ΤΟ ΒΗΜΑ, New Scientist
Αλλοτε τρέχει, άλλοτε κυλά και μερικές φορές σταματά. Τον μετράμε, τον χάνουμε και συχνά θα θέλαμε να είχαμε περισσότερο. Ο χρόνος μοιάζει κάτι τόσο φυσικό ώστε συνήθως ξεχνάμε πόσο παράξενη είναι αυτή η έννοια. Οσο πιο πολλά μας αποκαλύπτονται από την επιστήμη γι’ αυτόν τόσο πιο αλλόκοτος μας φαίνεται. Πώς ξεκίνησε; Γιατί κυλάει μόνο προς μία κατεύθυνση; Είναι πραγματικός ή αποκύημα της φαντασίας μας; Μπορούμε να ταξιδέψουμε στον χρόνο; Πώς τον αντιλαμβάνεται το σώμα και το μυαλό μας; Πώς τον μετρούν τα κράτη της Γης και οι επιστήμονες; Και μήπως κάποτε μας τελειώσει πραγματικά; Στις επόμενες σελίδες θα βρείτε απαντήσεις για το παρελθόν, το παρόν και το μέλλον της πιο αινιγματικής διάστασης.
ΠΩΣ ΓΕΝΝΗΘΗΚΕ Ο ΧΡΟΝΟΣ
Του Stuart Clark
Τι είναι ο χρόνος; Το ερώτημα έχει απασχολήσει μερικά από τα μεγαλύτερα μυαλά – από τους αρχαίους φιλοσόφους ως τους επιστήμονες του Διαφωτισμού και ακόμη παραπέρα.
Παρ’ όλα αυτά, ύστερα από χιλιετίες στοχασμού και επιστημονικής προόδου η συναίνεση γύρω από τη φύση του χρόνου δεν έχει επιτευχθεί. «Μπορούμε να αναγνωρίσουμε τον χρόνο αλλά δεν τον καταλαβαίνουμε» λέει ο φιλόσοφος Τζούλιαν Μπάρμπουρ. «Είναι αξιοσημείωτο ότι υπάρχει τόσο μικρή συμφωνία σχετικά με το τι είναι ο χρόνος, ή ακόμη και σχετικά με το πώς πρέπει να διερευνήσουμε μια απάντηση σε αυτό».
Αυτό ίσως συμβαίνει επειδή η βαθιά κατανόηση του χρόνου αποδείχθηκε σχεδόν περιττή για την πρόοδό μας. Στη Φυσική, για παράδειγμα, οι νόμοι του Νεύτωνος για την κίνηση, η Γενική Θεωρία της Σχετικότητας του Αϊνστάιν και η Κβαντική Θεωρία δεν απαιτούν από εμάς να γνωρίζουμε τη φύση του χρόνου για να τις κάνουμε να λειτουργήσουν. Ακόμη και οι ωρολογοποιοί δεν χρειάζεται να καταλαβαίνουν τον χρόνο. Τα ρολόγια, παρ’ όλα αυτά, μας δίνουν μια ένδειξη ως προς το πού θα πρέπει να επικεντρώσουμε τις προσπάθειές μας, επειδή ένα ρολόι χρειάζεται κάποιο είδος κινούμενου τμήματος για να εκτιμήσει την πάροδο του χρόνου. Αυτό μπορεί να είναι το τικ-τακ ενός εκκρουστήρα, οι παλμοί ενός κρυστάλλου χαλαζία ή η εκτόξευση ενός σωματιδίου από ένα ραδιενεργό άτομο – με τον έναν ή με τον άλλον τρόπο θα πρέπει να υπάρχει κίνηση.
Χρόνος και αλλαγή
Οταν κάτι κινείται, αλλάζει. Ετσι τα ρολόγια μάς λένε ότι ο χρόνος είναι άρρηκτα συνδεδεμένος κατά κάποιον τρόπο με την αλλαγή. Αυτό όμως μας φέρνει μόνο ως εδώ. Από αυτό το σημείο υπάρχουν δύο πιθανές οδοί οι οποίες οδηγούν σε εντελώς αντίθετες απόψεις του χρόνου.
Η πρώτη καταλήγει στο συμπέρασμα ότι ο χρόνος είναι μια πραγματική, θεμελιώδης ιδιότητα του Σύμπαντος. Οπως ο χώρος ή η μάζα, υπάρχει από μόνος του. Παρέχει το πλαίσιο μέσα στο οποίο συντελούνται τα γεγονότα. Αυτή ήταν η άποψη που υιοθέτησε ο Ισαάκ Νεύτων, ο οποίος θεώρησε ότι για να ποσοτικοποιήσεις την κίνηση πρέπει να θεωρήσεις ότι ο χρόνος είναι τόσο στέρεος όσο οι τοίχοι ενός σπιτιού. Μόνο τότε μπορείς να μετρήσεις σε πόση απόσταση και πόσο γρήγορα κινείται ένα αντικείμενο.
Ο Αϊνστάιν κατήργησε αυτή τη «στέρεη» αντίληψη δείχνοντας ότι ο χρόνος κυλάει με διαφορετικό ρυθμό σε εξάρτηση με την κίνηση του παρατηρητή και την ένταση της έλξης που ασκεί σε αυτόν η βαρύτητα. Η θεωρία του εγκαταλείπει την αντίληψη ότι ο χώρος και ο χρόνος είναι αυθύπαρκτοι και φθάνει μάλιστα ως το σημείο να δηλώσει ότι «ο χρόνος δεν είναι παρά μια πεισματικά επίμονη ψευδαίσθηση». Παρ’ όλα αυτά ο χωροχρόνος μπορεί να προσφέρει ένα χρήσιμο πλαίσιο αναφοράς για να μετρήσουμε το Σύμπαν – ή, όπως γράφει ο φυσικός Μπράιαν Γκριν στο βιβλίο του «The Fabric of the Cosmos», «ο χωροχρόνος είναι κάτι».
Η δεύτερη οδός οδηγεί στην ιδέα ότι η αλλαγή είναι η θεμελιώδης ιδιότητα του Σύμπαντος και ότι ο χρόνος προκύπτει από τις νοητικές προσπάθειές μας να οργανώσουμε τον μεταβαλλόμενο κόσμο που βλέπουμε γύρω μας. Ο μεγάλος αντίπαλος του Νεύτωνος, ο Γκότφριντ Λάιμπνιτς, προτιμούσε αυτό το είδος ερμηνείας, το οποίο υποδηλώνει ότι ο χρόνος δεν είναι πραγματικός αλλά δημιουργείται μέσα στον εγκέφαλό μας. Βρισκόμαστε λοιπόν απέναντι σε ένα μεγάλο αίνιγμα: είναι ο χρόνος πραγματικός;
Υπάρχει ο χρόνος;
Οι φυσικοί και οι φιλόσοφοι εξακολουθούν να βρίσκονται σε πολύ μεγάλη αντιπαράθεση σχετικά με αυτό το ζήτημα, το οποίο η Κβαντομηχανική μπερδεύει ακόμη περισσότερο. Μια από τις βασικές αιτίες είναι ότι οι απαντήσεις που θα δοθούν θα μπορούσαν να μας οδηγήσουν σε μια «θεωρία των πάντων» η οποία θα εξηγεί όλα τα σωμάτια και τις δυνάμεις της Φύσης.
Υπάρχει όμως και ένα άλλο ερώτημα που ελλοχεύει. Αν ο χρόνος είναι πραγματικός, από πού προήλθε; Ως πρόσφατα οι περισσότεροι φυσικοί θεωρούσαν ότι δημιουργήθηκε στη Μεγάλη Εκρηξη, όταν γεννήθηκαν η ύλη, η ενέργεια και το ίδιο το Διάστημα. Οποιαδήποτε αντίληψη ότι ο χρόνος υπήρχε πριν από τη Μεγάλη Εκρηξη θεωρείτο λανθασμένη. Σήμερα ωστόσο δεν είναι και τόσο βέβαιοι. «Δεν έχουμε λόγο να ισχυριστούμε ότι το Σύμπαν και ο χρόνος ξεκίνησαν στη Μεγάλη Εκρηξη και ότι δεν είχαν κάποιο είδος προϊστορίας» λέει ο Σον Κάρολ του Ινστιτούτου Τεχνολογίας της Καλιφόρνιας στην Πασαντίνα. «Και οι δύο επιλογές βρίσκονται εξίσου στο τραπέζι και προσωπικά είμαι υπέρ της ιδέας ότι το Σύμπαν διαρκεί από πάντα».
Οι θεωρίες των χορδών είναι αυτές που οδήγησαν σε αυτή την επανεκτίμηση των πραγμάτων. Σε αυτές τις υποθετικές προεκτάσεις της θεμελιώδους Φυσικής, η πραγματικότητα αποτελείται από περισσότερες διαστάσεις από τις γνωστές μας τέσσερις. Αν και δεν μπορούμε να αντιληφθούμε άμεσα αυτές τις άλλες σφαίρες, προσφέρουν χώρους για την ύπαρξη εναλλακτικών συμπάντων. Τα σύμπαντα αυτά βλασταίνουν το ένα μέσα από το άλλο σε μια διαρκή αλληλουχία μεγάλων εκρήξεων, κάτι το οποίο σημαίνει ότι το Σύμπαν μας γεννήθηκε από κάποιο άλλο και άρα ο χρόνος υπήρχε πριν από τη δική μας Μεγάλη Εκρηξη.
Η απάντηση στην ακτινοβολία υποβάθρου
Τα προηγούμενα σύμπαντα ενδέχεται να έχουν αφήσει ενδείξεις της ύπαρξής τους μέσα στο δικό μας.
Το 2008 ο κ. Κάρολ και οι συνάδελφοί του υποστήριξαν ότι ιδιομορφίες που παρατηρούνται στην ακτινοβολία που έχει αφήσει πίσω της η Μεγάλη Εκρηξη ίσως αποτελούν την «υπογραφή» προηγούμενων συμπάντων. Πέρυσι ο Ρότζερ Πένροουζ του Πανεπιστημίου της Οξφόρδης και ο Βάχε Γκουρζαντιάν του Πανεπιστημίου του Γερεβάν στην Αρμενία προχώρησαν ακόμη περισσότερο και υποστήριξαν ότι τα κυκλικά μοτίβα σε αυτή την κοσμική ακτινοβολία υποβάθρου (CMB) αποτελούν ένδειξη πρότερων συμπάντων και μεγάλων εκρήξεων. Θα έχουμε μια ευκαιρία να τεστάρουμε αυτές τις ιδέες σε λίγα χρόνια, όταν ο δορυφόρος Planck του Ευρωπαϊκού Οργανισμού Διαστήματος (ESA) θα ολοκληρώσει τον χάρτη της κοσμικής ακτινοβολίας υποβάθρου.
Προς το παρόν απλώς δεν υπάρχει τρόπος να ξεφύγουμε από τη σατανική δυσκολία αυτών των ερωτημάτων, ούτε να μπορέσουμε να συλλάβουμε το βάθος που θα προσφέρουν κάποτε οι απαντήσεις τους στις γνώσεις μας. Τώρα, περισσότερο από ποτέ, θα πρέπει να παραδεχθούμε την άγνοιά μας σχετικά με τον χρόνο.
ΤΟ ΒΕΛΟΣ ΤΟΥ ΧΡΟΝΟΥ
της Amanda Gefter
Προχωρήστε μερικά βήματα προς τα εμπρός, κάντε μεταβολή και γυρίστε ξανά πίσω. Κανένα πρόβλημα. Τώρα αφήστε να περάσουν μερικά δευτερόλεπτα και ύστερα κάντε μεταβολή και προσπαθήστε να γυρίσετε ξανά πίσω μερικά δευτερόλεπτα στον χρόνο. Αδύνατον; Φυσικά. Οπως ξέρουμε πολύ καλά, ο χρόνος, αντίθετα από τον χώρο, έχει μόνο μία κατεύθυνση – κυλάει από το παρελθόν προς το μέλλον και ποτέ αντίστροφα.
