Αυτό το Δόγμα δείχνει ότι το ταξίδι στο χρόνο μπορεί να είναι δυνατό
Το ταξίδι στο χρόνο είναι μια αγαπημένη ιδέα επιστημονικής φαντασίας τουλάχιστον από τότε που ο H.G. Wells έγραψε The Time Machine το 1895. Η ιδέα συνεχίζει να συναρπάζει και οι πλασματικές προσεγγίσεις συνεχίζουν να έρχονται, ωθώντας μας να αναρωτηθούμε εάν το ταξίδι στο χρόνο είναι φυσικά εφικτό και, ως εκ τούτου, έχει λογικό νόημα μπροστά στα ανεξιχνίαστα παράδοξά του. Είναι αξιοσημείωτο ότι πέρυσι είδαμε τόσο μια ταινία επιστημονικής φαντασίας που φωτίζει αυτά τα ερωτήματα, όσο και ένα πραγματικό επιστημονικό αποτέλεσμα, που δημοσιεύτηκε στο περιοδικό Classical and Quantum Gravity , αυτό μπορεί να οδηγεί σε απαντήσεις.
Η ταινία είναι το στοιχείο Tenet του συγγραφέα-σκηνοθέτη Κρίστοφερ Νόλαν . Όπως και άλλες ιστορίες ταξιδιού στο χρόνο, το Tenet χρησιμοποιεί μια μηχανή του χρόνου. Αλλά σε αντίθεση με τις άλλες ιστορίες, το Tenet προτείνει έναν καινοτόμο μηχανισμό για αυτό το μηχάνημα "Περιστροφικής Πλοήγησης" για να στείλει ένα άτομο ή ένα πράγμα πίσω στη δική του ιστορία. Ο μηχανισμός είναι η αντίστροφη εντροπία, η οποία έχει πραγματικό νόημα επειδή η εντροπία λέει κάτι για τη ροή του χρόνου μέσω του Δεύτερου Νόμου της Θερμοδυναμικής.
Αυτός ο φυσικός νόμος του 19ου αιώνα αναγνωρίζει ότι σε ένα σύστημα που χρησιμοποιεί ενέργεια, όπως μια μηχανή ατμού ή βενζίνης, κάποια ενέργεια χάνεται για πάντα καθώς οι διαδικασίες τριβής τη μετατρέπουν σε θερμότητα. Η εντροπία είναι το μαθηματικό μέγεθος που μετρά αυτήν την απώλεια και αυξάνεται πάντα καθώς λειτουργεί ένα σύστημα. Η εντροπία είναι «το βέλος του χρόνου» γιατί η κατεύθυνση αύξησής της πρέπει να δείχνει προς το μέλλον. Με βάση αυτή την κατανόηση της αυξανόμενης εντροπίας, Δήλωση υποστηρίζει ότι η φθίνουσα εντροπία πρέπει να προκαλέσει ταξίδι στο παρελθόν.
Με αυτή την υπόθεση, η ταινία δείχνει δύο πράκτορες σε μια οργάνωση που ονομάζεται Tenet, τον Πρωταγωνιστή (John David Washington) και τον Neil (Robert Pattison), να παλεύουν για να αποτρέψουν την καταστροφή του κόσμου. Εχθρός τους είναι ο Ρώσος ολιγάρχης Sator (Kenneth Branagh) σε συμμαχία με εχθρικές δυνάμεις από το μέλλον που επιτίθενται στον σημερινό κόσμο με «ανεστραμμένα» αντικείμενα και ανθρώπους. Καθώς ο Πρωταγωνιστής και ο Νιλ ερευνούν, βιώνουν γεγονότα όπως σφαίρες που πετάνε πίσω στις κάννες των όπλων και μια μάχη μεταξύ του Πρωταγωνιστή που ταξιδεύει μπροστά και του εαυτού του που έχει αντιστραφεί στο χρόνο. Στις τελευταίες σκηνές, οι δύο πράκτορες χρησιμοποιούν το χρόνο προς τα εμπρός και προς τα πίσω για να απενεργοποιήσουν τις καταστροφικές συσκευές που εμφυτεύονται από τον Sator, σώζοντας τη Γη. Η ταινία δράσης είναι γεμάτη με σκηνές και σημεία πλοκής που συγκεντρώνουν το ενδιαφέρον του θεατή με τα περίπλοκα εμπρός και πίσω στοιχεία και τη χρονολογία τους.
