Γιατί είναι μάλλον αδύνατο να φτιάξουμε χρονομηχανή

Η ιδέα του ταξιδιού στο χρόνο, στο παρελθόν ή στο μέλλον, απασχολεί την ανθρωπότητα εδώ και αιώνες. Η γοητεία του είναι αδιαμφισβήτητη και συνεπώς εύλογα έχει διαποτίσει τη λογοτεχνία, τον κινηματογράφο και τα βιντεοπαιχνίδια, ενώ σίγουρα ήταν θέμα και αμέτρητων βραδινών συζητήσεων. Ωστόσο, όσο δελεαστική κι αν είναι η ιδέα, τώρα τα νέα ευρήματα μιας ομάδας φυσικών υποδηλώνουν ότι το όνειρο μάλλον θα παραμείνει άπιαστο. Ορίστε η εξήγηση:

Στις απέραντες, δίχως εμπόδια εκτάσεις του διαστήματος, το φως ταξιδεύει σταθερά με την αμείωτη ταχύτητα των 299.792.458 μέτρων ανά δευτερόλεπτο. Ωστόσο, το ταξίδι του παίρνει μια διαφορετική τροπή όταν συναντά τα ηλεκτρομαγνητικά πεδία που περιβάλλουν την ύλη. Σε αυτή την περίπτωση, η ταχύτητα του φωτός μπορεί να μειωθεί σημαντικά, ένα φαινόμενο που μπορούμε να παρατηρήσουμε όταν το φως διαθλάται καθώς περνά μέσα από ένα ποτήρι νερό ή όταν διαχέεται για να σχηματίσει τα χρώματα ενός ουράνιου τόξου.

Ιστορικά, ενώ οι εξισώσεις του 19^ου κιόλας αιώνα μπορούσαν να περιγράψουν αυτή την επιβράδυνση του φωτός, δεν μπορούσαν να αποτυπώσουν τις απότομες αλλαγές στην ταχύτητά του κατά τη μετάβαση μεταξύ διαφορετικών μέσων. Αυτό το κενό έρχεται να καλύψει μια ομάδα επιστημόνων από το Tampere University στη Φιλανδία. Η πρωτοποριακή μελέτη τους, με επικεφαλής τον Matias Koivurova, επανεξέτασε τις θεμελιώδεις αρχές που διέπουν την πορεία των κυμάτων του φωτός στον χρόνο και τον χώρο.

Τι αποκάλυψαν λοιπόν οι επιστήμονες; Όπως εξηγεί με τα δικά του λόγια ο Koivurova: "Βρήκα έναν πολύ ωραίο τρόπο να εξάγουμε την τυπική εξίσωση για τα κύματα... Η μόνη υπόθεση που χρειαζόμουν ήταν ότι η ταχύτητα του κύματος είναι σταθερή". Ο Koivurova έκανε όμως μια επαναστατική σκέψη: τι γίνεται αν η ταχύτητα δεν είναι πάντα σταθερή; Αυτή η αλλαγή προοπτικής ήταν που έφερε εν τέλει τα πάνω-κάτω.

Η καθολική ταχύτητα του φωτός, που συμβολίζεται ως "c", χρησιμεύει στη φυσική ως ανώτατο όριο για τη μεταφορά «πληροφοριών» στο κενό. Ενώ η ύλη μπορεί να επηρεάσει την ταχύτητά του, η θεωρία της σχετικότητας υποστηρίζει ότι αυτή η θεμελιώδης ιδιότητα παραμένει αμετάβλητη. Αμφισβητώντας αυτή τη μακροχρόνια πεποίθηση, ο Koivurova και οι συνάδελφοί του διατύπωσαν ένα σενάριο όπου το φως θα μπορούσε πράγματι να επιταχύνει ή να επιβραδύνει.

Τα ευρήματά τους όμως συνδέθηκαν με έναν ενδιαφέρον τρόπο με τις ευρύτερες αρχές της σχετικότητας. Στείλτε ένα διαστημόπλοιο στα βάθη του διαστήματος με τεράστια ταχύτητα και οι επιβάτες του θα βιώσουν το χρόνο και την απόσταση διαφορετικά από τους παρατηρητές που παρακολουθούν το ταξίδι από μακριά. Αυτή η αντίθεση οφείλεται στη θεωρία της σχετικότητας, που έχει δοκιμαστεί με επιτυχία ξανά και ξανά σε όλες τις κλίμακες.

Όταν εξέτασαν λοιπόν αυτό το επιταχυνόμενο κύμα από την προοπτική της σταθερής ταχύτητας, βρήκαν παραλληλισμούς με φαινόμενα που υπαγορεύονται από τη σχετικότητα:

Από την οπτική γωνία του κύματος, η ορμή του παραμένει όντως αμετάβλητη κατά τη διάρκεια του ταξιδιού του!

"Αυτό που δείξαμε είναι ότι από την άποψη του κύματος, τίποτα δεν συμβαίνει στην ορμή του. Με άλλα λόγια, η ορμή του κύματος διατηρείται", τόνισε ο Koivurova.

Τα συμπεράσματα που μπορούν να εξαχθούν είναι πολλά. Με βάση αυτό, οι ερευνητές υπέθεσαν ότι όλα τα κύματα, από τα ηλεκτρομαγνητικά μέχρι τους απλούς κυματισμούς σε μια λίμνη, πρέπει να τηρούν τις αρχές της σχετικότητας και της διατήρησης της ορμής, ειδικά όταν επιταχύνονται. Και κάπου εδώ έρχονται τα άσχημα νέα για τους φιλόδοξους εξερευνητές του χωροχρόνου: Αν όλα τα κύματα έχουν από την δική τους προοπτική και όχι από την οπτική του παρατηρητή, τον δικό τους, μοναδικό, "ορθό χρόνο", λόγω της σχετικότητας, τότε οι νόμοι της φυσικής που βασίζονται σε αυτά τα κύματα θα πρέπει να έχουν αντίστοιχα μια σταθερή χρονική κατεύθυνση. Μια χρονική κατεύθυνση η οποία δεν μπορεί να αντιστραφεί.

Συνοψίζοντας, αυτή η θεωρία ισχύει προς το παρόν για μια μοναδική διάσταση του χώρου και του χρόνου. Ωστόσο, μπορεί να είναι το κλειδί για τη βαθύτερη κατανόηση της χρονικής δομής του σύμπαντός μας. Αν περαιτέρω πειράματα την επικυρώσουν, αυτό μπορεί να σημαίνει ότι το ταξίδι μας στο σύμπαν είναι μάλλον…«μονόδορμος».