Οι φυσικοί νόμοι πάνε μπρος – πίσω
Ολα αυτά φαίνονται σαν να αποτελούν τη φυσική ροή των πραγμάτων, αν όμως κοιτάξετε προσεκτικά στη Φύση θα δείτε ότι δεν είναι έτσι. Μια ενδελεχής έρευνα των νόμων της Φυσικής δεν αποκαλύπτει ένα τέτοιου είδους «βέλος» του χρόνου. Για παράδειγμα, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε τους νόμους της κίνησης του Νεύτωνος για να υπολογίσετε από πού πετάχτηκε μια μπάλα από το παρελθόν, καθώς και το πού θα προσγειωθεί στο μέλλον. Οσον αφορά δε τα σωματίδια, οι νόμοι και οι δυνάμεις που κυβερνούν τη συμπεριφορά τους δεν αλλάζουν αν αντικαταστήσετε το μέλλον με το παρελθόν.
«Το πραγματικά παράξενο είναι ότι οι νόμοι της Φυσικής, οι οποίοι οπωσδήποτε θα πρέπει να είναι υπεύθυνοι γι’ αυτό που βλέπουμε στον κόσμο, μπορούν να λειτουργήσουν εξίσου καλά τόσο προς τα εμπρός όσο και προς τα πίσω στον χρόνο» λέει ο Ντιν Ρικλς, φιλόσοφος της Επιστήμης στο Πανεπιστήμιο του Σίδνεϊ της Αυστραλίας. «Δεν θα έπρεπε να υπάρχει βέλος».
Αν το βέλος του χρόνου δεν υπάρχει στους νόμους της Φυσικής, από πού προέρχεται; Μια σημαντική ένδειξη έρχεται από τις πολύπλοκες αλληλεπιδράσεις μεταξύ μεγάλων αριθμών σωματιδίων. Κάθε αντικείμενο που βλέπετε γύρω σας, συμπεριλαμβανομένου του εαυτού σας, αποτελείται από ένα τεράστιο σύνολο σωματιδίων. Τα σωματίδια αυτά δεν κάθονται απλώς σε ένα σημείο – αλλάζουν διαρκώς θέση και διάταξη.
Η λακκούβα «παγώνει» τον χρόνο;
Σε κάθε μακροσκοπικό σύστημα – ας πούμε, σε μια λακκούβα με νερό ή σε έναν κρύσταλλο πάγου – οι φυσικοί αποδίδουν μια εντροπία. Η εντροπία αντανακλά τον αριθμό των τρόπων με τους οποίους μπορείτε να αναδιατάξετε τα σωματίδια που αποτελούν ένα σύστημα χωρίς να αλλάξετε τη συνολική του εμφάνιση. Μια λακκούβα με νερό μπορεί να φτιαχτεί αν τοποθετήσετε μόρια νερού με έναν τεράστιο αριθμό τρόπων, κάτι το οποίο σημαίνει ότι πρόκειται για ένα σύστημα υψηλής εντροπίας. Ενας κρύσταλλος πάγου, από την άλλη πλευρά, πρέπει να έχει πολύ συγκεκριμένη διάταξη και επειδή οι τρόποι για να επιτευχθεί αυτό είναι λιγότεροι, έχει χαμηλή εντροπία.
Από την άποψη της καθαρής στατιστικής τα συστήματα με υψηλή εντροπία είναι πιθανότερα απ’ ό,τι αυτά με χαμηλή εντροπία, εφόσον οι τρόποι με τους οποίους μπορούν να παραχθούν είναι πολύ περισσότεροι. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο σε θερμοκρασίες που είναι αρκετά υψηλές ώστε να επιτρέψουν στα μόρια να πάρουν νέες θέσεις θα δείτε πάντα τον πάγο να μετατρέπεται σε νερό, ενώ δεν θα δείτε ποτέ μια λακκούβα με νερό να κρυσταλλοποιείται αυθόρμητα σε πάγο. Αντιθέτως, αν παρακολουθούσατε μια ταινία και βλέπατε μια σκηνή όπου μια λακκούβα με νερό ξαφνικά παγώνει σε μια ζεστή ημέρα θα υποθέτατε ότι η ταινία παιζόταν αντίστροφα – ότι ο χρόνος κινούνταν προς τα πίσω.
Αν και η εντροπία αποτελεί ένα στατιστικό και όχι θεμελιώδες φαινόμενο, αυτή είναι αρκετή για να οδηγήσει στη γέννηση ενός σημαντικού στυλοβάτη της Φυσικής: του δεύτερου νόμου της Θερμοδυναμικής. Σύμφωνα με αυτόν τον νόμο, η εντροπία του Σύμπαντος δεν μπορεί ποτέ να μειωθεί. Και εδώ, μπορεί να σκεφθείτε, βρίσκεται το κλειδί για το βέλος του χρόνου – η σταθερή πορεία από τη χαμηλή εντροπία στην υψηλή είναι αυτό το οποίο αντιλαμβανόμαστε ως το πέρασμα από το παρελθόν στο μέλλον.
Μακάρι τα πράγματα να ήταν τόσο εύκολα. Δυστυχώς ο δεύτερος νόμος δεν εξηγεί στην πραγματικότητα το βέλος του χρόνου. Απλώς λέει ότι οι καταστάσεις υψηλής εντροπίας είναι πιο πιθανές από τις καταστάσεις χαμηλής εντροπίας. Ο χρόνος δεν εμφανίζεται πουθενά, κάτι το οποίο σημαίνει ότι ο κόσμος σε πέντε λεπτά από τώρα θα έχει πιθανότατα υψηλότερη εντροπία, αλλά το ίδιο θα είχε και ο κόσμος πριν από πέντε λεπτά.
Γιατί το Σύμπαν δεν είναι πληκτικό
Ο μόνος τρόπος για να εξηγήσουμε το βέλος του χρόνου λοιπόν είναι να θεωρήσουμε ότι το Σύμπαν απλώς έτυχε να ξεκινήσει από μια κατάσταση εξαιρετικά απίθανα χαμηλής εντροπίας. Αν αυτό δεν συνέβαινε, ο χρόνος θα είχε κολλήσει και τίποτε ενδιαφέρον, όπως εμείς, δεν θα είχε προκύψει ποτέ. «Το βέλος του χρόνου εξαρτάται από το γεγονός ότι το Σύμπαν ξεκίνησε από μια πολύ ιδιόμορφη κατάσταση» λέει ο φυσικός Κάρλο Ροβέλι του Κέντρου Θεωρητικής Φυσικής στη Μασσαλία της Γαλλίας. «Αν είχε ξεκινήσει σε μια τυχαία κατάσταση δεν θα υπήρχε τίποτε για να ξεχωρίζουμε το μέλλον από το παρελθόν».
Πράγματι, η παρατήρηση αποδεικνύει ότι το Σύμπαν ξεκίνησε σε μια κατάσταση χαμηλής εντροπίας. Η ακτινοβολία που έχει απομείνει από τη Μεγάλη Εκρηξη προσφέρει ένα στιγμιότυπο του Σύμπαντος σε βρεφικό στάδιο. Δείχνει ότι κοντά στη στιγμή της έναρξης του χρόνου η ύλη και η ακτινοβολία είχαν εξαπλωθεί υπερβολικά ομαλά στο Διάστημα. Εκ πρώτης όψεως αυτό μοιάζει με κατάσταση υψηλής εντροπίας – ώσπου όμως να λάβουμε υπόψη τη βαρύτητα.
Η βαρύτητα πάντα θέλει να στριμώχνει τα πράγματα μαζί, επομένως σε ένα σύστημα που κυβερνάται από τη βαρύτητα μια μαύρη τρύπα αποτελεί μια πολύ πιο πιθανή κατάσταση και έχει υψηλότερη εντροπία από μια ομαλή κατανομή. Αυτή η χαμηλής εντροπίας ομαλότητα είναι εκπληκτικά απίθανη – πώς λοιπόν σταθήκαμε τόσο τυχεροί; «Αν μπορέσουμε να εξηγήσουμε το παρελθόν της χαμηλής εντροπίας, τότε θα έχουμε σε μεγάλο βαθμό λύσει το πρόβλημα του βέλους του χρόνου» λέει ο κ. Ρικλς.
Πληθωριστικά διλήμματα
Οι κοσμολόγοι έχουν μια ερμηνεία για την ομαλότητα που βλέπουμε στον νεογέννητο κόσμο. Στο πρώτο κλάσμα ενός δευτερολέπτου μετά την έναρξη του χρόνου το Σύμπαν υπέστη μια σύντομη αλλά δραματική έκρηξη επέκτασης, γνωστή ως «πληθωρισμός», η οποία τέντωσε τον χώρο σαν φύλλο από λάστιχο ισιώνοντας κάθε «ζαρωματιά» του.
Ο πληθωρισμός φαίνεται ότι έλυσε το δίλημμα. Αν το εξετάσουμε καλύτερα όμως, απλώς «σπρώχνει» το πρόβλημα πιο πίσω. Για να γίνει ο πληθωρισμός με τον κατάλληλο τρόπο ώστε να παραγάγει το Σύμπαν μας το πεδίο που τον κινούσε, γνωστό ως πληθωριστικό πεδίο, θα πρέπει να είχε ορισμένες αξιοσημείωτα απίθανες ιδιότητες. Ετσι, ενώ το πληθωριστικό πεδίο εξηγεί το μυστήριο του χαμηλής εντροπίας Σύμπαντος, αυτό το ίδιο έχει χαμηλή εντροπία. Πώς απαντούν οι φυσικοί σε αυτό;
Μια πιθανότητα είναι ο πληθωρισμός να μη συντελείται μόνο μία φορά. Ας πούμε ότι το πληθωριστικό πεδίο ξεκίνησε σε μια χαοτική κατάσταση υψηλής εντροπίας – ένα πολύ πιθανότερο σενάριο – έτσι ώστε οι ιδιότητές του να διαφέρουν από μέρος σε μέρος. Ο πληθωρισμός χαμηλής εντροπίας που οδήγησε στο ομαλό Σύμπαν μας και άρα στο βέλος του χρόνου μας θα ήταν σε αυτή την περίπτωση μόνο μια τυχαία κουκκίδα σε ένα μεγαλύτερο πεδίο υψηλής εντροπίας. Κάποια κομμάτια αυτού του πεδίου θα είχαν τις κατάλληλες συνθήκες για να παραγάγουν ένα σύμπαν σαν το δικό μας, ενώ άλλα θα παρέμειναν στείρα ή θα παρήγαν άλλα σύμπαντα.
Λύση το πολυσύμπαν
Στην πραγματικότητα η Φυσική του πληθωριστικού πεδίου εγγυάται ότι υπάρχουν πάντα αρκετά υπολείμματα για τη δημιουργία περισσότερων συμπάντων – οδηγώντας αναπόφευκτα σε ένα άπειρο πολυσύμπαν.
Αρκετά στοιχεία τώρα συγκλίνουν προς το πολυσύμπαν, οδηγώντας πολλούς κοσμολόγους στο να αρχίσουν να παίρνουν την ιδέα στα σοβαρά. Σε ένα πολυσύμπαν κάποια σύμπαντα θα έχουν βέλη χρόνου ενώ πολύ περισσότερα δεν θα έχουν. Δεν θα πρέπει να μας εκπλήσσει το γεγονός ότι βρισκόμαστε σε ένα που έχει, εφόσον φαίνεται ότι αυτό είναι το μοναδικό είδος σύμπαντος που μπορεί να οδηγήσει στη ζωή. «Αυτό είναι το αγαπημένο μου σενάριο» λέει ο Σον Κάρολ, φυσικός στο Ινστιτούτο Τεχνολογίας της Καλιφόρνιας στην Πασαντίνα. «Ακόμη δεν έχει πιάσει εντελώς, ελπίζω όμως ότι σύντομα όλοι θα πιστεύουν ότι είναι απόλυτα προφανές».