Δήλωση παίρνει βαθμούς για τη δημιουργική χρήση της εντροπίας, αλλά αυτό το κομμάτι της επιστήμης του 19ου αιώνα δεν είναι πειστικό. Αν και η αυξανόμενη εντροπία πράγματι παρακολουθεί την προς τα εμπρός ροή του χρόνου, δεν υπάρχουν ενδείξεις ότι η εντροπία ελέγχει τον χρόνο. Στην πραγματικότητα, η εντροπία μειώνεται τοπικά στο σώμα μας, ωστόσο προχωράμε μπροστά στο χρόνο, όχι προς τα πίσω. Αυτό μπορεί να εξηγήσει γιατί, όταν ο Nolan συμβουλεύτηκε τον θεωρητικό φυσικό του Caltech, Kip Thorne, ο οποίος είχε εργαστεί στην προηγούμενη ταινία του Nolan Interstellar (2014)— Ο Νόλαν έπρεπε να υποσχεθεί, «Δεν θα έβαζα το όνομά του σαν να υπήρχε κάποιο είδος επιστημονικής πραγματικότητας στο Tenet . Είναι ένα πολύ διαφορετικό μπρίκι ψαριού από το Interstellar .”
Σε κάθε περίπτωση, η ειρωνεία του Tenet Μας κάνει να θεωρούμε ότι το ταξίδι στο χρόνο θα παραβίαζε την κατανόησή μας για το πώς λειτουργεί το σύμπαν. Οι επιστήμονες και οι φιλόσοφοι πιστεύουν, για παράδειγμα, ότι η αιτία πάντα προηγείται του αποτελέσματος. Το ταξίδι στο χρόνο θα το διαταράξει αυτό, όπως φαίνεται από το «παράδοξο του παππού» που εφευρέθηκε από τον Γάλλο συγγραφέα επιστημονικής φαντασίας René Barjavel στο μυθιστόρημά του Le Voyageur Imprudent (1944), που δημοσιεύτηκε στα αγγλικά ως Future Times Three . Αυτό το ξεκάθαρο παράδειγμα των αντιφάσεων στο ταξίδι στο χρόνο εμφανίζεται στο Tenet όπως ο Πρωταγωνιστής και ο Neil θεωρούν τις επιπτώσεις της μάχης τους ενάντια στους ανθρώπους του μέλλοντος:
Πρωταγωνιστής:Είμαστε οι πρόγονοί τους. Αν μας καταστρέψουν, αυτό δεν θα τους καταστρέψει;
Νιλ:Που μας φέρνει στο παράδοξο του παππού… Αν γυρίζατε τον χρόνο πίσω και σκοτώνατε τον παππού σας, πώς θα μπορούσατε να είχατε γεννηθεί για να διαπράξετε την πράξη;
Πρωταγωνιστής:Ποια είναι η απάντηση;
Νιλ:Δεν υπάρχει απάντηση. Είναι ένα παράδοξο.
Σε αυτήν και σε άλλες ανταλλαγές ιδεών, οι δύο πράκτορες σημειώνουν ότι το παράδοξο υπάρχει, αλλά μπορούν μόνο να υπαινίσσονται εικασιακές λύσεις όπως «παράλληλοι κόσμοι» και «πολλαπλές πραγματικότητες». Ο Νιλ τελικά απορρίπτει το όλο πρόβλημα με τη δήλωση «Ό,τι συνέβη, συνέβη» και οι δύο επιστρέφουν στη δράση. Εκδόσεις του παραδόξου του παππού εμφανίζονται και σε άλλες ιστορίες επιστημονικής φαντασίας. Στο Επιστροφή στο μέλλον (1985), ο χρονοταξιδιώτης Marty McFly προσπαθεί να χειραγωγήσει προηγούμενα γεγονότα που αφορούσαν τους γονείς του για να διασφαλίσει ότι τελικά θα γεννηθεί στο ακόλουθο χρονοδιάγραμμα. Οι ανατροπές της πλοκής σαν αυτές αποτελούν εξαιρετική ψυχαγωγία, αλλά δεν αντιμετωπίζουν το παράδοξο.
