Στην πραγματικότητα, υπάρχει ένας χρόνος σαν το παρόν

Όλοι το έχουμε ξανακούσει:Δεν υπάρχει χρόνος σαν τον παρόν . Σε γενικές γραμμές, φυσικά, σημαίνει να «αδράξω την ευκαιρία αμέσως τώρα», ή ίσως στην περίπτωσή μου, να αποφύγω την αναβολή. Από ψυχολογική άποψη, αυτό είναι πολύ λογικό. Ως άνθρωποι βιώνουμε το χρόνο που «περνάει» και υπάρχει μια ιδιαίτερη ποιότητα στην παρούσα στιγμή. Πέρα από την ύπνωση και τα όνειρα, δεν υπάρχει τρόπος να βιώσουμε άμεσα είτε το παρελθόν είτε το μέλλον με τον ίδιο τρόπο που βιώνουμε το παρόν. Αληθεύει όμως ο αφορισμός; Μας λέει πραγματικά η σύγχρονη φυσική ότι δεν υπάρχει χρόνος σαν τον παρόν;

Η καλύτερη τρέχουσα φυσική μας θεωρία του χώρου και του χρόνου είναι η γενική σχετικότητα. Πριν από την επανάσταση του Αϊνστάιν πριν από έναν αιώνα, η φυσική θεωρούσε τον χρόνο ως «εξωτερική παράμετρο»—ένα ανεξάρτητο, θεμελιώδες χαρακτηριστικό της πραγματικότητας που δεν επηρεάζεται από κανέναν άλλο παράγοντα στο σύμπαν. Είτε το πέρασμα του χρόνου είναι πραγματικό ή απατηλό (αυτή είναι μια πανάρχαια φιλοσοφική συζήτηση που προϋπήρχε του Αϊνστάιν και όντως δεν διευθετείται από τη θεωρία του), γνωρίζουμε τώρα ότι τα χρονικά διαστήματα δεν είναι εξωτερικά ή καθολικά καθορισμένα. Ο χρόνος είναι ένα εσωτερικό στοιχείο ενός φυσικού συστήματος, μια διάσταση συνυφασμένη με τρεις χωρικές διαστάσεις. Συνολικά, αυτός είναι ο «χωροχρόνος» και επηρεάζεται από διάφορους παράγοντες, όπως η ταχύτητα (σε σχέση με άλλους παρατηρητές ή συστήματα) και οι δυνάμεις βαρύτητας. Επειδή η θεωρία της σχετικότητας θέτει τη σταθερότητα της ταχύτητας του φωτός για όλους τους παρατηρητές (ακόμα κι αν κινούνται ο ένας σχετικά με τον άλλο), ο ίδιος ο χωροχρόνος πρέπει να διαστέλλεται και η έννοια του χρονικού διαστήματος γίνεται ελαστική.

Ως αποτέλεσμα, δεν υπάρχει καθολική έννοια του παρόντος που να ισχύει εξίσου για όλους τους παρατηρητές. Αυτό που μου φαίνεται παρόν θα μπορούσε εξίσου εύκολα να είναι στο μέλλον κάποιου άλλου και στο παρελθόν ενός τρίτου προσώπου. Η ταυτοχρονία είναι σχετική. Ας υποθέσουμε ότι ο σύζυγός σας είναι σε ένα επαγγελματικό ταξίδι στην άλλη άκρη του πλανήτη. Ακριβώς τη στιγμή που σκέφτεστε πόσο της λείπετε, πατάει το κουμπί «αποστολή» σε ένα email προς εσάς που λέει πόσο της λείπετε. Ρομαντικό, σωστά; Αλλά ενώ αυτά τα δύο γεγονότα συμβαίνουν ταυτόχρονα από τη δική σας οπτική γωνία, για έναν εξωγήινο σε ένα διαστημόπλοιο που σφυρίζει δίπλα στη Γη η χρονική σειρά είναι διαφορετική. Εάν το διαστημόπλοιο κατευθύνεται προς την κατεύθυνση του συζύγου σας, ο εξωγήινος θα παρατηρήσει το email που αποστέλλεται πριν από τη θλιβερή σας σκέψη. Εάν το διαστημόπλοιο απομακρύνεται από τη σύζυγό σας, το email της θα σταλεί μετά. Άρα, ως συνέπεια της θεωρίας της σχετικότητας, δεν υπάρχει τίποτα ιδιαίτερο ή μοναδικό για την παρούσα στιγμή. Στην πραγματικότητα, υπάρχουν πολλές φορές σαν το παρόν σας - άλλοι παρατηρητές θα αποκαλούν το παρόν σας το μέλλον ή το παρελθόν τους.

