλλο. Χωρίς αρνητική μάζα, η βαρύτητα θα προκαλούσε την κατάρρευση αυτής της «σήραγγας». «Μπορείτε να το σκεφτείτε ως την εξουδετέρωση της θετικής μάζας ή ενέργειας που θέλει να διασχίσει τη σκουληκότρυπα», λέει ο Γκόλντμπεργκ.

Ο Κάνα και ο Γκόλντμπεργκ συμφωνούν ότι είναι απίθανο να υπάρχει ύλη με αρνητική μάζα, αν και ο πρώτος σημειώνει ότι ορισμένα κβαντικά φαινόμενα δείχνουν ότι υπάρχει η πιθανότητα να έχουν αρνητική ενέργεια σε πολύ μικρές κλίμακες. Αλλά και πάλι αυτή η ποσότητα θα απείχε κατά πολύ από αυτή που θα χρειαζόταν για να φτιαχτεί μια πραγματική χρονομηχανή, λέει ο Κάνα.

Εξαιτίας όλων αυτών των προκλήσεων ο Κάνα αρχικά αποθάρρυνε την Κάρολαϊν Μάλαρι, τότε μεταπτυχιακή φοιτήτριά του στο Πανεπιστήμιο Ντάρμουθ της Μασαχουσέτης, να προχωρήσει με μια έρευνά της σχετικά με το ταξίδι στο χρόνο. Τελικά, η Μάλαρι και ο Κάνα προχώρησαν με την μελέτη και κατέληξαν στην θεωρητική κατασκευή μιας χρονομηχανής που δεν απαιτούσε αρνητική μάζα. Σύμφωνα με την ιδέα της Μάλαρι θα χρειαζόμασταν δύο αυτοκίνητα σταθμευμένα παράλληλα, το καθένα κατασκευασμένο από κανονική ύλη. Αν αφήναμε το ένα σταθμευμένο και πλησιάζαμε το άλλο με εξαιρετική επιτάχυνση, θα σχηματιζόταν μια κλειστή καμπύλη χρόνου ανάμεσά τους.

Ακούγεται εύκολο, αλλά ενώ το μοντέλο της Μάλαρι καταφέρνει να ξεπεράσει την ανάγκη για ύπαρξη αρνητικής ύλης, προσθέτει ένα άλλο εμπόδιο: απαιτεί να υπάρχει άπειρη πυκνότητα μέσα στα αυτοκίνητα για να μπορέσουν επηρεάσουν τον χωρόχρονο με τρόπο που θα μπορούσε να καταλήξει σε ταξίδι στο χρόνο. Η άπειρη πυκνότητα μπορεί να βρεθεί μέσα σε μια μαύρη τρύπα, όπου η βαρύτητα είναι τόσο έντονη που σπρώχνει την ύλη σε έναν εκπληκτικά μικρό χώρο που ονομάζεται «μοναδικότητα» (singularity). Στο μοντέλο, κάθε ένα από τα αυτοκίνητα πρέπει να περιέχει μια τέτοια μοναδικότητα. «Ένας από τους λόγους που δεν υπάρχει ενεργή έρευνα σε μεγάλο βαθμό για κάτι τέτοιο είναι λόγω αυτών των περιορισμών», λέει και η Μάλαρι.

Άλλοι ερευνητές έχουν δημιουργήσει μοντέλα για ταξίδια στο χρόνο που περιλαμβάνουν μια σκουληκότρυπα ή μια σήραγγα στο χωροχρόνο από το ένα σημείο του σύμπαντος στο άλλο. «Είναι ένα είδος συντόμευσης μέσα στο σύμπαν», λέει ο Γκολντμπεργκ. «Φανταστείτε να επιταχύνετε το ένα άκρο της σκουληκότρυπας φτάνοντας κοντά στην ταχύτητα του φωτός και στη συνέχεια να το στείλετε πίσω στο σημείο από το οποίο προήλθε. Αυτές οι δύο πλευρές δεν είναι πλέον συγχρονισμένες. Η μια είναι στο παρελθόν και η άλλη είναι στο μέλλον», αναφέρει. Αν περπατήσετε ανάμεσά τους, θα ταξιδεύετε στο χρόνο.

Θα μπορούσαμε να πετύχουμε κάτι παρόμοιο μετακινώντας το ένα άκρο της σκουληκότρυπας κοντά σε ένα μεγάλο βαρυτικό πεδίο – όπως μια μαύρη τρύπα – και κρατώντας παράλληλα το άλλο άκρο κοντά σε ένα σημείο με μικρότερη βαρυτική δύναμη. Με αυτόν τον τρόπο, ο χρόνος θα επιβραδύνει στην πλευρά της μεγάλης βαρύτητας, επιτρέποντας ουσιαστικά σε ένα σωματίδιο ή κάποιο άλλο κομμάτι μάζας να παραμείνει στο παρελθόν σε σχέση με την άλλη πλευρά της σκουληκότρυπας.