Ούτε η μυθοπλασία εξηγεί ακριβώς πώς θα μπορούσαμε να ταξιδέψουμε στο χρόνο. Σε ορισμένες ιστορίες συμβαίνει ακούσια μέσω ενός «χρονικού ολισθήματος» που προκαλείται από μια τεράστια ανεξέλεγκτη απελευθέρωση ενέργειας. Στην ταινία Η τελική αντίστροφη μέτρηση (1980), μια καταιγίδα στη θάλασσα μεταφέρει ένα σύγχρονο πυρηνοκίνητο αεροπλανοφόρο του Πολεμικού Ναυτικού των ΗΠΑ και το πλήρωμά του πίσω στις 6 Δεκεμβρίου 1941, την ημέρα πριν από την επίθεση στο Περλ Χάρμπορ. και στο μυθιστόρημα του Edmond Hamilton City at World’s End (1951), μια ατομική βόμβα ανατινάζει μια ολόκληρη μεσοδυτική πόλη και τους ανθρώπους της στο απώτερο μέλλον. Ο H.G. Wells έκανε σκόπιμα το ταξίδι στο χρόνο με τη χρονομηχανή του, αλλά εκτός από μια υπόδειξη ότι η λειτουργία του συνδέεται με την ανθρώπινη συνείδηση, δεν γνωρίζουμε πώς λειτουργεί. Και παρόλο που η μηχανή του χρόνου DeLorean στο Επιστροφή στο Μέλλον ήταν ένα δημοφιλές αγαπημένο, δεν μας λένε πώς μετατρέπει την ταχύτητα και την ενέργεια σε ταξίδι στο χρόνο.
Υπάρχουν πραγματικές επιστημονικές ιδέες που υποστηρίζουν το ταξίδι στο χρόνο; Παρέχουν τρόπο επίλυσης των παραδόξων του; Οι απαντήσεις βρίσκονται στη σχετικότητα και την κβαντική φυσική. Η σχετικότητα του Αϊνστάιν -ιδιαίτερα η γενική σχετικότητα, η θεωρία του για τη βαρύτητα- αντιμετωπίζει το χρόνο απευθείας μαζί με το χώρο ως το χωροχρονικό συνεχές, τον ιστό του σύμπαντος που έχει κοσμικές φυσικές επιδράσεις. Η κβαντική θεωρία περιγράφει την υποατομική συμπεριφορά, αλλά είναι επίσης απαραίτητη για να εξηγήσει τις κοσμικές διεργασίες όπου η γενική σχετικότητα καταρρέει, όπως συμβαίνει μέσα σε μια μαύρη τρύπα, και κατά τις πρώτες στιγμές του σύμπαντος. Αυτός είναι ο λόγος που οι φυσικοί εργάζονται για να συνδυάσουν και τις δύο θεωρίες σε μια ενοποιημένη θεωρία κβαντικής βαρύτητας που είναι μια πιο ολοκληρωμένη περιγραφή του σύμπαντος.
Στο Interstellar , ο Nolan χρησιμοποίησε τη γενική σχετικότητα και την κβαντική βαρύτητα για να δικαιολογήσει πώς οι άνθρωποι και τα πράγματα θα μπορούσαν να ταξιδεύουν στο χρόνο. Στην ταινία, η ανθρωπότητα χρειάζεται να δραπετεύσει από μια ολοένα και πιο μη βιώσιμη Γη και οι εξερευνητές του διαστήματος αναζητούν μακρινούς κατοικήσιμους πλανήτες ταξιδεύοντας κοντά σε μαύρες τρύπες και μέσα από σκουληκότρυπες, τις κοσμικές συντομεύσεις στον χωροχρόνο που η γενική σχετικότητα προβλέπει ότι θα συντομεύσουν τα ταξίδια μεταξύ δύο σημείων του σύμπαντος. Αυτό παράγει νέα χρονικά εφέ που ο Thorne επεξεργάστηκε λεπτομερώς.
