Οι άνθρωποι έχουν μια γραμμική αντίληψη του χρόνου. Έτσι, ότι θα συμβεί αργότερα ανήκει στο μέλλον, ότι συμβαίνει τώρα ανήκει στο παρόν και ότι θα συνέβη πριν λίγο, στο παρελθόν. Όμως η επιστήμη και τα μαθηματικά έχουν μια διαφορετική αντίληψη της έννοιας του χρόνου. Έτσι, απαιτούν οι νόμοι της φυσικής το παρελθόν, το παρόν και το μέλλον; Υπήρξε ποτέ η αρχή του χρόνου;
Μια ομάδα επιστημόνων από το Πανεπιστήμιο του Surrey ξεκίνησε μια προσπάθεια για να απαντήσει σε αυτά τα ερωτήματα. Αν και η αρχή του χρόνου, αν υπάρχει, είναι πολύ αόριστη, οι επιστήμονες διαπίστωσαν πως η φυσική δεν κάνει καμία απολύτως διάκριση ανάμεσα σε μια εμπρόσθια και μια οπίσθια χρονική τροχιά. Από την πλευρά της φυσικής, είναι το ίδιο πιθανό ο χρόνο να κινηθεί τόσο μπροστά όσο και προς τα πίσω.
«Το βέλος του χρόνου περιγράφει τη σαφή ασυμμετρία που κάνει το παρελθόν εγγενώς διαφορετικό από το μέλλον», έγραψε η ερευνητική ομάδα σε μια μελέτη που δημοσιεύτηκε πρόσφατα στο Scientific Reports, «Κι όμως, οι θεμελιώδεις νόμοι της φυσικής τόσο στο κλασικό όσο και στο κβαντικό πεδίο δεν εκδηλώνουν κανένα εγγενές βέλος του χρόνου».
Οι νόμοι του Νεύτωνα από την άλλη επιτρέπουν την αντιστροφή του χρόνου, ενώ το ίδιο ισχύει και για την εξίσωση του Schrödinger, η οποία προβλέπει την πιθανότητα να συμβεί κάτι στο μέλλον, όπως για παράδειγμα η γάτα του Schrödinger, για το αν είναι ζωντανή η νεκρή.
Η αλήθεια είναι πως η φυσική συμμετρία του παρελθόντος και του μέλλοντος, είναι δύσκολο να κατανοηθεί σε έναν κόσμο που όσα έχουν συμβεί δε μπορούν να αλλάξουν. Για παράδειγμα, αν σπάσουμε ένα βάζο, αυτό δεν μπορεί να επανασυναρμολογηθεί με κάποιον μαγικό τρόπο και να μπει στην ακριβή θέση που ήταν πριν πέσει και σπάσει. Όμως, όταν δούμε εις βάθος τις εξισώσεις που περιγράφουν την λειτουργία του κόσμου μας, αυτές φαίνεται να λειτουργούν και προς τις δύο κατευθύνσεις και η διάκριση παρελθόντος και μέλλοντος δεν είναι δυνατή.
Κάπου εδώ έρχεται η Μαρκοβιανή δυναμική. Σε μια αλυσίδα Μαρκοβιανού συστήματος, όλα κινούνται προς τη μία κατεύθυνση. Για παράδειγμα, η κβαντική κατάσταση ενός φυσικού συστήματος, περιγράφει όλα όσα είναι γνωστά για αυτό και καθορίζει την μετάβαση στην επόμενη κβαντική του κατάσταση. μια αλυσίδα Μαρκοβιανού Τύπου μπορεί να συνεχίζεται επ’ άπειρον. Έτσι, η ομάδα πίσω από την μελέτη και την ανακάλυψη για τον χρόνο, εφάρμοσε αυτή τη λογική σε ένα υποθετικό νέφος υπερθερμασμένων σωματιδίων, που διαστέλλεται μαζί με το σύμπαν. Μέσω μιας σειράς μαθηματικών εξισώσεων, ανακάλυψε πως η αντιστροφή του χρόνου δεν έχει απολύτως καμία επίδραση στη μετάβαση των σωματιδίων μεταξύ κβαντικών καταστάσεων. Μάλιστα, δεν πρόκειται μόνο για κβαντικές καταστάσεις.
«Η κίνηση των πλανητών γύρω από τον Ήλιο, όπως και οι ταλαντώσεις ενός εκκρεμούς, είναι φαινόμενα που δεν διακρίνουν το παρελθόν από το μέλλον», ανέφερε η ομάδα του Surrey στην ίδια μελέτη. «Μια ταινία αυτών των διαδικασιών, αν αναπαραχθεί ανάποδα, θα εξακολουθούσε να αντιπροσωπεύει ένα απολύτως νόμιμο φυσικό φαινόμενο».
Αυτό όμως, οδηγεί σε ένα νέο και αναπάντεχο ερώτημα. Αν η κβαντική φυσική δεν ενδιαφέρεται για την κατεύθυνση που κινείται ο χρόνος, γιατί υπάρχει καν η ιστορία;
Τρεις τρόποι που βοηθήσαμε στην εκπαίδευση της ΑΙ χώρις να το ξέρουμε
Αυτό μπορεί να έχει κάποια σχέση με την διαστολή του σύμπαντος. Σύμφωνα με τη θεωρία της Μεγάλης Έκρηξης, τα πάντα ξεκίνησαν όταν μια εξαιρετικά καυτή και πυκνή μάζα σωματιδίων, άρχισε να διαστέλλεται όλο και περισσότερο στο κενό και στο απόλυτο τίποτα. Όσο η διαστολή αυτή συνεχιζόταν, τόσο η θερμοκρασίες άρχισαν να πέφτουν σημαντικά. Όμως, αυτές οι θερμοκρασίες δεν επιστρέφουν ποτέ σε αυτό που ήταν πριν από 14 δισεκατομμύρια χρόνια. Όταν η ύλη άρχισε να ψύχεται, αυτό ευνόησε τις διαδικασίες, ώστε τα σωματίδια να συμπυκνωθούν και να δημιουργήσουν τα πρώτα αστέρια και τους πλανήτες, όπως επίσης και διάφορα άλλα αντικείμενα που βρίσκονται στο διάστημα. Η αντιστροφή αυτού θα έπρεπε να διασπάσει τα πάντα ξανά στα βασικά σωματίδια.
Ίσως όμως υπάρχει ένας τρόπος να εξισωθεί το παρελθόν και το μέλλον, ακόμα και μετά τη Μεγάλη Έκρηξη. Σύμφωνα με μια άλλη μελέτη, κάπως αμφιλεγόμενη, η συμμετρία του χρόνου θα μπορούσε να είναι δυνατή, αν τη στιγμή της έκρηξης δημιουργούνταν δύο παράλληλα σύμπαντα και όχι μόνο ένα. Για αυτό βλέπουμε μόνο ένα παρελθόν και ένα μέλλον, επειδή ζούμε στο ένα μισό μιας συνεχούς χρονικής γραμμής.
Όμως, το αν ζούμε σε ένα παράλληλο σύμπαν δεν έχει καθοριστεί μέχρι στιγμής. Για αυτό η αντιστροφή του χρόνου είναι δυνατή μόνο θεωρητικά. Βέβαια, με τα άλματα που κάνει η επιστήμη και η τεχνολογία, πολλά πράγματα που θεωρούσαμε δυνατά μόνο στη θεωρία, γίνονται πραγματικότητα.
Η μελέτη δημοσιεύθηκε στο Scientific Reports.