Ακόμη όμως και αν το πολυσύμπαν μπορεί να εξηγήσει το βέλος του χρόνου, πολλά μυστήρια παραμένουν άλυτα. Για παράδειγμα, πώς συνάδει ο δεύτερος νόμος προς την κβαντική φύση του Σύμπαντος; Τα κβαντικά συστήματα φαίνονται να επιδεικνύουν ένα δικό τους βέλος, περιγράφονται πάντα από υπερθέσεις πιθανών καταστάσεων μέχρις ότου μια μέτρηση μυστηριωδώς επιλέξει μια μοναδική κατάσταση – διαδικασία η οποία φαίνεται να είναι μη αναστρέψιμη. Η Νευροεπιστήμη θέτει επίσης τα δικά της μυστήρια: γιατί ο ανθρώπινος εγκέφαλος θυμάται μόνο το παρελθόν και όχι το μέλλον;
«Η κατανόησή μας για το πώς το βέλος του χρόνου εκδηλώνεται πραγματικά σε διάφορες περιστάσεις – στην εξέλιξη, στη γήρανση, στη μνήμη, στην αιτιότητα, στην πολυπλοκότητα – εξακολουθεί να περιορίζεται από ένα ευρύ φάσμα αναπάντητων ερωτημάτων» λέει ο κ. Κάρολ.
Ας ελπίσουμε ότι οι φυσικοί θα έχουν περισσότερες απαντήσεις στο μέλλον – υπό την προϋπόθεση φυσικά ότι κάτι τέτοιο υπάρχει.
ΘΑ ΤΑΞΙΔΕΨΟΥΜΕ ΣΤΟΝ ΧΡΟΝΟ;
του Μarcus Chown
Εύκολα μπορεί να πει κανείς ότι το ταξίδι στον χρόνο ανήκει μόνο στη σφαίρα της επιστημονικής φαντασίας. Στο κάτω κάτω ο Χ. Τζ. Γουέλς έγραψε τη «Μηχανή του χρόνου» στα τέλη του 19ου αιώνα και ακόμη κανένας δεν έχει φτιάξει μια τέτοια μηχανή που να λειτουργεί. Μην απογοητεύεστε ωστόσο: εξακολουθούμε να κάνουμε ανακαλύψεις που ίσως μας δείξουν τον δρόμο προς τα εμπρός – ή προς τα πίσω.
Το ταξίδι στον χρόνο είναι εγγενές στις βασικές αρχές της Γενικής Σχετικότητας. Η θεωρία του Αϊνστάιν προβλέπει ότι ο χρόνος κυλάει πιο αργά σε ισχυρή βαρύτητα, επομένως γερνάτε πιο αργά αν ζείτε σε μια μονοκατοικία από ό,τι σε έναν ουρανοξύστη: όταν βρίσκεστε πιο κοντά στο έδαφος, βρίσκεστε σε οριακά ισχυρότερη βαρύτητα. Για να φτιάξετε λοιπόν μια μηχανή του χρόνου, πρέπει απλώς να συνδέσετε δύο περιοχές στις οποίες ο χρόνος κυλάει με διαφορετική ταχύτητα.
Ας πάρουμε ως παράδειγμα τη Γη και την άμεση εγγύτητα μιας μαύρης τρύπας, όπου η ισχυρή βαρύτητα κάνει τον χρόνο να κυλά υπερβολικά αργά. Ας πούμε ότι θέτετε σε λειτουργία δύο ρολόγια στα δύο αυτά σημεία τη Δευτέρα. Οταν φθάσει η Παρασκευή στη Γη, στη μαύρη τρύπα θα είναι ακόμη Τετάρτη. Αν λοιπόν μπορούσατε να ταξιδέψετε στιγμιαία από τη Γη κοντά στη μαύρη τρύπα, θα ταξιδεύατε από την Παρασκευή πίσω στη Δευτέρα. Και να το – ταξίδι στον χρόνο!
Σκουληκότρυπες: κάτι σαν το μετρό;
Το ερώτημα είναι: Μπορείτε; Ναι – κατ’ αρχήν. Σύμφωνα με την κβαντική θεωρία η δομή του χωροχρόνου αποτελείται από ένα κουβάρι από υπο-μικροσκοπικές συντομεύσεις που ενώνουν τον χώρο και τον χρόνο και είναι γνωστές ως σκουληκότρυπες. Αν κάνατε λίγα βήματα μέσα σε ένα τέτοιο τούνελ, μπορεί να βγαίνατε έτη φωτός μακριά, στην άλλη πλευρά του Γαλαξία, ή μερικά χρόνια πίσω στο παρελθόν ή μπροστά στο μέλλον. Είναι πιθανό τα σωματίδια-φαντάσματα που ονομάζονται νετρίνα να επιτελούν ήδη ένα τέτοιο κατόρθωμα.
Για εμάς τους υπόλοιπους ωστόσο θα πρέπει προηγουμένως να λυθούν μερικά πρακτικά προβλήματα. Για να χρησιμοποιήσετε μια σκουληκότρυπα για ένα ταξίδι στον χρόνο, αυτή θα πρέπει να ενώνει τους χρόνους και τα μέρη ανάμεσα στα οποία θέλετε να ταξιδέψετε: αυτό σημαίνει ότι θα πρέπει με κάποιον τρόπο να συνδέσετε τη μία άκρη της στην κοντινότερη μαύρη τρύπα.
Ακόμη και αν το καταφέρετε, θα εξακολουθήσετε να έχετε κάποια θέματα: θα πρέπει να μεγεθύνετε την κβαντικής κλίμακας σκουληκότρυπα σε μικροσκοπικό μέγεθος και να βρείτε έναν τρόπο να διατηρήσετε την είσοδο και την έξοδό της ανοιχτές. Πράγμα δύσκολο, αφού οι σκουληκότρυπες είναι καταληκτικά ασταθείς και κλείνουν μέσα σε κλάσματα δευτερολέπτου. Για να τις κρατήσετε ανοιχτές, θα χρειαστείτε ένα υποθετικό είδος ύλης με απωθητική βαρύτητα. Δεν γνωρίζουμε αν υπάρχει τέτοια εξωτική ύλη με αρκετή ισχύ. Αυτό όμως το οποίο γνωρίζουμε είναι ότι για να δημιουργηθεί μια σήραγγα με στόμιο διαμέτρου περίπου ενός μέτρου – αρκετά πλατύ δηλαδή ώστε να μπορεί να ταξιδέψει κάποιος μέσα από αυτό – θα πρέπει να χρησιμοποιήσετε τη συνολική ενέργεια που παράγει ένα μεγάλο ποσοστό των άστρων στον γαλαξία μας σε έναν χρόνο.
Παρά την τόση προσπάθεια ωστόσο μια τέτοια μηχανή δεν θα μας πήγαινε ποτέ πίσω στις μεγάλες στιγμές της Ιστορίας. Αν βρούμε μια σκουληκότρυπα, αυτή θα είναι εξ ορισμού η πρώτη στιγμή του παρελθόντος στην οποία θα μπορούν να φθάσουν οι ταξιδιώτες του χρόνου. Αν λοιπόν ονειρεύεστε να πάτε για σαφάρι δεινοσαύρων, έχετε μόνο μία επιλογή: βρείτε μια μηχανή του χρόνου που άφησαν κάποιοι εξωγήινοι στη Γη πριν από τουλάχιστον 65 εκατομμύρια χρόνια.
Το «παράδοξο του παππού»
Παρ’ όλα αυτά μπορούμε να κάνουμε μερικά ενδιαφέροντα πράγματα με τη δική μας μηχανή του χρόνου. Από τη στιγμή που θα τη φτιάξουμε, για παράδειγμα, οι μελλοντικοί πολιτισμοί θα μπορούν να έρχονται πίσω και να μας επισκέπτονται. Αυτό ανοίγει μια ενδιαφέρουσα προοπτική: μπορεί κάποιος να έρθει πίσω και να σκοτώσει έναν πρόγονό του, κάνοντας αδύνατη τη δική του ύπαρξη; Αυτή είναι μια από τις διασημότερες σπαζοκεφαλιές του ταξιδιού στον χρόνο, το λεγόμενο «παράδοξο του παππού». Και φαίνεται ότι η κβαντική φυσική μπορεί να έχει μιαν απάντηση.
Χρόνια τώρα οι κβαντικοί φυσικοί «τηλεμεταφέρουν» σωματίδια αντιγράφοντας τις πληροφορίες που περιγράφουν ένα σωματίδιο και επικολλώντας τες σε ένα άλλο, πιο μακρινό. Τον περασμένο Ιανουάριο ο Σεθ Λόιντ του Ινστιτούτου Τεχνολογίας της Μασαχουσέτης και ο Εφραίμ Στάινμπεργκ του Πανεπιστημίου του Τορόντο έδειξαν ότι οι κανόνες της κβαντομηχανικής επιτρέπουν αυτό το είδος της τηλεμεταφοράς όχι μόνο στον χώρο αλλά και στον χρόνο. Επειδή οι κβαντικές καταστάσεις σωματιδίων όπως τα φωτόνια και τα ηλεκτρόνια επηρεάζονται από τις μετρήσεις που θα γίνουν στο μέλλον τους, το ταξίδι στον χρόνο είναι φυσιολογικό στον κβαντικό κόσμο.
Τα πειράματα του Λόιντ και του Στάινμπεργκ έδειξαν ότι, τουλάχιστον με τα φωτόνια, η μηχανική του ταξιδιού στον χρόνο συνωμοτεί ώστε να διατηρήσει τις οικείες έννοιες του αιτίου και του αιτιατού. Στέλνουν τα φωτόνια να ταξιδέψουν πίσω στον χρόνο και στη συνέχεια αντιστρέφουν την πολικότητά τους. Αυτή η αντιστροφή αντιστοιχεί με την είσοδο του φωτονίου σε μια κατάσταση η οποία σημαίνει ότι αρχικά δεν θα μπορούσε να είχε ταξιδέψει πίσω στον χρόνο: η νέα κατάσταση «σκοτώνει» την προηγούμενη. Εξαιτίας των πιθανοτήτων που εμπλέκονται στις κβαντικές μετρήσεις, υπήρχε πάντα μια περίπτωση κάποια από τις δύο διαδικασίες να μη συνέβαινε. Ο Λόιντ και ο Στάινμπεργκ διαπίστωσαν πως όταν στέλνουν το φωτόνιο να σκοτώσει τον «παππού» του είτε το ταξίδι στον χρόνο είτε η αντιστροφή της πολικότητας πάντοτε αποτύγχαναν.
Αυτό είναι ένα παράδειγμα αυτού που ο Στίβεν Χόκινγκ του Πανεπιστημίου του Κέιμπριτζ αποκαλεί χρονολογική προστασία. Οπως δείχνει επίσης η δυσκολία της κατασκευής μιας μηχανής του χρόνου μέσω σκουληκότρυπας, οι νόμοι της Φυσικής φαίνονται αποφασισμένοι να διατηρήσουν τους κανόνες του αιτίου και του αιτιατού της κοινής λογικής. Παρ’ όλα αυτά η πόρτα για το ταξίδι στον χρόνο εξακολουθεί να παραμένει ερμητικά… ανοιχτή.
ΤΟ ΑΚΡΙΒΕΣΤΕΡΟ ΡΟΛΟΪ ΣΤΟΝ ΚΟΣΜΟ
του Richard Webb
Από το 1955, όταν ο Λούις Εσεν και ο Τζακ Πάρι του Εθνικού Φυσικού Εργαστηρίου (NPL) της Βρετανίας στο Τέντινγκτον παρουσίασαν το πρώτο ατομικό ρολόι – το οποίο μετρούσε τον χρόνο με ακρίβεια 0,0001 δευτερολέπτων την ημέρα –, μεταγενέστερα ρολόγια, ακριβέστερα κατά ακόμη μικρότερα κλάσματα του δευτερολέπτου, έχουν φέρει τον κόσμο σε καλύτερο συγχρονισμό. Σήμερα το δευτερόλεπτο ορίζεται με έναν αριθμό – 9.192.631.770, για να είμαστε ακριβείς – ατομικών μεταπτώσεων στο καίσιο.