Ένα πραγματικό αποτέλεσμα από τη γενική σχετικότητα είναι ότι η ροή του χρόνου είναι μεταβλητή. Αυτή είναι η βαρυτική χρονική διαστολή, όπου ο χρόνος κυλά πιο αργά όσο ισχυρότερο είναι το βαρυτικό πεδίο. Εμφανίζεται σε ένα κρίσιμο Διαστρικό σκηνή όπου ο πιλότος του διαστημικού σκάφους Κούπερ (Μάθιου ΜακΚόναχι) έχει γεράσει μόνο με ώρες στην ισχυρή βαρύτητα κοντά σε μια μαύρη τρύπα, αλλά συνειδητοποιεί ότι η Μερφ, η νεαρή κόρη που άφησε πίσω στη Γη, έχει εν τω μεταξύ γεράσει κατά δεκαετίες. Θέλει απεγνωσμένα να ταξιδέψει πίσω στο χρόνο για να επικοινωνήσει μαζί της σε ηλικία 10 ετών. αλλά αυτή η αλληλεπίδραση δεν πρέπει να μεταφέρει πληροφορίες από το μέλλον στο παρελθόν, μια άλλη από τις παραβιάσεις που θα δημιουργούσε το ταξίδι στο χρόνο. Ο Thorne βελτίωσε το πρόβλημα χρησιμοποιώντας ιδέες από την κβαντική βαρύτητα που επιτρέπουν στον Cooper να ταξιδέψει πίσω και να επικοινωνήσει με τη Murph πιέζοντας αντικείμενα για να δημιουργήσει βαρυτικές δυνάμεις που αισθάνεται, χωρίς να παραβιάσει τίποτα. Ο Θορν περιγράφει επίσης μια άλλη μορφή ταξιδιού στο χρόνο στο βιβλίο που έγραψε για να συνοδεύσει την ταινία, όπου μια σκουληκότρυπα καθιστά δυνατή την πρόσβαση στο παρελθόν.
Δεδομένου ότι δεν έχουμε ακόμη μια πλήρη, πειραματικά επιβεβαιωμένη θεωρία της κβαντικής βαρύτητας, αυτές οι ιδέες είναι εικασιακές, όχι οριστικές. Οι φυσικοί απέχουν πολύ από το να συμφωνήσουν για το αν είναι εφικτό τέτοιου είδους ταξίδι στο χρόνο. Ο Στίβεν Χόκινγκ πίστευε ότι η χρονομηχανή της σκουληκότρυπας δεν θα λειτουργούσε ποτέ — και προχωρώντας παραπέρα, δήλωσε την «εικασία προστασίας της χρονολογίας» ότι οι νόμοι της φυσικής πρέπει να απαγορεύουν το ταξίδι στο χρόνο για να αποτρέψουν τα παράδοξα.
Αλλά η επιστήμη έχει δημιουργήσει νέες ιδέες σχετικά με τις πιθανότητες για ταξίδι στο χρόνο. Στην εργασία τους για το 2020 στο Κλασική και Κβαντική Βαρύτητα , «Αναστρέψιμη δυναμική με κλειστές χρονικές καμπύλες και ελευθερία επιλογής», οι φυσικοί Germain Tobar και Fabio Costa έδειξαν ότι σύμφωνα με τη γενική σχετικότητα, το ταξίδι στο χρόνο μπορεί να είναι δυνατό και λιγότερο ενοχλητικό από ό,τι πιστεύαμε προηγουμένως.
Για να καταλάβουμε γιατί, το σημείο εκκίνησης είναι να συνειδητοποιήσουμε ότι η γενική σχετικότητα αντικαθιστά τη θεωρία της βαρύτητας του Νεύτωνα δείχνοντας ότι η ύλη επηρεάζει άμεσα τον χωροχρόνο. Αυτό με τη σειρά του καθορίζει τον τρόπο με τον οποίο τα πράγματα και οι άνθρωποι κινούνται στον χώρο και τον χρόνο. Για παράδειγμα, αντί να έλκει βαρυτικά έναν πλανήτη όπως πρότεινε η θεωρία του Νεύτωνα, ένας τεράστιος ήλιος παραμορφώνει τον περιβάλλοντα χωροχρόνο, οπότε η φυσική διαδρομή του πλανήτη είναι μια τροχιά γύρω από τον ήλιο. Αυτό ακριβώς βιώνουμε:η Γη γυρίζει γύρω από τον ήλιο και επιστρέφει στην αφετηρία της στο διάστημα, αλλά ένα χρόνο αργότερα. Αυτό που σημείωσαν οι Tobar και Costa είναι ότι άλλες διευθετήσεις της ύλης δημιουργούν διαφορετικά μονοπάτια μέσω του χωροχρόνου που γυρίζουν πίσω στην αρχική θέση, και σημαντικά, επίσης πίσω στον αρχικό χρόνο. Για λόγους που είναι θαμμένοι στην ιστορία της θεωρίας της σχετικότητας, τέτοια μονοπάτια ονομάζονται κλειστές χρονικές καμπύλες (CTCs). αλλά το κρίσιμο αποτέλεσμα είναι ότι η γενική σχετικότητα επιτρέπει θεωρητικά το ταξίδι στο παρελθόν.