Ωστόσο, η δημιουργία μιας σκουληκότρυπας απαιτεί αναγκαστικά αρνητική μάζα και ενέργεια. Μια σκουληκότρυπα που θα δημιουργούνταν από κανονική μάζα θα κατέρρεε λόγω της βαρύτητας. «Τα περισσότερα σχέδια τείνουν να έχουν παρόμοια προβλήματα», λέει ο Γκολντμπεργκ. Είναι θεωρητικά δυνατά, αλλά προς το παρόν δεν υπάρχει εφικτός τρόπος να τα φτιάξουμε, όπως δεν μπορούμε να φτιάξουμε μια πολύ γευστική πίτσα χωρίς θερμίδες.

Η… αυτοπροστασία του χρόνου

Ίσως τελικά το πρόβλημα δεν είναι μόνο ότι δεν ξέρουμε πώς να φτιάχνουμε μηχανές για να ταξιδεύουμε στο χρόνο, αλλά και ότι δεν είναι δυνατό να το κάνουμε παρά μόνο σε μικροσκοπική κλίμακα – κάτι που υποστήριζε και ο Στίβεν Χόκινγκ. Ο Χόκινγκ  πρότεινε την εικασία της προστασίας της χρονολογίας: Το σύμπαν δεν επιτρέπει ταξίδια στο χρόνο επειδή δεν επιτρέπει αλλαγές στο παρελθόν. «Φαίνεται ότι υπάρχει μια ‘υπηρεσία’ που προστατεύει τον χρόνο, η οποία αποτρέπει την εμφάνιση κλειστών χρονικών καμπυλών και έτσι καθιστά το σύμπαν ασφαλές για τους ιστορικούς», έγραψε ο Χόκινγκ σε μια εργασία του 1992 στο Physical Review D.

Ένα μέρος του συλλογισμού του αφορούσε τα παράδοξα που θα δημιουργούσε το ταξίδι στο χρόνο, όπως το παράδειγμα με την μπάλα του μπιλιάρδου και βέβαια το πιο διάσημο αντίστοιχό της, το παράδοξο του παππού: Αν ταξιδέψεις πίσω στον χρόνο και σκοτώσεις τον παππού σου πριν κάνει παιδιά, δεν μπορείς να έχεις γεννηθεί. Επομένως δεν μπορείς να έχεις ταξιδέψει στο χρόνο και επομένως δεν θα μπορούσες να σκοτώσεις τον παππού σου. Κι όμως είσαι εκεί.

Αυτά τα παράδοξα ενδιαφέρουν ιδιαίτερα τον Αγκουστίν Ράγιο, φιλόσοφο του Ινστιτούτου Τεχνολογίας της Μασαχουσέτης. Ο Ράγιο τα εξετάζει όχι τόσο επειδή τα παράδοξα αμφισβητούν την αιτιότητα και τη χρονολογία, αλλά κυρίως επειδή θέτουν σε δοκιμασία την ελεύθερη βούληση. Αν η φυσική λέει ότι μπορείς να γυρίσεις τον χρόνο πίσω, τότε γιατί δεν μπορείς να σκοτώσεις τον παππού σου; «Τι σε σταματά;», αναρωτιέται ο Ράγιο. Δεν είσαι ελεύθερος;

Ωστόσο, ο Ράγιο πιστεύει ότι το ταξίδι στο χρόνο είναι συμβατό με την ελεύθερη βούληση. «Ό,τι είναι παρελθόν είναι παρελθόν», λέει. «Επομένως, αν στην πραγματικότητα ο παππούς μου επέζησε αρκετά για να κάνει παιδιά, το ταξίδι πίσω στο χρόνο δεν πρόκειται να το αλλάξει αυτό. Γιατί θα αποτύχω αν προσπαθήσω; Δεν ξέρω γιατί δεν έχω αρκετές πληροφορίες για το παρελθόν. Αυτό που ξέρω είναι ότι με κάποιο τρόπο θα αποτύχω».

Με λίγα λόγια, αν πήγαινες να σκοτώσεις τον παππού σου ίσως να γλιστρούσες σε μια μπανάνα στη διαδρομή ή να έχανες το λεωφορείο. «Δεν είναι ότι θα βρεις κάποια ειδική δύναμη να σε υποχρεώσει να μην το κάνεις», λέει ο Κόστα. «Θα αποτύγχανες να το κάνεις για τελείως κοσμικούς λόγους».

Ο Γκολντμπεργκ συμφωνεί μαζί τους. «Σίγουρα ανήκω στην κατηγορία όσων σκέφτονται ότι εάν υπάρχει ταξίδι στο χρόνο, θα κατασκευαστεί με τέτοιο τρόπο ώστε να παράγει μια άποψη της ιστορίας που δεν θα μπορεί να αλλάξει για να μπορεί να αυτοσυντηρηθεί. Κι αυτό επειδή φαίνεται ότι αυτός είναι ο τρόπος με τον οποίο κατασκευάζονται όλοι οι υπόλοιποι φυσικοί μας νόμοι».