Η ιστορία μας δεν τελειώνει εδώ. Αν και η γενική σχετικότητα έχει επιβεβαιωθεί εξαιρετικά καλά από το πείραμα, δεν είναι μια πλήρης θεωρία του σύμπαντος. Δεν ενσωματώνει τα διδάγματα που αντλήθηκαν από τον άλλο μεγάλο πυλώνα της φυσικής του 20ού αιώνα - την κβαντική μηχανική. Πράγματι, οι δύο θεωρίες, με τη σημερινή τους μορφή, είναι ασυμβίβαστες. Όταν μελετούν τις μαύρες τρύπες ή την αρχή του σύμπαντος, για παράδειγμα, οι φυσικοί πρέπει να περιγράψουν πολύ ογκώδη αντικείμενα (κάτι που κάνει καλή η γενική σχετικότητα) συσκευασμένα σε πολύ μικρούς χώρους (που είναι το βασίλειο της κβαντικής μηχανικής). Τέτοια σενάρια απαιτούν επανεξέταση της φυσικής και ελπίζουμε ότι μια μέρα θα οδηγήσουν στην ανακάλυψη μιας κβαντικής θεωρίας της βαρύτητας. Μία από τις δυσκολίες πίσω από μια τέτοια αναζήτηση έγκειται ακριβώς στους διαφορετικούς τρόπους που εξετάζεται ο χρόνος στις δύο θεωρίες. Η κανονική κβαντομηχανική διατηρεί μια παλαιότερη άποψη του χρόνου ως εξωτερικής παραμέτρου που δεν επηρεάζεται από το ίδιο το σύμπαν. Αλλά γνωρίζουμε ότι ο χρόνος δεν μπορεί να θεωρηθεί με αυτόν τον τρόπο, επειδή η γενική σχετικότητα μας λέει ότι ο χρόνος επηρεάζεται από τη βαρύτητα, κάτι που δεν εξηγείται από την κβαντομηχανική. Έτσι, μια νέα θεωρία της κβαντικής βαρύτητας πιθανότατα θα ανατρέψει την αντίληψή μας για το χρόνο για άλλη μια φορά, όπως έκανε ο Αϊνστάιν πριν από έναν αιώνα. Μια επανάσταση του 21ου αιώνα στη φυσική μπορεί να είναι προ των πυλών.

Ενώ διαφορετικές προτάσεις για την κβαντική βαρύτητα έχουν διαφορετικά πράγματα να πουν για τη φύση του χρόνου, ίσως μια από τις πιο ενδιαφέρουσες προοπτικές είναι μια θεωρία που ονομάζεται δυναμική σχήματος. Η δυναμική των σχημάτων καταργεί εντελώς τον χρόνο και προσπαθεί να εξηγήσει τα αποτελέσματα της βαρύτητας μέσω της εξέλιξης των χωρικών σχημάτων, καθένα από τα οποία λέει μια αιτιολογική ιστορία για το πώς δημιουργήθηκε το σύμπαν. Η θεωρία μας αφήνει με έναν αμέτρητο αριθμό παρόντων στιγμών, ή Τώρα. Κάθε μία από αυτές τις στιγμές είναι σαν μια φωτογραφία σε ένα άλμπουμ που περιέχει το ιστορικό αρχείο (σε ξεχωριστά στιγμιότυπα) για το πώς φτάσαμε εδώ που είμαστε σήμερα.