Αυτό εξακολουθεί να αφήνει τη δυνατότητα δημιουργίας αδιάλυτων παραδόξων. Διάφορες αναλύσεις έχουν δείξει ότι αυτά μπορούν να αποφευχθούν με τον περιορισμό των επιλογών που θα μπορούσε να κάνει ένα άτομο, κάτι που, ωστόσο, εγείρει την αντίρρηση ότι αυτό θα κατέπνιγε την ελεύθερη βούληση. Το απροσδόκητο εύρημα των Tobar και Costa είναι ότι κάτω από ορισμένες ευρείες συνθήκες, δεν υπάρχουν μόνο ένα αλλά πολλαπλά CTC και ανιχνεύουν διαφορετικά μονοπάτια καθώς επιστρέφουν στο ίδιο σημείο του χωροχρόνου. Ένας ταξιδιώτης στο χρόνο που ακολουθεί οποιοδήποτε από αυτά τα CTC καταλήγει στον ίδιο χρόνο και τον ίδιο τόπο, γεγονός που, σύμφωνα με τους συγγραφείς, εξαλείφει τα ανατρεπτικά παράδοξα, αλλά επιτρέπει στον ταξιδιώτη να επιλέξει ελεύθερα μεταξύ διαφορετικών μονοπατιών ζωής μέσα στο χρόνο.
Για να είμαστε σαφείς, όμως, κανένα από τα θεωρητικά αποτελέσματα δεν είναι ακόμη σχέδιο για μια χρονομηχανή. Υπάρχει ένα μεγάλο χάσμα μεταξύ της απόκτησης έγκυρων μαθηματικών αποτελεσμάτων σε μια θεωρία και της μετατροπής τους σε μια πραγματική συσκευή εργασίας. Τα εμπόδια μπορεί να είναι τεράστια. για παράδειγμα, μια κατανομή της ύλης στη γενική σχετικότητα που θα παρήγαγε ένα CTC όπως ο Tobar και ο Costa περιγράφουν είναι ένας μακρύς περιστρεφόμενος κύλινδρος. Αυτό δεν συμβαίνει στη φύση και θα έπρεπε να κατασκευαστεί σε μια κοσμική κλίμακα πέρα από την ανθρώπινη μηχανική. Αλλά γνωρίζοντας ότι η γενική σχετικότητα πρέπει να συγχωνευθεί με την κβαντική φυσική για να περιγράψει πλήρως το σύμπαν, διαφορετικές πιθανότητες θα μπορούσαν να προκύψουν από μια θεωρία της κβαντικής βαρύτητας. Τότε θα κατανοούσαμε καλύτερα τον χώρο και τον χρόνο και ίσως τελικά να αποφασίσουμε εάν το ταξίδι στο χρόνο είναι μια ρεαλιστική δυνατότητα και αν ναι, πώς να το επιτύχουμε.
Ωστόσο, μια πλήρης θεωρία της κβαντικής βαρύτητας μπορεί να απέχει πολύ, επειδή είναι δύσκολο να συνδυαστούν διακριτά κβαντικά σωματίδια και ενεργειακά πακέτα με τον ομαλά μεταβαλλόμενο κοσμικό ιστό του χωροχρόνου στη γενική σχετικότητα. Όσο περιμένουμε, σεναριογράφοι και κινηματογραφιστές όπως ο Nolan μπορεί να σκεφτούν να κάνουν την επόμενη συναρπαστική ταινία μετά το Tenet , όπου οι επίδοξοι ταξιδιώτες στο χρόνο τολμούν να δουν πού τους οδηγούν αυτές οι κλειστές καμπύλες χρόνου.
Ο Sidney Perkowitz είναι ο επίτιμος καθηγητής Φυσικής Candler στο Πανεπιστήμιο Emory. Τα τελευταία του βιβλία είναι Φυσική:Μια πολύ σύντομη εισαγωγή, ο πραγματικός επιστήμονας δεν φορά γραβάτες, και Επιστημονικά Σκίτσα (προσεχώς).
Αναφορές
1. Tobar, G. &Costa, F. Αναστρέψιμη δυναμική με κλειστές χρονικές καμπύλες και ελευθερία επιλογής. Κλασική και κβαντική βαρύτητα 37 , 205011 (2020).
2. Maddox, G. «Η μεγαλύτερη ταινία που έχω κάνει» Christopher Nolan για τον μυστικό κόσμο του Tenet. The Sydney Morning Herald (2020).
3. Thorne, K. The Science of Interstellar Travel W.W. Norton &Company, Νέα Υόρκη, Νέα Υόρκη (2014).
Εικόνα επικεφαλής:FlashMovie / Shutterstock
