Ο χρόνος δεν γυρίζει πίσω: Νέα κβαντική θεωρία βάζει «φρένο» στα σενάρια για ταξίδια στο παρελθόν

Είναι ίσως η πιο γοητευτική ερώτηση που έχει θέσει ποτέ ο άνθρωπος στον εαυτό του κοιτάζοντας τα άστρα ή αναλογιζόμενος τα λάθη του παρελθόντος: Μπορούμε να γυρίσουμε τον χρόνο πίσω; Από τη λογοτεχνία μέχρι τις χολιγουντιανές υπερπαραγωγές, η ιδέα της χρονομηχανής εξάπτει τη φαντασία μας. Ωστόσο, μια νέα, επαναστατική μελέτη που έρχεται από την Κίνα φαίνεται να βάζει οριστική ταφόπλακα σε αυτές τις ελπίδες, προσφέροντας ταυτόχρονα μια λύση σε ένα από τα μεγαλύτερα αινίγματα της σύγχρονης φυσικής.

Ερευνητές από το Πανεπιστήμιο Hainan, με επικεφαλής τον φυσικό Cai Qingyu, διατύπωσαν μια νέα θεωρία που εξηγεί γιατί το «βέλος του χρόνου» δείχνει αμετάκλητα προς μία και μόνο κατεύθυνση: το μέλλον. Αντίθετα με όσα γνωρίζαμε ή ελπίζαμε, η επιστροφή στο χθες δεν είναι απλώς δύσκολη, αλλά φαίνεται να είναι θεμελιωδώς αδύνατη εξαιτίας της ίδιας της φύσης των κβαντικών σωματιδίων.

Το μεγάλο παράδοξο της Φυσικής

Για να κατανοήσουμε τη σημασία αυτής της ανακάλυψης, πρέπει πρώτα να κοιτάξουμε το πρόβλημα που ταλανίζει τους φυσικούς εδώ και έναν αιώνα. Στον κόσμο της κλασικής μηχανικής – τον κόσμο του Νεύτωνα και του Αϊνστάιν – οι νόμοι της Φυσικής είναι συμμετρικοί ως προς τον χρόνο. Αυτό σημαίνει πως, αν βλέπατε ένα βίντεο με πλανήτες να περιστρέφονται γύρω από ένα άστρο και το παίζατε ανάποδα, οι κινήσεις θα φαίνονταν απολύτως φυσιολογικές και θα υπάκουαν στους ίδιους νόμους. Θεωρητικά, τίποτα στις εξισώσεις δεν απαγορεύει στον χρόνο να κυλήσει προς τα πίσω.

Ωστόσο, η εμπειρία μας είναι διαφορετική. Ένα ποτήρι που σπάει δεν ξανακολλάει ποτέ από μόνο του, και εμείς γερνάμε χωρίς να ξαναγινόμαστε νέοι. Αυτή η ασυμφωνία μεταξύ των αναστρέψιμων νόμων της φυσικής και της μη αναστρέψιμης πραγματικότητας ονομάζεται «βέλος του χρόνου». Μέχρι σήμερα, η επικρατούσα εξήγηση βασιζόταν στην εντροπία (τον βαθμό αταξίας ενός συστήματος), η οποία σύμφωνα με τη θερμοδυναμική τείνει πάντα να αυξάνεται. Αλλά ακόμη και αυτή η εξήγηση άφηνε "παραθυράκια" στατιστικής πιθανότητας.

Η κβαντική "χειραψία" που δεν λύνεται

Η ομάδα του καθηγητή Cai προσέγγισε το ζήτημα από μια διαφορετική σκοπιά, εστιάζοντας στον μικρόκοσμο της κβαντικής μηχανικής. Η μελέτη τους προτείνει ότι η μη αναστρέψιμη πορεία του χρόνου δεν είναι απλώς θέμα στατιστικής ή εντροπίας, αλλά μια εγγενής ιδιότητα που προκύπτει μόλις τα σωματίδια αλληλεπιδράσουν μεταξύ τους.

Σύμφωνα με τη νέα θεωρία, όταν δύο κβαντικά σωματίδια έρχονται σε επαφή, δημιουργούν μια σύνδεση, γνωστή ως κβαντική συσχέτιση. Οι ερευνητές παρομοιάζουν αυτή τη διαδικασία με μια "χειραψία". Μόλις γίνει αυτή η χειραψία και τα σωματίδια μοιραστούν πληροφορίες, η σύνδεση αυτή κλειδώνει. Η μελέτη αποδεικνύει ότι δεν υπάρχει καμία φυσική διαδικασία ή αλγόριθμος που να μπορεί να ξετυλίξει το κουβάρι αυτής της αλληλεπίδρασης και να επαναφέρει τα σωματίδια στην αρχική, ανεξάρτητη κατάστασή τους.