Οι υποστηρικτές της δυναμικής των σχημάτων αποκαλούν αυτά τα διαχρονικά, στιγμιαία Nows «χρονοκάψουλες» και υποστηρίζουν ότι ο εγκέφαλός μας τα συρράπτει μεταξύ τους για να δώσει την ψευδαίσθηση του χρόνου που περνά. Σκεφτείτε πώς αντιλαμβανόμαστε την κίνηση μιας γάτας που πηδάει:Τα μάτια μας συλλαμβάνουν στιγμιαία «στιγμιότυπα» της γάτας σε διάφορα σημεία του αέρα και ο εγκέφαλός μας τα ράβει μεταξύ τους για να δημιουργήσει την ψευδαίσθηση της κίνησης. Η δυναμική του σχήματος προτείνει ότι μια ανάλογη διαδικασία είναι υπεύθυνη για την εμφάνιση του ίδιου του χρόνου.

Όσο για τον αφορισμό μας, η δυναμική των σχημάτων συμφωνεί με τη σχετικότητα:Είναι λάθος να λέμε δεν υπάρχει χρόνος σαν τον παρόν . Εάν η δυναμική των σχημάτων είναι σωστή, τότε το σύμπαν αποτελείται από πολλά, πολλά δώρα και δεν υπάρχει ούτως ή άλλως το συνεχές πέρασμα του χρόνου.

Αλλά η δυναμική των σχημάτων απέχει πολύ από το να είναι η μόνη προσέγγιση της κβαντικής βαρύτητας. Ποια είναι η μοίρα του χρόνου στη θεωρία χορδών, για παράδειγμα; Αποδεικνύεται ότι και εδώ είναι λάθος να πούμε ότι δεν υπάρχει χρόνος σαν τον παρόν . Η θεωρία χορδών υποστηρίζει ότι τα σημειακά θεμελιώδη σωματίδια της φυσικής μοντελοποιούνται καλύτερα ως μονοδιάστατα εκτεταμένα αντικείμενα, τα οποία μπορούν να λάβουν τη μορφή είτε βρόχων είτε τμημάτων «χορδών». Το πλαίσιο της θεωρίας χορδών απαιτεί από κάποιον να υιοθετήσει επιπλέον διαστάσεις του χώρου (υπάρχουν τουλάχιστον 10 χωρικές διαστάσεις, ανάλογα με το άρωμα της θεωρίας) οι οποίες είναι κουλουριασμένες από μόνες τους έτσι ώστε να μην παρατηρούνται στον τρισδιάστατο κόσμο που χρησιμοποιούμε προς την. Μια αναλογία σχετικά με έναν εύκαμπτο σωλήνα κήπου μπορεί να είναι χρήσιμη εδώ:Αν το δούμε από απόσταση (ας πούμε, το παράθυρο του υπνοδωματίου σας), ένας σωλήνας που βρίσκεται στην πίσω αυλή φαίνεται να αποτελείται μόνο από μια διάσταση - το μήκος του. Αλλά αν επρόκειτο να το περπατήσετε, θα συνειδητοποιούσατε ότι ο εύκαμπτος σωλήνας έχει μια δεύτερη διάσταση—το πλάτος του.

Ακριβώς όπως οι πρόσθετες χωρικές διαστάσεις προκύπτουν από τη θεωρία χορδών, έχει υποστηριχθεί ότι ο χρόνος αναδύεται από ένα διαχρονικό στοιχείο σε μια κατάλληλη έκδοση της θεωρίας χορδών. Ως εκ τούτου, η έννοια χρόνος δεν είναι μια θεμελιώδης έννοια στη θεωρία χορδών και δεν μπορούμε να πούμε δεν υπάρχει χρόνος σαν τον παρόν γιατί δεν υπάρχει καθόλου χρόνος.

Τώρα, αν με συγχωρείτε, πρέπει να κάνω ένα σωρό πράγματα. Και δεν υπάρχει χρόνος όπως τώρα, δώστε ή πάρε.

Ο Mark Shumelda είναι Ph.D. υποψήφιος στη φιλοσοφία της φυσικής στο Πανεπιστήμιο του Τορόντο και έχει διδάξει εκτενώς τόσο στις επιστήμες όσο και στις ανθρωπιστικές επιστήμες στον Βορρά του Καναδά.