Για όλους μας ο χρόνος κυλάει πάντα μπροστά. Το σπασμένο ποτήρι δεν ξανακολλάει μόνο του και το καυτό τσάι δεν ξαναζεσταίνεται αφού κρυώσει. Οι φυσικοί όμως ξέρουν ότι η ιστορία είναι λίγο πιο περίπλοκη.
Η θεωρία της σχετικότητας μας έμαθε ότι ο χρόνος μπορεί να περνά πιο αργά. Αυτό συμβαίνει κοντά σε ένα πολύ βαρύ αντικείμενο, ή όταν κινείσαι πολύ γρήγορα. Πάντα όμως προς τα μπροστά.
Στον παράξενο κόσμο των ατόμων και των σωματιδίων ανοίγει μια ακόμη πιο τρελή πιθανότητα. Ο χρόνος ίσως να μην επιβραδύνεται απλώς, αλλά να συμπεριφέρεται σαν να τρέχει ανάποδα.
Ένα εκατομμυριοστό του δισεκατομμυριοστού
Δύο φυσικοί, ο Γιακίρ Αχαρόνοφ του Πανεπιστημίου του Τελ Αβίβ και ο Αβσάλομ Ελίτσουρ, κάθισαν να απαντήσουν σε ένα απλό ερώτημα. Αν ο χρόνος μπορεί να τρέξει πίσω, πόσο πίσω μπορεί να πάει;
Η απάντηση είναι μικρότερη απ’ ό,τι θα περίμενε οποιοσδήποτε φαν της επιστημονικής φαντασίας. Στο απλούστερο σενάριο, ο χρόνος θα μπορούσε να «γυρίσει» μόλις ένα femtosecond. Αυτό είναι ένα εκατομμυριοστό του δισεκατομμυριοστού του δευτερολέπτου.
Για να καταλάβετε πόσο μικρό είναι: ένα femtosecond είναι για ένα δευτερόλεπτο ό,τι είναι ένα δευτερόλεπτο για περίπου 32 εκατομμύρια χρόνια. Η μελέτη τους έχει αναρτηθεί στην πλατφόρμα arXiv και δεν έχει ακόμη εξεταστεί από άλλους επιστήμονες.
Η «μηχανή του χρόνου» του 1990
Ο Αχαρόνοφ ασχολείται με το θέμα εδώ και δεκαετίες. Το 1990 είχε προτείνει, μαζί με συνεργάτες του, μια θεωρητική συσκευή. Αυτή θα μπορούσε να κάνει ένα σύστημα να συμπεριφέρεται σαν να έχει επιταχυνθεί, σταματήσει ή ακόμη και γυρίσει πίσω ο χρόνος για αυτό.
Η ιδέα στηρίζεται σε ένα από τα πιο παράξενα φαινόμενα της κβαντικής φυσικής. Ένα μικροσκοπικό σύστημα μπορεί να βρίσκεται ταυτόχρονα σε δύο καταστάσεις, σαν να ζει δύο διαφορετικές ιστορίες μαζί.
Φανταστείτε ένα ρολόι που βρίσκεται ταυτόχρονα σε δύο σημεία. Στο ένα ο χρόνος κυλάει λίγο πιο αργά και στο άλλο λίγο πιο γρήγορα. Όταν οι δύο «εκδοχές» του ρολογιού ξανασυναντηθούν, αλληλεπιδρούν.
Αν οι επιστήμονες κρατήσουν μόνο ένα συγκεκριμένο, σπάνιο αποτέλεσμα, το ρολόι μπορεί να δείξει χρόνο αδύνατο για και τις δύο εκδοχές. Μπορεί να δείξει περισσότερο χρόνο, καθόλου χρόνο, ή ακόμη και «αρνητικό» χρόνο, σαν να έτρεξε ανάποδα.
Πώς αποδεικνύεις ότι ο χρόνος έτρεξε πίσω;
Για να δουν αν κάτι τέτοιο μπορεί να συμβεί, οι δύο φυσικοί χρειά στηκαν ένα «ρολόι» που να μετράει μόνο προς μία κατεύθυνση. Διάλεξαν άτομα που έχουν «φορτιστεί» με ενέργεια.