Το ρεκόρ του ακριβέστερου ρολογιού εναλλάσσεται από καιρού εις καιρόν ανάμεσα σε διάφορα εθνικά μετρολογικά εργαστήρια, από τον περασμένο Αύγουστο όμως έχει επανέλθει στο NPL. Το ρολόι του βρετανικού εργαστηρίου, το NPL-CsF2, λειτουργεί ωθώντας έναν πίδακα ατόμων καισίου προς τα επάνω και μετρώντας τις μεταπτώσεις τους καθώς ανεβοκατεβαίνουν για να αντισταθμίσουν την επίδραση της βαρύτητας. Αν «χτυπούσε» από την εποχή της εξαφάνισης των δεινοσαύρων, πριν από 65 εκατομμύρια χρόνια, θα «έχανε» μόλις περίπου μισό δευτερόλεπτο.
Μια νέα γενιά συσκευών, όπως το ρολόι ιόντων στροντίου του NPL, θεωρείται ακόμη ακριβέστερη. Εν τω μεταξύ ένα ρολόι ιόντων αλουμινίου στο Εθνικό Ινστιτούτο Μέτρων και Τεχνολογίας των Ηνωμένων Πολιτειών στο Μπόλντερ του Κολοράντο θα ήταν εκτός συγχρονισμού μόνο κατά 4 δευτερόλεπτα αν λειτουργούσε από την εποχή της Μεγάλης Εκρηξης.
Ο ΜΕΤΡΟΝΟΜΟΣ ΤΟΥ ΣΩΜΑΤΟΣ
της Linda Geddes
Στο Λύκειο Monkseaton στο Τάινσαϊντ της Βρετανίας έχει καταγραφεί πολύ μεγάλη πρόοδος το τελευταίο έτος. Οι απουσίες έχουν μειωθεί, η προσέλευση των μαθητών γίνεται στην ώρα της και τα αποτελέσματα στις εξετάσεις έχουν φθάσει στο ζενίθ. Ο διευθυντής του σχολείου Πολ Κέλεϊ δεν μπορεί να αποδώσει αυτές τις επιτυχίες στον καλύτερο τρόπο διδασκαλίας ή στην επιβολή αυστηρότερης πειθαρχίας. Απλώς αποφάσισε να ανοίγει το σχολείο στις 10 π.μ. αντί για τις 9 π.μ.
Εφηβοι-κουκουβάγιες
Η αλλαγή αυτή έγινε προκειμένου να συγχρονιστεί η σχολική ημέρα με το βιολογικό ρολόι των μαθητών. Οι έφηβοι είναι γνωστό ότι μοιάζουν με «κουκουβάγιες», προτιμώντας να μένουν ξύπνιοι ως τις πρώτες πρωινές ώρες και να κοιμούνται ως το μεσημέρι. Αυτό δεν αποτελεί αποκλειστικώς δικό τους σφάλμα: η φυσική καθυστέρηση στην έκκριση της ορμόνης μελατονίνης μεταφέρει τους «δείκτες» του βιολογικού τους ρολογιού αρκετές ώρες πίσω. Το σχολείο Monkseaton ευθυγραμμίζοντας τη σχολική ημέρα με αυτούς τους βιολογικούς ρυθμούς αποφεύγει το να διδάσκονται οι έφηβοι τα μαθήματά τους όταν ο εγκέφαλός τους μισοκοιμάται.
Στον σύγχρονο κόσμο οι ζωές μας υπαγορεύονται σε μεγάλο βαθμό από τον χρόνο. Ακόμη όμως και χωρίς ρολόγια, προγράμματα και ημερολόγια, το σώμα μας ακολουθεί τον χτύπο του εσωτερικού ρολογιού μας, που δεν είναι άλλο από τους κιρκαδικούς ρυθμούς. Κατά τη διάρκεια του 24ωρου βιώνουμε κύκλους φυσικών και νοητικών αλλαγών, οι οποίες πιστεύεται ότι προετοιμάζουν τον εγκέφαλο και το σώμα μας ώστε να αντεπεξέρχονται στα διαφορετικά καθήκοντα που έχουμε να φέρουμε εις πέρας σε διαφορετικές ώρες μέσα στην ημέρα.
Δεν είμαστε ίδιοι πρωί και βράδυ…
Ο πιο εμφανής από αυτούς τους κύκλους είναι εκείνος του ύπνου και του ξύπνου, υπάρχουν όμως και πολλοί άλλοι. Οι κιρκαδικοί ρυθμοί επηρεάζουν τα πάντα· από το πώς αποδίδουμε σε φυσικά και πνευματικά καθήκοντα ως το σε ποιες ώρες της ημέρας είναι πιο αποτελεσματικά τα φάρμακα. «Δεν είμαστε ο ίδιος οργανισμός το μεσημέρι και τα μεσάνυχτα» λέει ο Ράσελ Φόστερ, που μελετά τους κιρκαδικούς ρυθμούς στο Πανεπιστήμιο της Οξφόρδης.
Ο κύριος «διακόπτης» των κιρκαδικών ρυθμών είναι ένα μικροσκοπικό τμήμα εγκεφαλικού ιστού που ονομάζεται υπερχιασματικός πυρήνας (SCN) και βρίσκεται λίγο επάνω από τα οπτικά νεύρα. Αυτό το βιολογικό ρολόι συλλέγει πληροφορίες σχετικά με το φως από τον αμφιβληστροειδή χιτώνα του ματιού και τις αναμεταδίδει στο υπόλοιπο σώμα μέσω νευρικών παλμών και ορμονών.
Μεταξύ αυτών είναι η ορμόνη του ύπνου μελατονίνη και το «αντίπαλον» δέος της, η ορεξίνη. Ο SCN επιβάλλει επίσης τους ρυθμούς του στη λειτουργία του ανοσοποιητικού συστήματος, στην πέψη, στην κυτταρική διαίρεση, στη θερμοκρασία του σώματος κ.ά. Το μοτίβο της δραστηριότητάς του επαναπροσδιορίζεται κάθε ημέρα από το φως, γεγονός που επηρεάζει την έκφραση «γονιδίων-ρολογιών» των οποίων η δραστηριότητα ακολουθεί έναν 24ωρο κύκλο.
Ο SCN δεν είναι όμως η αρχή και το τέλος του βιολογικού μας ρολογιού. Πολλά από τα κύτταρα του ανθρώπινου σώματος περιέχουν δικά τους εσωτερικά ρολόγια τα οποία φθάνουν στο ζενίθ και στο ναδίρ της λειτουργίας τους μέσα στην ημέρα. Για παράδειγμα, κύτταρα του ανοσοποιητικού συστήματος που προκαλούν φλεγμονές και ονομάζονται σιτευτικά είναι πιο δραστήρια νωρίς το πρωί, γεγονός που ίσως εξηγεί για ποιον λόγο διαταραχές του ανοσοποιητικού συστήματος όπως το άσθμα εκδηλώνονται με εντονότερα συμπτώματα κατά τις πρωινές ώρες. Και τα δερματικά κύτταρα φαίνεται να έχουν κιρκαδικούς ρυθμούς καθώς πολλαπλασιάζονται τη νύχτα και παράγουν περισσότερα έλαια κατά τη διάρκεια της ημέρας, ενώ το ίδιο φαίνεται να συμβαίνει και με τα κύτταρα του στομάχου που εκκρίνουν την ορμόνη της πείνας γκρελίνη.
Ο μαέστρος του οργανισμού
Αυτά τα επί μέρους εσωτερικά ρολόγια δεν είναι πλήρως ανεξάρτητα από το «μεγάλο ρολόι» του οργανισμού. Ο SCN μοιάζει σαν τον διευθυντή μιας ορχήστρας, παράγοντας ένα σήμα το οποίο καθοδηγεί το… παίξιμο των μουσικών. «Εάν κάποιος πυροβολήσει τον μαέστρο, τα μέλη της ορχήστρας θα συνεχίσουν να παίζουν, ωστόσο το καθένα με τον δικό του ρυθμό με αποτέλεσμα να χαθεί η αρμονία του συνόλου» αναφέρει ο Φόστερ. Ατομα των οποίων ο SCN σταματά να λειτουργεί εξαιτίας τραυματισμού ή ασθένειας χάνουν τον τακτικό 24ωρο κύκλο τους.
Δεν προκαλεί έκπληξη το γεγονός ότι τόσο η φυσική όσο και η νοητική μας κατάσταση εμφανίζουν μεγάλες διακυμάνσεις ανάλογα με την ώρα της ημέρας. Για παράδειγμα, η θερμοκρασία του πυρήνα του σώματος είναι στο χαμηλότερο σημείο της γύρω στις 4.30 π.μ., αυξάνεται κατά τη διάρκεια της ημέρας και φθάνει στο ανώτατο σημείο της γύρω στις 7 μ.μ. Και τα επίπεδα της αδρεναλίνης αυξομειώνονται κατά τη διάρκεια της ημέρας.
Οι αλλαγές αυτές επιδρούν στο πώς αποδίδουμε σε διαφορετικά καθημερινά καθήκοντα. «Υπάρχουν αρκετά στοιχεία που μαρτυρούν ότι οι κιρκαδικοί ρυθμοί ορίζουν πολλές πτυχές των ανθρώπινων επιδόσεων, συμπεριλαμβανομένων των αθλητικών» αναφέρει ο Τζιμ Γουότερχαους από το Πανεπιστήμιο Liverpool John Moores στη Βρετανία. Καθώς η θερμοκρασία του σώματος και τα επίπεδα της αδρεναλίνης ανεβαίνουν το απόγευμα, οι φυσικές επιδόσεις τείνουν να βελτιώνονται. Την ίδια στιγμή όμως η ικανότητα να φέρνουμε εις πέρας πολύπλοκες πνευματικές «αποστολές», όπως η λήψη δύσκολων αποφάσεων, μειώνεται όσο περνούν οι ώρες της ημέρας.
Δεν ακολουθούν όμως όλοι οι άνθρωποι το ίδιο μοτίβο. Ορισμένοι είναι πρωινοί τύποι, που σημαίνει ότι προτιμούν να ξυπνούν νωρίς και να κοιμούνται επίσης νωρίς το βράδυ, ενώ άλλοι είναι βραδινοί τύποι, δυσκολεύονται δηλαδή να λειτουργήσουν το πρωί, αλλά «μεγαλουργούν» τη νύχτα. Αυτοί οι «χρονότυποι» προσδιορίζονται σε μεγάλο βαθμό από τα γονίδια, ενώ το μεγαλύτερο μέρος του πληθυσμού βρίσκεται κάπου ανάμεσα στις δύο κατηγορίες.
Στο απώτατο άκρο αυτού του φάσματος υπάρχουν κάποια άτομα με μια σπάνια αλλά θεραπεύσιμη διαταραχή που ονομάζεται οικογενές σύνδρομο προηγμένης φάσης ύπνου (familial advanced sleep-phase syndrome, FASPS). Τα συγκεκριμένα άτομα ξυπνούν τις πρώτες πρωινές ώρες και κοιμούνται πολύ νωρίς το βράδυ. Γνωρίζουμε πλέον ότι το σύνδρομο FASPS προκαλείται από μία και μόνο μετάλλαξη σε ένα γονίδιο που ονομάζεται ΡΕR2 και το οποίο είναι ένα από τα «χρονογονίδια» που είναι υπεύθυνα για το «κούρδισμα» του SCN.
Μπορούμε να κουρδιστούμε;
Μπορεί επίσης κάποιος να… βάλει μπροστά το ρολόι τού οργανισμού του μέσω της έκθεσης σε έντονο φως νωρίς το πρωί, αν και πρώιμα ερευνητικά στοιχεία μαρτυρούν ότι το βιολογικό ρολόι κάποιων ανθρώπων αντιστέκεται περισσότερο στο «κούρδισμα» σε σύγκριση με άλλους, αναφέρει ο Στίβεν Μπράουν του Πανεπιστημίου της Ζυρίχης στην Ελβετία. Αυτό μπορεί να εξηγήσει γιατί κάποιοι άνθρωποι είναι πιο επιρρεπείς στο τζετ λαγκ και τους είναι πιο δύσκολο να προσαρμοστούν στην εργασία σε βάρδιες σε σύγκριση με άλλους.