Το θεώρημα του "No-Go" και το τέλος των ψευδαισθήσεων

Η καρδιά της ανακάλυψης βρίσκεται σε αυτό που οι φυσικοί ονομάζουν "no-go theorem" (θεώρημα απαγόρευσης). Η ομάδα του Πανεπιστημίου Hainan απέδειξε μαθηματικά ότι η διαγραφή των κβαντικών συσχετίσεων είναι αδύνατη. Αυτό σημαίνει ότι κάθε στιγμή που περνάει και κάθε αλληλεπίδραση που συμβαίνει στο Σύμπαν προσθέτει ένα νέο στρώμα πληροφορίας που δεν μπορεί να διαγραφεί.

Φανταστείτε τον χρόνο όχι σαν ένα ποτάμι που ρέει, αλλά σαν ένα βιβλίο που γράφεται αυτόματα και με ανεξίτηλο μελάνι. Κάθε γράμμα που προστίθεται (κάθε κβαντική αλληλεπίδραση) καθορίζει το επόμενο, και δεν υπάρχει γόμα που να μπορεί να σβήσει τα προηγούμενα χωρίς να καταστρέψει ολόκληρο το νόημα του κειμένου. Αυτή η διαδικασία δημιουργεί αυτόματα μια κατεύθυνση: από το λιγότερο συνδεδεμένο παρελθόν στο περισσότερο συνδεδεμένο μέλλον.

Γιατί τα ταξίδια στο παρελθόν μένουν στη σφαίρα της φαντασίας

Οι επιπτώσεις αυτής της θεωρίας είναι τεράστιες για την κατανόηση του Σύμπαντος. Αν η ροή του χρόνου είναι αποτέλεσμα αυτών των θεμελιωδών κβαντικών δεσμών, τότε η αντιστροφή του χρόνου θα απαιτούσε κάτι περισσότερο από τεράστια ενέργεια· θα απαιτούσε την παραβίαση των βασικών νόμων που συγκροτούν την πραγματικότητα.

Το ταξίδι στο παρελθόν, επομένως, δεν είναι απλώς τεχνικά ανέφικτο με τα σημερινά μέσα, αλλά θεωρητικά αδύνατο. Δεν μπορούμε να γυρίσουμε πίσω επειδή η "πληροφορία" του παρελθόντος έχει ενσωματωθεί στη δομή του παρόντος με τρόπο που δεν ξεριζώνεται. Η φύση φαίνεται να έχει εγκαταστήσει μια ασφαλιστική δικλείδα που προστατεύει την αιτιότητα: αυτό που έγινε, έγινε και δεν ξεγίνεται.

Μια νέα ματιά στην πραγματικότητα

Παρόλο που η είδηση μπορεί να απογοητεύσει τους λάτρεις της επιστημονικής φαντασίας που ονειρεύονταν να διορθώσουν τα λάθη του χθες, για την επιστημονική κοινότητα αποτελεί έναν θρίαμβο. Η θεωρία των Κινέζων φυσικών γεφυρώνει το χάσμα ανάμεσα στον κβαντικό μικρόκοσμο και τον κόσμο που βιώνουμε καθημερινά.

Μας δείχνει ότι ο χρόνος δεν είναι μια ψευδαίσθηση, ούτε μια ανθρώπινη κατασκευή. Είναι μια πραγματική, φυσική διαδικασία αύξησης της πολυπλοκότητας και της διασύνδεσης του Σύμπαντος. Κάθε δευτερόλεπτο που περνάει μας δένει πιο σφιχτά με τον κόσμο γύρω μας, καθιστώντας το μέλλον τον μοναδικό προορισμό μας. Και ίσως, τελικά, να υπάρχει μια ομορφιά σε αυτή την αναπόδραστη πορεία: μας υπενθυμίζει να ζούμε το τώρα, αφού είναι η μόνη στιγμή που μας ανήκει πραγματικά.

Η ανακάλυψη αυτή αναμένεται να πυροδοτήσει νέες συζητήσεις και πειράματα, καθώς οι επιστήμονες θα προσπαθούν να επιβεβαιώσουν τα ευρήματα σε εργαστηριακές συνθήκες. Μέχρι τότε, το μόνο σίγουρο είναι πως το ρολόι του σύμπαντος συνεχίζει να χτυπά μόνο προς τα μπρος.