Τέτοια άτομα σιγά-σιγά ηρεμούν και αφήνουν την ενέργειά τους να φύγει ως μια μικρή λάμψη φωτός. Αυτό συμβαίνει πάντα προς μία κατεύθυνση, όπως ένα παγάκι που λιώνει και δεν ξαναπαγώνει μόνο του.
Ας πούμε λοιπόν ότι ξεκινάμε με 100 «φορτισμένα» άτομα και περιμένουμε μέχρι να μείνουν μόνο 80. Αν, αφού περάσουν από τη «μηχανή», βρούμε περισσότερα από 80, σημαίνει ότι κάποια από όσα είχαν ήδη συμβεί «ξεγίναν». Για να μην χαθεί το φως που εξέπεμψαν, οι ερευνητές φαντάστηκαν όλο το πείραμα κλεισμένο μέσα σε ένα εντελώς σφραγισμένο κουτί.
Το περιβάλλον «θυμάται» και κλείνει την πόρτα
Εδώ εμφανίστηκε το εμπόδιο. Ακόμη και μέσα στο σφραγισμένο κουτί, τα άτομα δεν είναι ποτέ εντελώς μόνα τους. Κάθε φορά που βγάζουν φως, αφήνουν «αποτυπώματα» στον χώρο γύρω τους.
Για να δουλέψει η «μηχανή», οι δύο εκδοχές της ιστορίας πρέπει να μπορούν ακόμη να «συναντηθούν». Όσο περισσότερα ίχνη αφήνουν στο περιβάλλον, τόσο πιο δύσκολο γίνεται αυτό. Στο απλούστερο σενάριο, η «πόρτα» κλείνει μετά από περίπου ένα femtosecond.
Δηλαδή το όριο δεν το βάζει ο ίδιος ο χρόνος, αλλά η «μνήμη» που κρατά το περιβάλλον για ό,τι έχει συμβεί. Πιο περίπλοκες εκδοχές της μηχανής θα μπορούσαν θεωρητικά να πάνε λίγο πιο πίσω. Αυτό όμως θα απαιτούσε τεράστια πολυπλοκότητα, με σχεδόν μηδαμινές πιθανότητες επιτυχίας.
Και ποιος θα τα βάλει με τον δεύτερο νόμο της θερμοδυναμικής;
Υπάρχει ένας νόμος που οι φυσικοί θεωρούν σχεδόν ιερό. Λέει ότι τα πράγματα στον κόσμο πάντα πηγαίνουν από την τάξη προς την αταξία, και όχι αντίστροφα. Ένα χρόνος που γυρίζει πίσω μοιάζει να συγκρούεται μετωπικά μαζί του.
Οι συγγραφείς εξηγούν ότι δεν υπάρχει πραγματική σύγκρουση. Η «επιστροφή» στο παρελθόν συμβαίνει μόνο σε ένα πολύ μικρό ποσοστό των πιθανών αποτελεσμάτων, που επιλέγονται προσεκτικά. Αν μετρήσεις όλα τα αποτελέσματα μαζί, η αταξία συνεχίζει να αυξάνεται κανονικά.
Το μεγάλο ερώτημα: γιατί ο χρόνος πάει μόνο μπροστά;
Η μελέτη δεν σκοπεύει να φτιάξει μηχανή κατά το πρότυπο του «Επιστροφή στο Μέλλον». Το πραγματικό ερώτημα είναι άλλο: γιατί ο χρόνος φαίνεται να κινείται μόνο προς μία κατεύθυνση;
Πολλές από τις βασικές εξισώσεις της φυσικής δουλεύουν εξίσου καλά και προς τα πίσω. Κι όμως, στην καθημερινότητά μας τίποτα δεν γυρίζει πίσω. Δείχνοντας ακριβώς σε ποιο σημείο σταματάει η «επιστροφή», οι δύο φυσικοί δίνουν μια νέα εξήγηση για το πώς γεννιέται η «φορά» του χρόνου.
Όπως γράφουν οι ίδιοι, η «φορά» του χρόνου εμφανίζεται ακριβώς εκεί όπου η μηχανή σταματά να δουλεύει.
Με πληροφορίες από Sciencealert / arXiv