Και η ηλικία μπορεί να προκαλέσει βαθιές αλλαγές στο βιολογικό ρολόι. Τα πιο ηλικιωμένα άτομα συνηθίζουν να κοιμούνται λιγότερο και να ξυπνούν νωρίτερα. Ο Μπράουν και οι συνεργάτες του ανακάλυψαν μάλιστα πρόσφατα έναν παράγοντα στο αίμα ηλικιωμένων ατόμων ο οποίος παρεμβαίνει στους κιρκαδικούς ρυθμούς των δερματικών κυττάρων κάνοντας τα κύτταρα να «ξυπνούν» νωρίτερα, όπως αναφέρουν σε δημοσίευσή τους που έγινε στην επιθεώρηση «Proceedings of the National Academy of Sciences».
Αυτή η ανακάλυψη μαρτυρεί ότι είναι ίσως πιθανόν να αναπτύξουμε φάρμακα που θα μετατρέπουν τις «κουκουβάγιες» σε «πετεινούς» και το αντίστροφο. «Κάτι τέτοιο θα ήταν χρήσιμο όχι μόνο για τα γηραιότερα άτομα, αλλά και για εκείνους που εργάζονται σε βάρδιες καθώς και για όσους πάσχουν από σύνδρομα ύπνου» σημειώνει ο Μπράουν. Ακόμη και αν αυτό συμβεί μην ελπίζετε πάντως ότι οι νυσταγμένοι έφηβοι θα αποκτήσουν κάποια ημέρα μάτι-«γαρίδα» στις 9 το πρωί.
ΧΡΟΝΟΥ ΑΙΣΘΗΣΗ
της Linda Geddes
Μπορείτε να μετρήσετε πέντε δευτερόλεπτα από μέσα σας; Το πιθανότερο είναι ότι αν το κάνατε και ελέγχατε το πώς τα πήγατε με ένα χρονόμετρο, θα ήσασταν πολύ κοντά στην πραγματικότητα. Εχετε όμως ποτέ αναρωτηθεί πώς ο εγκέφαλός σας κάνει αυτόν τον μεγάλο άθλο;
Η αντίληψη του χρόνου αποτελεί ένα από τα μεγαλύτερα και διαρκή μυστήρια σχετικά με τον εγκέφαλο. Ενώ κατανοούμε καλά τη μέτρηση του χρόνου σε κλίμακα χιλιοστών του δευτερολέπτου η οποία αφορά τις λεπτές κινήσεις, καθώς και σε ό,τι αφορά τους κιρκαδικούς ρυθμούς του 24ωρου κύκλου, το πώς αντιλαμβανόμαστε συνειδητά το πέρασμα των δευτερολέπτων και των λεπτών – το πώς δηλαδή χρονομετρούμε τα διαστήματα – παραμένει ένα πεδίο ομιχλώδες.
Χρόνος – ακορντεόν
Μια πλήρης θεωρία για την αντίληψη του χρόνου θα πρέπει να δίνει την εξήγηση στο γιατί ο χρόνος είναι τόσο… ελαστικός. Η κοκαΐνη, οι αμφεταμίνες και η νικοτίνη έχει φανεί ότι επιταχύνουν την αντίληψη του χρόνου, ενώ ορισμένα αντιψυχωσικά φάρμακα την επιβραδύνουν. Ολες αυτές οι ουσίες παρεμβαίνουν στην παραγωγή του νευροδιαβιβαστή ντοπαμίνη. Ατομα με διαταραχές στο σύστημα παραγωγής της ντοπαμίνης, όπως οι ασθενείς με νόσο του Πάρκινσον ή σχιζοφρένεια, εμφανίζουν επίσης προβλήματα στην αντίληψη του χρόνου.
Ο χρόνος μπορεί να… επιμηκυνθεί ή να… συρρικνωθεί και με άλλους τρόπους. Φαίνεται ότι επιβραδύνεται όταν φοβόμαστε, ενώ «κυλά σαν νερό» όταν διασκεδάζουμε. Ο χρόνος φαίνεται να περνά πιο γρήγορα όσο γερνάμε.
Το κλειδί σε αυτούς τους γρίφους ίσως κρύβεται στο πώς σκεφτόμαστε ότι αντιλαμβανόμαστε τον χρόνο. «Εχουμε την ψευδαίσθηση ότι ο χρόνος είναι ένα μόνο πράγμα, ωστόσο μπορούμε να πάρουμε διαφορετικές πτυχές του χρόνου και να τις διαχειριστούμε ξεχωριστά από τις υπόλοιπες» αναφέρει ο Ντέιβιντ Ιγκλμαν από το Κολέγιο Ιατρικής Μπέιλορ στο Χιούστον του Τέξας. Αυτό πιθανώς σημαίνει ότι και η αντίληψη που έχουμε για τον χρόνο αποτελείται από πολλές παραμέτρους.
Το πείραμα της ελεύθερης πτώσης
Ισως η καλύτερη εξήγηση σχετικά με τους διαφορετικούς τρόπους με τους οποίους αντιλαμβανόμαστε τον χρόνο μπορεί να δοθεί μέσα από ένα πείραμα στο οποίο ο Ιγκλμαν έπεισε εθελοντές να πέσουν με την πλάτη σε ένα δίχτυ ασφαλείας που βρισκόταν 30 μέτρα πιο κάτω. Ο ειδικός είχε ζητήσει από τους εθελοντές να κοιτάζουν κατά την πτώση τους μια μικρή οθόνη LED που φορούσαν στον καρπό τους, η οποία έδειχνε έναν αριθμό που εναλλασσόταν με την αρνητική εικόνα του 20 φορές το δευτερόλεπτο. Συνήθως η εναλλαγή αυτή είναι πολύ γρήγορη για να την αντιληφθεί κάποιος, εάν όμως ο «εγκεφαλικός χρόνος» πράγματι επιβραδύνεται όταν φοβόμαστε, τότε οι εθελοντές θα έπρεπε να είναι σε θέση να διαβάσουν τον αριθμό.
Παρ’ ότι οι συμμετέχοντες δήλωσαν πως η πτώση τούς φάνηκε να διήρκεσε 35% περισσότερο από τα 2,5 λεπτά στα οποία έλαβε χώρα, κανένας τους δεν μπόρεσε να διαβάσει τον αριθμό στην οθόνη.
Το «καινούργιο» διαρκεί περισσότερο
Ο λόγος για τον οποίο ο χρόνος φαίνεται να επιβραδύνεται όταν κάποιος πέφτει είναι, σύμφωνα με τον Ιγκλμαν, ότι οι έντονες ή καινούργιες καταστάσεις κερδίζουν την προσοχή μας και κάνουν τον εγκέφαλό μας να «ρουφά» περισσότερες λεπτομέρειες. Ο ίδιος ο Ιγκλμαν έχει δείξει ότι όταν ο εγκέφαλος εκτεθεί επανειλημμένως στην ίδια εικόνα και στη συνέχεια έλθει αντιμέτωπος με μία άλλη εικόνα, η καινούργια εικόνα φαίνεται να διαρκεί περισσότερο, παρ’ ότι εκτίθεται για το ίδιο χρονικό διάστημα με την παλιά. Ο εγκέφαλος καταναλώνει επίσης περισσότερη ενέργεια όταν εκτίθεται στη νέα εικόνα. «Ο χρόνος που φαίνεται ότι διαρκεί κάτι συνδέεται με την ποσότητα ενέργειας που χρησιμοποιεί ο εγκέφαλος για να καταγράψει ένα γεγονός» λέει ο Ιγκλμαν.
Αυτή η παρατήρηση ίσως βοηθά στο να εξηγηθεί και το γιατί ο χρόνος επιταχύνεται καθώς γερνάμε. Για τα παιδιά τα πάντα είναι καινούργια με αποτέλεσμα ο εγκέφαλος να επεξεργάζεται τεράστιες ποσότητες πληροφορίας σχετικά με τον κόσμο. Καθώς γερνάμε όμως και ο εγκέφαλός μας έχει μάθει πια τους κανόνες του κόσμου, σταματά να καταγράφει τόσες πληροφορίες. «Είναι σαν να έχει φτάσει το τέλος του καλοκαιριού και κοιτώντας πίσω να μην έχεις και πολλά να θυμηθείς, με αποτέλεσμα να φαίνεται ότι ο χρόνος πέρασε πιο γρήγορα» εξηγεί ο Ιγκλμαν. Αυτό ίσως μαρτυρεί ότι μπορούμε να παρατείνουμε τη ζωή μας προσπαθώντας να χωρέσουμε μέσα της όσο περισσότερες και διασκεδαστικότερες εμπειρίες μπορούμε. Το πρόβλημα είναι να… βρούμε τον χρόνο.
Η ΦΥΛΗ ΧΩΡΙΣ ΧΡΟΝΟ
του Chris Sinha
Ολοι μας, ασχέτως του πολιτισμικού υποβάθρου μας, βιώνουμε τον χρόνο. Εχουμε όμως άπαντες την ίδια αντίληψη του χρόνου; Τα λεπτά και οι ώρες που χρησιμοποιούνται για την κατάτμηση και τη μέτρηση του χρόνου όπως τον ορίζει το ρολόι, όσο φυσικά και αν μας φαίνονται, στην πραγματικότητα αποτελούν κληρονομιά που μας έχουν αφήσει οι αρχαίοι Βαβυλώνιοι, οι οποίοι ήταν και οι εφευρέτες αυτού του συστήματος σήμανσης του χρόνου.
Ωστόσο το να «περιηγούμαστε» στον χρόνο χρησιμοποιώντας ώρες, ημέρες και μήνες φαίνεται εξίσου θεμελιώδες για την πνευματική και την κοινωνική ζωή μας με το να περιηγούμαστε στον χώρο χρησιμοποιώντας ορόσημα, διαδρομές και αποστάσεις. Μάλιστα ο χώρος και ο χρόνος φαίνεται ότι αποτελούν δύο στενά συνδεδεμένες κτήσεις της ανθρώπινης γνώσης.
Ολα αυτά έχουν κάνει τους γνωσιακούς επιστήμονες να ισχυρίζονται ότι η χρήση των όρων που ορίζουν την αντίληψη του χώρου προκειμένου να μιλάμε και να σκεφτόμαστε τον χρόνο αποτελεί ένα οικουμενικό χαρακτηριστικό του ανθρώπινου νου. Ωστόσο αυτοί οι ισχυρισμοί αντικρούονται από μια μελέτη που διεξήχθη σε μια κοινότητα ιθαγενών του Αμαζονίου από τις Γουέινι Σαμπάιο και Βέρα ντα Σίλβα Σίνια του Ομοσπονδιακού Πανεπιστημίου της Ροντόνια στη Βραζιλία, τον Γεργκ Ζίνκεν του Πανεπιστημίου του Πόρτσμουθ και από εμένα.
Οι Αμοντάβα που ζουν σε μια απομακρυσμένη, δασώδη περιοχή της Ροντόνια ήλθαν για πρώτη φορά σε επαφή με τον έξω κόσμο το 1986. Η γλώσσα τους, όπως και εκείνες πολλών άλλων φυλών του Αμαζονίου, διαθέτει μόλις τέσσερις αριθμούς.
Για τους Αμοντάβα ο χρόνος κατά τη διάρκεια της ημέρας ορίζεται με βάση τη θέση του ήλιου στον ουρανό, καθώς και με βάση δραστηριότητες όπως το ξύπνημα, το φαγητό και η εργασία, οι οποίες λαμβάνουν χώρα σε διαφορετικές ώρες της ημέρας. Με δεδομένο ότι η φυλή αυτή δεν διαθέτει λέξεις για τον μήνα και τον χρόνο, τα μεγαλύτερα χρονικά διαστήματα λαμβάνουν τα ονόματά τους ως υποδιαιρέσεις των εποχών της ξηρασίας και των βροχών. Η γλώσσα τους δεν έχει έναν αφηρημένο όρο για τον χρόνο και όταν κάποιος τούς ζητεί να μεταφράσουν τη λέξη «χρόνος» (tempo) από τα πορτογαλικά στη δική τους γλώσσα, εκείνοι χρησιμοποιούν τη λέξη «kuara» ή «ήλιος».
Η σχέση των Αμοντάβα με τον χρόνο μάς φαίνεται περίεργη. Ρίχνοντας όμως μια πιο μακροπρόθεσμη ματιά στον ανθρώπινο πολιτισμό, θα ανακαλύψουμε ότι εμείς είμαστε ιδιαίτεροι και όχι οι Αμοντάβα. Οι παραδοσιακές κοινωνίες μπορούν να τα καταφέρουν χωρίς τις γνωστικές τεχνολογίες του ημερολογίου και του ρολογιού. Φαίνεται τελικώς ότι η δική μας εμπειρία του χρόνου «χρωστά» εξίσου στην κουλτούρα του παρελθόντος αλλά και στα επιτεύγματα του εγκεφάλου.
* O Chris Sinha είναι ψυχολόγος της Γλώσσας στο Πανεπιστήμιο Λουντ στη Σουηδία.
ΖΩΗ ΣΤΑ ΟΡΙΑ ΤΟΥ ΧΘΕΣ ΚΑΙ ΤΟΥ ΣΗΜΕΡΑ
της Sally Adee
Ο χρόνος είναι χρήμα, όπως συνηθίζουμε να λέμε, ωστόσο στις μέρες μας η θέση των δεικτών του ρολογιού σημαίνει πολύ περισσότερα από μια λαϊκή ρήση. Τα ρολόγια δεν μας ειδοποιούν μόνο για το πότε πρέπει να σηκωθούμε. Χάρη στην εξάρτησή μας από τα GPS, βοηθούν επίσης στο να έχουμε ρεύμα, τηλέφωνα που είναι συνδεδεμένα, αλλά και στο να ταξιδεύουν χωρίς προβλήματα πλοία και αεροπλάνα.
Τα ρολόγια πυροδοτούν επίσης διαμάχες. Στην πραγματικότητα η απλή ερώτηση «Τι ώρα είναι;» έχει μετατραπεί σε πηγή έντονων διαφωνιών σε ολόκληρο τον κόσμο.
Η κληρονομιά του Φλέμινγκ
Ως τον 19ο αιώνα οι κοινότητες ανά τον πλανήτη είχαν την ελευθερία να θέτουν τη δική τους τοπική ώρα. Το 1876 όμως ένας σκωτσέζος μηχανικός με το όνομα Σάντφορντ Φλέμινγκ πρότεινε να θεσμοθετηθεί μια κοινή παγκόσμια ώρα και να χωριστεί ο πλανήτης σε χρονικές ζώνες. Η σύλληψή του για την επίσημη ώρα αποτέλεσε τη βάση του συστήματος των χρονικών ζωνών που υιοθετήθηκε το 1884, ωστόσο χρειάστηκαν άλλα 35 χρόνια προκειμένου να συμφωνήσουν όλα τα κράτη σε μία κοινή ομάδα χρονικών ζωνών που να καλύπτουν την υδρόγειο. Το αποτέλεσμα ήταν η δημιουργία 24 μεσημβρινών που «κόβουν» καθέτως σε φέτες την επιφάνεια της Γης, καθένας εκ των οποίων σηματοδοτεί μία ώρα του 24ώρου.
Κανένας οργανισμός δεν ασκούσε επίσημη εξουσία επάνω σε αυτές τις ζώνες. Ετσι, στα χρόνια που ακολούθησαν, τα «εύπλαστα» όρια των ζωνών σε κάποιες περιπτώσεις μεγάλωσαν ή μίκρυναν προκειμένου να εξυπηρετούν γεωπολιτικά και εμπορικά συμφέροντα. Η πιο χαρακτηριστική τέτοια περίπτωση αφορά το μέρος όπου ο ήλιος ανατέλλει (από τεχνικής απόψεως) στον πλανήτη: πρόκειται για τη διεθνή γραμμή αλλαγής ημερομηνίας (international date line), η οποία διατρέχει τον Ειρηνικό από τον Βορρά στον Νότο.
Σήμερα ίσον χθες στο Κιριμπάτι
Κάπου κοντά στον ισημερινό βρίσκεται το Κιριμπάτι, ένα κράτος που αποτελείται από 33 νησιά. Σύμφωνα με τον αρχικό σχεδιασμό η διεθνής γραμμή αλλαγής ημερομηνίας χωρίζει αυτό το νησιωτικό σύμπλεγμα θέτοντας την πρωτεύουσα Ταράβα 25 ώρες μπροστά από το υπόλοιπο κράτος. Ο διαχωρισμός αυτός έκανε το Κιριμπάτι το μόνο κράτος στον κόσμο στο οποίο η λέξη «σήμερα» διέθετε δύο έννοιες.
Το 1995 οι αρχές του Κιριμπάτι πήραν τα πράγματα στα χέρια τους και μετέφεραν χρονικά τις ατόλες και τα νησιά του κράτους στο… αύριο. Αυτό είχε ως αποτέλεσμα να γίνει μια ξαφνική «επέκταση» της διεθνούς γραμμής αλλαγής ημερομηνίας κατά 3.000 χιλιόμετρα.
Δεν ευχαριστήθηκαν όμως όλοι με αυτή την αλλαγή. Οι γείτονες από τα νησιά Φίτζι θεώρησαν την κίνηση των αρμοδίων του Κιριμπάτι ως ένα τέχνασμα προκειμένου να ελκύσουν τουρίστες για τον εορτασμό της νέας χιλιετίας που τότε πλησίαζε και τη χαρακτήρισαν «γελοία». Τραβηγμένη θεωρήθηκε η απόφαση και από τους κυβερνώντες τα νησιά Σαμόα, που βρίσκονται περί τα 1.200 χιλιόμετρα νοτίως του Κιριμπάτι.
Οι κάτοικοι των Σαμόα έχαναν ήδη κάθε εβδομάδα δύο ολόκληρες εργάσιμες ημέρες – Δευτέρα και Παρασκευή –επικοινωνίας με τους μεγαλύτερους εμπορικούς συνεργάτες τους στην Αυστραλία και στη Νέα Ζηλανδία (οι δύο χώρες βρίσκονται περίπου 21 ώρες μπροστά, στα νοτιοδυτικά). Οταν το Κιριμπάτι άλλαξε τη χρονική ζώνη του, τα Σαμόα απομονώθηκαν και από τους γείτονές τους στον Βορρά. Ετσι αποφάσισαν να αντιδράσουν και το 2011 οι κάτοικοι των Σαμόα έκαναν το δικό τους… ταξίδι στον χρόνο. Η κυβέρνηση έλαβε την απόφαση να περάσει η χώρα τη διεθνή γραμμή αλλαγής ημερομηνίας. Ετσι δεν υπήρξε η 29η Δεκεμβρίου 2011, αλλά οι Σαμοανοί έπεσαν για ύπνο στις 28 Δεκεμβρίου και… ξημέρωσαν σε μια πιο βολική από εμπορικής άποψης χρονική ζώνη.
Η μάχη της θερινής ώρας
Και ενώ ορισμένοι δεν μπορούν να συμφωνήσουν στο τι μέρα είναι, άλλοι αψιμαχούν για μόλις 3.600 δευτερόλεπτα – συγκεκριμένα για τη διαδικασία προσθήκης και αφαίρεσης μιας ώρας δύο φορές τον χρόνο με στόχο την «εκμετάλλευση του φωτός της ημέρας». Οι διαφωνίες των θιασωτών και των αντιπάλων αυτής της «ιεροτελεστίας» επισκιάζουν οποιαδήποτε άλλη διαφωνία για τις χρονικές ζώνες.
Η υιοθέτηση της χειμερινής και θερινής ώρας έχει «πυροδοτήσει» πολλές συγκρούσεις ήδη από το 1945, συμπεριλαμβανομένων ταραχών που ξέσπασαν στο Πανεπιστήμιο του Οχάιο των ΗΠΑ το 1998. Περί τους 2.000 φοιτητές επιτέθηκαν στην αστυνομία αφότου έγινε γνωστό ότι η θερινή ώρα (daylight saving time, DST) θα τους στερούσε μια ώρα νυχτερινής διασκέδασης συνοδευόμενης από κατανάλωση αλκοόλ. Ωστόσο, υπάρχει ένα μέρος του κόσμου το οποίο βρίσκεται περισσότερο από κάθε άλλο στο επίκεντρο της φιλονικίας σχετικά με τη θερινή ώρα: πρόκειται για την αμερικανική Πολιτεία της Ιντιάνα.
Επιχειρηματίες εναντίον αγροτών
Η Ιντιάνα «πατά» με το ένα πόδι στην κεντρική χρονική ζώνη και με το άλλο στην ανατολική χρονική ζώνη και ήδη από τα τέλη της δεκαετίας του 1940 έχουν καταγραφεί έντονες αντιπαραθέσεις μεταξύ των κατοίκων των πόλεων και εκείνων των αγροτικών περιοχών της Πολιτείας σε ό,τι αφορά τη θερινή ώρα. Για παράδειγμα οι αγρότες αντιτίθενται στη θερινή ώρα αφού χάνουν το πρωινό φως που τους είναι απαραίτητο για τη δουλειά τους. Από την πλευρά τους όμως οι επιχειρηματίες υποστηρίζουν ότι η θερινή ώρα βοηθά στις συναλλαγές τους με τα εμπορικά κέντρα, όπως το Σικάγο και η Νέα Υόρκη.
Προκειμένου να διευθετηθεί το ζήτημα, το 1972 ένας νέος νόμος όρισε οι κομητείες που βρίσκονται στη ζώνη της ανατολικής ώρας να απαλλαγούν από τη θερινή ώρα, η οποία όμως έγινε υποχρεωτική για τις κομητείες της ζώνης της κεντρικής ώρας. Ωστόσο ορισμένες κομητείες αγνόησαν αυτόν τον νόμο ενώ για τις επόμενες τρεις δεκαετίες κάποιες άλλες προσπάθησαν να απαλλαγούν από τα… χρονικά δεσμά τους. Μέσα σε αυτό το κλίμα χρονικής αβεβαιότητας, τα δρομολόγια των λεωφορείων που είχαν να διανύσουν μεγάλες αποστάσεις μέσα στην Πολιτεία είχαν μετατραπεί σε δυσεπύλυτο γρίφο, οι μαθητές έπρεπε να βρίσκονται το πρωί στο σχολείο πριν από την ώρα που έφευγαν από το σπίτι τους, ενώ οι γονείς τους μπορεί να χρειαζόταν να οδηγήσουν 90 λεπτά για μια μετακίνηση της τάξεως του μισάωρου.
Οταν τελικώς υιοθετήθηκε σε ολόκληρη την Πολιτεία η θερινή ώρα το 2006, ο κυβερνήτης της Ιντιάνα Μιτς Ντάνιελς ήταν ξεκάθαρος: «Τίποτα δεν πρόκειται να ξαναπροκαλέσει τόσο μεγάλη σύγχυση όσο ο κόσμος που αφήνουμε πίσω μας» υποσχέθηκε.
Ισως. Ωστόσο οι κάτοικοι της Ιντιάνα φαίνεται ότι αγαπούν τόσο τους καβγάδες ώστε τώρα βρήκαν νέο λόγο για αψιμαχίες. Μια ετερόκλητη ομάδα που αυτοαποκαλείται «Συμμαχία για την Κεντρική Ωρα» (Central Time Coalition) απαιτεί τώρα να μεταφερθεί ολόκληρη η Πολιτεία στην κεντρική ώρα των Ηνωμένων Πολιτειών. Το πραγματικό μυστήριο είναι όμως πώς όλοι αυτοί που αψιμαχούν στην Ιντιάνα για την ώρα έχουν στη διάθεσή τους τόση… ώρα για τσακωμούς.
ΑΝΑΚΑΛΥΠΤΟΝΤΑΣ ΤΗΝ ΗΛΙΚΙΑ ΤΩΝ ΠΑΝΤΩΝ
του Richard Webb
Ο χρόνος μπορεί να είναι μυστηριώδης, αλλά ένα πράγμα μπορούμε να πούμε με σιγουριά γι’ αυτόν: υπάρχει εδώ και πάρα πολύ… χρόνο. Η σύγχρονη κοσμολογία χρονολογεί την αρχή του Σύμπαντος πριν από περίπου 13,75 δισ. χρόνια – μιλάμε, δηλαδή, για διάρκεια ύπαρξης της τάξεως των 4,3 Χ 1017 δευτερολέπτων, με απόκλιση λίγων εκατομμυρίων δισεκατομμυρίων.
Πώς ξέρουμε την ηλικία του Σύμπαντος; Ο υπολογισμός της περιλαμβάνει μια πολύπλοκη σειρά εκτιμήσεων σχετικά με τη γεωμετρία του, τον ρυθμό επέκτασής του και τη σύστασή του. Ωστόσο, σχετικά πρόσφατα αποκτήσαμε κάποια εκτίμηση η οποία να είναι ικανοποιητική, αφού ως πριν από κάποια χρόνια τα κοσμολογικά μοντέλα έδειχναν ότι το Σύμπαν είναι νεότερο από τα αρχαιότερα άστρα του.
Κοσμολογικές ηλικίες
Τώρα πια, όμως, όπως αναφέρει ο Σόρεν Μέιμπομ από το Κέντρο Αστροφυσικής Harvard – Smithsonian στο Κέιμπριτζ της Μασαχουσέτης, υπάρχει σύγκλιση των εκτιμήσεων και των παρατηρήσεων των επιστημόνων. Ερευνητές της NASA χρησιμοποίησαν πρόσφατα το διαστημικό όχημα εξερεύνησης της ανισοτροπίας της μικροκυματικής ακτινοβολίας Wilkinson (Wilkinson Microwave Anisotropy Probe) προκειμένου να μελετήσουν την κοσμική ακτινοβολία υποβάθρου, η οποία θεωρείται ότι αποτελεί υπόλειμμα της Μεγάλης Εκρηξης. Κατάφεραν έτσι να παραγάγουν τις πιο ακριβείς μετρήσεις διαφορετικών κοσμολογικών παραμέτρων που χρησιμοποιούνται για τη χρονολόγηση του Σύμπαντος και οι οποίες δείχνουν ότι η ηλικία του είναι 13,75 δισεκατομμύρια έτη.
Εν τω μεταξύ βελτίωση παρουσιάζουν και οι μέθοδοι χρονολόγησης της ηλικίας των άστρων – παρ’ ότι η συγκεκριμένη χρονολόγηση αποτελεί μια μεγάλη και δύσκολη πρόκληση. Η χρονολόγηση των άστρων αφορά μέτρηση ιδιοτήτων όπως η μάζα, η χημική σύνθεση και η θερμοκρασία και η σύγκρισή τους με μοντέλα που δείχνουν πώς αυτές οι παράμετροι μπορούν να αλλάξουν μακροπρόθεσμα για ένα συγκεκριμένο είδος άστρου. Ενα πρόβλημα σε ό,τι αφορά τη συγκεκριμένη προσέγγιση είναι ότι πολλά από αυτά τα μοντέλα αναφέρονται σε ένα και μόνο άστρο του οποίου την ηλικία και τα χαρακτηριστικά μπορούμε να μετρήσουμε ανεξάρτητα – δεν είναι άλλο από τον Ηλιο μας. «Το γεγονός αυτό δυσκολεύει τα πράγματα» λέει ο Μέιμπομ.
Με όργανο τους μετεωρίτες
Πιο κοντά στη Γη, μπορούμε πάντως να αισθανόμαστε μεγαλύτερη αυτοπεποίθηση σχετικά με τις δεξιότητές μας στη χρονολόγηση. Πιστεύουμε ότι γνωρίζουμε περίπου πόσων ετών είναι ο Ηλιος μας και όσα τον περιβάλλουν μέσω της ανίχνευσης ραδιενεργών υπολειμμάτων σε μάζες των αρχέγονων υλικών του ηλιακού συστήματος τα οποία «πέφτουν» από τον ουρανό: πρόκειται για τους μετεωρίτες. Η αναλογία ισοτόπων μολύβδου στον μετεωρίτη Allende, ο οποίος έπεσε στο Μεξικό το 1969, δείχνει ότι η ηλικία του μετεωρίτη είναι 4,57 δισ. χρόνια – και κατ’ επέκταση το ηλιακό σύστημα δεν είναι πολύ… γηραιότερο.
Αυτού του είδους η ραδιομετρική χρονολόγηση μας επιτρέπει να βρίσκουμε την ηλικία αντικειμένων από τις απαρχές της Γης ως σήμερα. Με βάση τη συγκεκριμένη μέθοδο θεωρείται ότι από έναν μεγάλο αριθμό ραδιενεργών ατόμων ένας δεδομένος αριθμός θα έχει διασπαστεί ως έναν δεδομένο χρόνο. Μετρώντας πόση ακριβώς ποσότητα ενός ατόμου έχει «σφραγιστεί» σε ένα πέτρωμα σε σύγκριση με τα προϊόντα της διάσπασής του μπορούμε να υπολογίσουμε την ηλικία του πετρώματος.
Για τα περισσότερα πετρώματα η μέθοδος πρώτης επιλογής είναι η χρονολόγηση ουρανίου – μολύβδου. Τα ζιρκόνια είναι πυριτικά μέταλλα που εντοπίζονται σε πυριγενή πετρώματα και συχνά ενσωματώνουν ίχνη ουρανίου στις κρυσταλλικές δομές τους. Δύο ισότοπα – ουράνιο-238 με χρόνο ημίσειας ζωής 4,5 δισ. ετών και ουράνιο-235 με χρόνο ημίσειας ζωής 704 εκατομμυρίων ετών – διασπώνται μέσω δύο ανεξάρτητων οδών, αλλά αμφότερα μετατρέπονται σε ένα σταθερό ισότοπο του μολύβδου. Το γεγονός αυτό προσδίδει υψηλό επίπεδο ακρίβειας. «Θεωρείται ευρέως ο χρυσός κανόνας χρονολόγησης» λέει ο Αλαν Ντίκιν, γεωλόγος στο Πανεπιστήμιο Μακ Μάστερ στο Οντάριο του Καναδά.
Η αξία του άνθρακα
Για τους «νεότερους» βράχους και τα προϊστορικά ανθρώπινα τεχνήματα χρησιμοποιούνται άλλα ισότοπα τα οποία παρέχουν ακριβέστερα αποτελέσματα. Η μετάπτωση του καλίου σε αργό έχει χρησιμοποιηθεί για τη χρονολόγηση των πρώτων ανθρώπινων εργαλείων στο φαράγγι Ολντουβάι της Τανζανίας – τα εργαλεία κρίθηκε ότι ήταν περίπου 2 εκατομμυρίων ετών. Πάντως τα πιο σημαντικά κομμάτια της πιο πρόσφατης ανθρώπινης ιστορίας – ως πριν από περίπου 60.000 έτη – έχουν γραφτεί στη γλώσσα των ισοτόπων άνθρακα. Παρ’ ότι το συμβατικό ισότοπο άνθρακα-12 είναι σταθερό, μια μεταλλαγμένη μορφή του με δύο επιπλέον νετρόνια, ο άνθρακας-14, έχει χρόνο ημίσειας ζωής 5.730 ετών. Τα φυτά ενσωματώνουν και τις δύο μορφές του άνθρακα μέσω της φωτοσύνθεσης και από αυτά τα ισότοπα περνούν στην τροφική αλυσίδα. Οταν ένας οργανισμός πεθαίνει, ο άνθρακας-14 σταδιακά διασπάται. Αποτελεί έναν πολύ χρήσιμο δείκτη για πλήθος χρονολογήσεις – από τους αποξηραμένους καρπούς φυτών ως τα παγωμένα μαμούθ.
Είναι ενθαρρυντικό να γνωρίζουμε ότι, όταν θα βρισκόμαστε πλέον κάτω από τη γη, τα σώματά μας θα συνεχίσουν να καταγράφουν το πέρασμα του χρόνου.
δευτερόλεπτο ένας παλμός της ανθρώπινης καρδιάς
100-200
χιλιοστά του δευτερολέπτου ο χρόνος των ανθρώπινων ανακλαστικών
4,54
δισ. χρόνια η ηλικία της Γης
13,7
δισ. χρόνια η ηλικία του Σύμπαντος
235
εκατομμύρια χρόνια μια πλήρης περιστροφή του γαλαξία μας
200.000
χρόνια η ύπαρξη του Homo sapiens στη Γη
Nα πάμε στο Διάστημα;
Ο ρώσος αστροναύτης Σεργκέι Κρικάλεφ κατέχει το ρεκόρ της μεγαλύτερης παραμονής στο Διάστημα – συνολικά 803 ημέρες. Αν και η έλλειψη βαρύτητας που υπάρχει εκεί αύξησε την ηλικία του, η αύξηση αυτή αντισταθμίστηκε από την «ανανεωτική» επίδραση της μεγάλης ταχύτητας. Επομένως είναι 21 χιλιοστά του δευτερολέπτου νεότερος από ό,τι θα ήταν αν είχε παραμείνει συνεχώς στη Γη.
Ο γύρος του κόσμου με αεροπλάνο
Αν επαναλάβετε ένα διάσημο πείραμα που έγινε με ατομικά ρολόγια, θα γεράσετε 40 νανοδευτερόλεπτα λιγότερο κάνοντας τον γύρο του πλανήτη με αεροπλάνο πετώντας προς τα ανατολικά, σύμφωνα με τη φορά της περιστροφής της Γης. Αν πετάξετε ωστόσο προς τα δυτικά, θα «φορτωθείτε» με 273 παραπανίσια νανοδευτερόλεπτα.
Το κεφάλι γερνάει περισσότερο από τα πόδια
…κατά περίπου 10 -11 δευτερόλεπτα την ημέρα. Αν ζήσετε ως τα 80, η διαφορά αυτή φθάνει τα 300 νανοδευτερόλεπτα.
Καλύτερα σε μονοκατοικία…
Αν μείνετε για έναν χρόνο στον τελευταίο όροφο του υψηλότερου ουρανοξύστη στην Αυστραλία, θα είστε 950 δευτερόλεπτα γηραιότεροι από ό,τι αν μένατε σε μια ισόγεια μονοκατοικία.
Νέοι στη Νεκρά Θάλασσα
Αν περάσετε 40 χρόνια στις ακτές της Νεκράς Θάλασσας, στο χαμηλότερο υψόμετρο της επιφάνειας της Γης, θα γεράσετε 48 μικροδευτερόλεπτα λιγότερο από κάποιον ο οποίος ζει στο επίπεδο της θάλασσας και 750 μικροδευτερόλεπτα λιγότερο από τους κατοίκους της Λα Ρινκονάδα του Περού, οι οποίοι ζουν σε υψόμετρο 5.100 μέτρων.
ΘΑ ΤΕΛΕΙΩΣΕΙ Ο ΧΡΟΝΟΣ;
Tου Stephen Battersby
Θα τελειώσει ποτέ ο χρόνος; Η προοπτική είναι ανησυχητική, πιο τρομακτική ακόμη και από το τέλος του Σύμπαντός μας, επειδή στα περισσότερα από τα συνηθισμένα σενάρια κοσμικής καταστροφής απομένει πάντα η καθησυχαστική πιθανότητα ότι ένα νέο Σύμπαν θα μπορούσε να αναδυθεί από τις στάχτες του παλαιού.
Αν όμως ο ίδιος ο χρόνος μπορεί να τελειώσει, τότε οπωσδήποτε δεν έχουμε έξοδο διαφυγής. Δεν θα υπάρχει χρόνος για να ξεκινήσει τίποτε καινούργιο. Τετέλεσται.
Βουτιά σε μαύρη τρύπα
Τα τελευταία χρόνια οι κοσμολόγοι προσπαθούν να σκεφθούν αυτή την τελική αυλαία. Ισως να μην αποτελεί ένα τόσο αποτρόπαιο ενδεχόμενο γι’ αυτούς εφόσον έχουν συνηθίσει στα πολλά τέλη του χρόνου που προέρχονται από τη Γενική Θεωρία της Σχετικότητας του Αϊνστάιν. Αυτή η θεωρία περί τη βαρύτητα υποστηρίζει ότι όταν ένα άστρο καταρρέει μετατρεπόμενο σε μαύρη τρύπα, η ύλη του συνθλίβεται σε ένα μοναδικό σημείο άπειρης πυκνότητας το οποίο ονομάζεται ιδιομορφία ή ανωμαλία, μια τελεία όπου όλες οι ποσότητες γίνονται άπειρες και ο χρόνος τελειώνει.
Θα μπορούσατε να διαπιστώσετε πώς είναι κάτι τέτοιο κατευθυνόμενοι προς την πλησιέστερη μαύρη τρύπα και πηδώντας μέσα σε αυτήν, κάτι το οποίο ίσως όλοι απολαύσουμε αν το Σύμπαν τελειώσει σε μια Μεγάλη Σύνθλιψη και όλα καταρρεύσουν σε μια κοσμική ανωμαλία.
Η γενική σχετικότητα ωστόσο μάλλον δεν είναι μια ακριβής θεωρία και οι φυσικοί υποπτεύονται ότι τα άψογα διαγραμμένα σημεία των ανωμαλιών της θα «μουντζουρωθούν» ελαφρώς από τις επιδράσεις της Κβαντομηχανικής. Αν αυτό ισχύει, όταν ο χωροχρόνος περάσει μέσα από τον «στύφτη» μιας μαύρης τρύπας ή μιας μεγάλης σύνθλιψης, ίσως να έχει αρκετό χώρο ώστε να επιζήσει και να ξαναβγεί από την άλλη πλευρά.
Ο «πληγωμένος» χρόνος
Εχοντας γλιτώσει από έναν βίαιο θάνατο, ο χρόνος ίσως απλώς οδηγηθεί σε μια στάση. Ενα από τα ξεχωριστά πράγματα στον χρόνο είναι ότι «δείχνει» μόνο προς μία πλευρά, κινείται από το παρελθόν προς το μέλλον. Αυτή η ιδιότητα της κατεύθυνσης απορρέει από το γεγονός ότι το γνωστό Σύμπαν ήταν κάποτε υπέρπυκνο. Οταν όλα ήταν μαζεμένα, συγκεντρωμένα σε ένα σημείο, βρισκόταν σε μια κατάσταση εξαιρετικής τάξης, όταν όμως ο χώρος επεκτάθηκε, τότε όλα αφέθηκαν ελεύθερα για να γίνουν περισσότερο άτακτα.
Υστερα από αμέτρητα δισεκατομμύρια χρόνια, όταν όλα τα άστρα θα σβήσουν και ακόμη και οι μαύρες τρύπες θα εξατμιστούν, όλη η ύλη στο Σύμπαν μας ίσως να κατανεμηθεί ομοιόμορφα. Ολα θα γίνουν όσο άτακτα μπορείτε να φανταστείτε. Τότε δεν θα υπάρχει κατεύθυνση για τον χρόνο ούτε και θα συμβαίνουν πολλά πράγματα.
Σε υποατομική κλίμακα ωστόσο τα σωματίδια θα εξακολουθήσουν να συγκρούονται μεταξύ τους και κάποτε αυτές οι τυχαίες συγκρούσεις θα οδηγήσουν σε κάτι πιο ενδιαφέρον. Στατιστικά σπάνια εύνοια της τύχης θα μπορούσε να παραγάγει ένα διεπόμενο από τάξη αντικείμενο – ας πούμε ένα ποτήρι μπίρα ή έναν έκπληκτο λεμούριο – το οποίο για ένα σύντομο διάστημα θα υποστεί ξανά τις συνέπειες του χρόνου. Σε αυτή την εικόνα λοιπόν ο χρόνος είναι βαριά άρρωστος αλλά δεν έχει πεθάνει εντελώς.
Ο οδοστρωτήρας Πολυσύμπαν
Ο πραγματικός θάνατος του χρόνου ίσως να κηρυχθεί από το Πολυσύμπαν. Πολλά μοντέλα του κόσμου περιλαμβάνουν ένα είδος επέκτασης που αποκαλείται αιώνιος πληθωρισμός. Κατά την επέκταση αυτή νέα σύμπαντα δημιουργούνται διαρκώς, με διαφορετικές ιδιότητες. Οι κοσμολόγοι θέλουν να αποκτήσουν μια ιδέα για το εύρος των πιθανοτήτων της – πόσα από αυτά τα σύμπαντα έχουν άστρα, πόσα έχουν ύλη, τι ποσοστό είναι φιλόξενο για τη ζωή –, έχουν όμως σκαλώσει. Σε ένα απείρως πολλαπλασιαζόμενο Σύμπαν υπάρχει άπειρος αριθμός εκδοχών των πάντων και είναι αδύνατον να υπολογίσει κανείς πιθανότητες.
Για να ξεπεράσουν αυτόν τον σκόπελο ορισμένοι κοσμολόγοι κάνουν σαν το μεγαλύτερο μέρος του Πολυσύμπαντος να μην υπάρχει. Επιβάλλοντας ένα αυθαίρετο «κόψιμο» στον χώρο και στον χρόνο μπορούν να υπολογίσουν πιθανότητες για το δικό μας, τοπικό κομμάτι του Πολυσύμπαντος. Αυτό φαίνεται να λειτουργεί. Για παράδειγμα, χρησιμοποιούν αυτό το τέχνασμα για να προβλέψουν μια αξία για την κοσμολογική σταθερά – την απωθητική δύναμη που ενισχύει την επέκταση του Σύμπαντος –, το οποίο ταιριάζει με αυτό που προβλέπουν οι αστρονόμοι.
Αν και αυτά ακούγονται ως ευχάριστα νέα για τους κοσμολόγους και τους υπολογισμούς τους, είναι δυσάρεστα για τον χρόνο. Ο Ραφαέλ Μπούσο, θεωρητικός του Πανεπιστημίου της Καλιφόρνιας στο Μπέρκλεϊ, έχει επισημάνει ότι αυτές οι πιθανότητες μπορούν να ισχύουν μόνο αν το Πολυσύμπαν έχει πεπερασμένο χρόνο. Αν το «κομμένο» Πολυσύμπαν αντανακλά την πραγματικότητα, ο κ. Μπούσο υπολογίζει ότι ο χρόνος έχει μάλλον ακόμη μερικά δισεκατομμύρια χρόνια ζωής. «Ακούγεται ως τρελή πρόταση, στη Φυσική όμως θα πρέπει να αποφεύγει κανείς να αποκλείει πράγματα μόνο και μόνο επειδή φαίνονται τρελά» λέει.
Ο χρόνος έχει ωστόσο το δικαίωμα να ζητήσει μια δεύτερη γνώμη με την ελπίδα ότι θα του δώσουν καλύτερη διάγνωση. Ο Αλαν Γκαθ του Ινστιτούτου Τεχνολογίας της Μασαχουσέτης και ο Βιτάλι Βαντσούριν του Πανεπιστημίου Στάνφορντ στην Καλιφόρνια υποστηρίζουν ότι μπορούν να υπολογίσουν πιθανότητες στο Πολυσύμπαν χωρίς να χρειάζεται να αποκεφαλίσουν τον χρόνο. Παρ’ όλα αυτά, δεν αποκλείουν αυτό το ενδεχόμενο.
Ο χρόνος ως… χρυσός
Αν ένα τέτοιο απόλυτο τέλος είναι πιθανό, με τι θα μοιάζει; Ο Ιγκόρ Σμολιάνινοφ του Πανεπιστημίου του Μέριλαντ στο Κόλετζ Παρκ έχει κάνει ένα πείραμα για να το διαπιστώσει. Ως υποκατάστατο του Σύμπαντος χρησιμοποίησε ένα υλικό φτιαγμένο από λωρίδες πλαστικού τοποθετημένες μέσα σε ένα φιλμ από χρυσό το οποίο διαθλά το φως με έναν ιδιόμορφο τρόπο. Σε αυτό το μεταϋλικό ο ένας άξονας δρα όπως ο χρόνος έλκοντας τις ακτίνες του φωτός αναπόφευκτα προς τα μέσα – μια κίνηση μαθηματικά ταυτόσημη με την κίνηση του φωτός στον χωροχρόνο.
Ο κ. Σμολιάνινοφ ένωσε μερικά κομμάτια αυτού του μεταϋλικού σε ένα κομμάτι απλού υλικού στο οποίο το φως μπορεί να κινηθεί ελεύθερα προς κάθε κατεύθυνση, κάτι το οποίο σημαίνει ότι δεν υπάρχει άξονας του χρόνου. Ανακάλυψε ότι στα όρια μεταξύ των δύο «κόσμων», εκεί όπου «ο χρόνος τελειώνει», το φως συσσωρεύεται για να δημιουργήσει ένα ισχυρό ηλεκτρικό πεδίο. Η θεωρία προβλέπει ότι χωρίς ενεργειακές απώλειες στο υλικό το ηλεκτρικό πεδίο μπορεί να αυξάνεται επ’ άπειρον.
«Το φυσικό κενό μας μάλλον συμπεριφέρεται σαν μεταϋλικό, οπότε τα πειράματά μας προφανώς έχουν νόημα» λέει. Αν η αναλογία ισχύει, τότε στο πραγματικό Διάστημα όλα τα ενεργειακά πεδία θα ενισχύονταν σε τεράστιες τιμές αυξάνοντας τη θερμοκρασία και γεμίζοντας το τελευταίο δευτερόλεπτο ύπαρξης με μια κόλαση αντιδράσεων σωματιδίων. Αν νομίζετε ότι όλα πάνε κατά διαβόλου, μάλλον έχετε δίκιο.
Η Πλατωνία με τα άπειρα «τώρα»
Μια πιο γαλήνια άποψη του τέλους έρχεται από τον Τζούλιαν Μπάρμπουρ, φιλόσοφο ο οποίος έχει συνεργαστεί με κοσμολόγους στην ανάπτυξη μιας ιδιαίτερης εικόνας της πραγματικότητας την οποία ονομάζει Πλατωνία. Στην Πλατωνία υπάρχουν όλες οι πιθανές δομές ύλης. Δεν υπάρχει πέρασμα του χρόνου, απλώς ένα σύνολο μη συνδεδεμένων στιγμών ή «τώρα». Εχουμε την αυταπάτη του χρόνου επειδή πολλά από αυτά τα τώρα είναι κατανεμημένα σαν να έχουν εξελιχθεί μέσα από τον χρόνο. Ο κ. Μπάρμπουρ πιστεύει ότι οι πιθανότητες στην Πλατωνία θα πρέπει να είναι άπειρες και έτσι η καθησυχαστική ψευδαίσθηση του χρόνου θα πρέπει να είναι και αυτή άπειρη. Αν ο χρόνος δεν υπάρχει, δεν πρόκειται να τελειώσει.
«Η πρόβλεψη είναι δύσκολη» έχει πει ο φυσικός Νιλς Μπορ «ιδιαίτερα όταν αφορά το μέλλον». Δεν θα πρέπει λοιπόν να μας εκπλήσσει το γεγονός ότι δεν υπάρχει τελευταία λέξη για το τέλος του χρόνου.
ΔΙΑΒΑΣΤΕ TA ΚΕΙΜΕΝΑ ΚΑΙ ΣΕ PDF
Πώς γεννήθηκε ο χρόνος, του Stuart Clark
Το βέλος του χρόνου, της Amanda Gefter
Θα ταξιδέψουμε στον χρόνο; του Μarcus Chown
Το ακριβέστερο ρολόι στον κόσμο, του Richard Webb
Ο μετρονόμος του σώματος, της Linda Geddes
Χρόνου αίσθηση, της Linda Geddes
Η φυλή χωρίς χρόνο, του Chris Sinha
Ζωή στα όρια του χθες και του σήμερα, της Sally Adee
Ανακαλύπτοντας την ηλικία των… πάντων, του Richard Webb
Θα τελειώσει ο χρόνος; του Stephen Battersby
