Αν ο χρόνος είναι απλώς «μια επίμονη ψευδαίσθηση», μια μαθηματική συντεταγμένη που αυξάνεται ή μειώνεται από το άπειρο παρελθόν στο άπειρο μέλλον (και αντιστρόφως!), τότε γιατί το ορατό μας Σύμπαν δεν είναι στατικό αλλά διαρκώς αλλάζει και εξελίσσεται; Πώς εξηγείται ότι ο χρόνος στην κοσμολογία, στη βιολογία και στην ανθρώπινη ιστορία φαίνεται να ρέει αποκλειστικά από το παρελθόν προς το μέλλον; Πράγματι, σε όλα τα πολύπλοκα συστήματα, των ανθρώπινων κοινωνιών συμπεριλαμβανομένων, βρίσκουμε καταγεγραμμένο στη δομή και την ιστορία τους μόνο το παρελθόν και το παρόν αλλά ποτέ το μέλλον τους. Αν όμως ο χρόνος «ρέει» προς μία και μόνο κατεύθυνση ενδέχεται κάποτε να τελειώσει;
Στις 6 Απριλίου του 1922, στην περίφημη Φιλοσοφική Εταιρεία στο Παρίσι, συναντήθηκαν δύο μεγάλοι στοχαστές, ο φυσικός Αλμπερτ Αϊνστάιν με τον φιλόσοφο Ανρί Μπερξόν, για να ανταλλάξουν απόψεις γύρω από το αίνιγμα του χρόνου. Στο επίμονο ερώτημα του Μπερξόν αν ο χρόνος που περιγράφει η θεωρία της σχετικότητας, και συνεπώς η σύγχρονη φυσική, έχει να κάνει με τον χρόνο όπως τον βιώνουν καθημερινά οι άνθρωποι, έλαβε από τον Αϊνστάιν την ακόλουθη απάντηση: «Το ερώτημα τίθεται ως εξής: ο χρόνος του φιλοσόφου είναι ο ίδιος με τον χρόνο του φυσικού;»....
Και προς μεγάλη απογοήτευση του Μπερξόν, ο δημιουργός της θεωρίας της σχετικότητας θα απαντήσει απερίφραστα: «Μόνο η επιστήμη λέει την αλήθεια και κανένα υποκειμενικό βίωμα δεν μπορεί να διασώσει ό,τι αρνείται η επιστήμη»!
Σε αυτήν την ατελέσφορη προσπάθεια διάλογου ενός μεγάλου φυσικού με έναν μεγάλο φιλόσοφο αποτυπώνεται η θεμελιώδης διαφωνία σχετικά με τη φύση του χρόνου και την επίδρασή του στο Σύμπαν. Ο χρόνος όπως περιγράφεται από τους βασικούς νόμους της δυναμικής του Νεύτωνα, αλλά και από τη θεωρία της σχετικότητας του Αϊνστάιν, είναι γραμμικός, συμμετρικός και ομοιότροπος ως προς το παρελθόν και το μέλλον. Με άλλα λόγια, ο χρόνος που εμείς οι άνθρωποι βιώνουμε καθημερινά δεν έχει κανένα απολύτως νόημα για τη φυσική, και συνεπώς δεν υπάρχει!
Ως μία παράμετρος στη μαθηματική περιγραφή της κίνησης των υλικών σωμάτων, ο χρόνος, είτε παίρνει θετικές είτε αρνητικές τιμές (η χρονική αντιστροφή από το t στο -t), δεν επηρεάζει σε τίποτα τις βασικές εξισώσεις που περιγράφουν τη συμπεριφορά και τις μεταβολές των υλικών αντικειμένων. Η μετα-φυσική εικασία της συμμετρικότητας του χρόνου, το ότι δηλαδή ο χρόνος μπορεί να ρέει ελεύθερα από το παρελθόν προς το μέλλον ή και αντίστροφα χωρίς αυτό να επηρεάζει ουσιαστικά τα παρατηρούμενα φαινόμενα, αποτελεί βασική παραδοχή τόσο της νευτώνειας δυναμικής όσο και της σχετικιστικής ή της κβαντικής φυσικής.
Η απώλεια του χρόνου
Προσβλέποντας στην «αντικειμενική» περιγραφή των φυσικών φαινομένων η κλασική φυσική όφειλε να υποβαθμίσει τον χρόνο σε απλή γεωμετρική παράμετρο, μετρήσιμη με κάποιο λίγο πολύ ακριβή τρόπο (ρολόγια) και κοινή για όλους τους παρατηρητές που βρίσκονται στο ίδιο σύστημα αναφοράς. Συνεπώς η «χρονικότητα» και η «ιστορικότητα» των φαινομένων που διαπιστώνουν οι παρατηρητές στην καθημερινή τους ζωή έπρεπε να θυσιαστεί στον βωμό της «αντικειμενικής» γνώσης.
Ετσι, ο ανθρώπινος χρόνος κατέληξε να θεωρείται ως μια υποκειμενική αυταπάτη: μια ιδιαίτερα «επίμονη ψευδαίσθηση», όπως υποστήριζε ο Αϊνστάιν. Ακόμη και για τον πατέρα του σχετικιστικού χώρου και του ελαστικού χρόνου, η ανθρώπινη «αίσθηση» του χρόνου αποτελούσε τροχοπέδη για τη βαθύτερη, πληρέστερη και εν τέλει αχρονική περιγραφή της φύσης.
Αναμφίβολα, το όνειρο της αχρονικής περιγραφής της φύσης θα αποδειχτεί ιδιαίτερα γόνιμο για την ανάπτυξη της λεγόμενης «κλασικής» επιστήμης. Ωστόσο, κατά τα μέσα του δέκατου ένατου αιώνα, θα αρχίσει να καταρρέει με την ταυτόχρονη εισβολή του χρόνου τόσο στις θερμοδυναμικές θεωρίες της φυσικής όσο και στις εξελικτικές θεωρίες της βιολογίας (και πιο πρόσφατα με την ανακάλυψη της χρονικότητας στην κοσμολογία και την αστροφυσική). Η αχρονική, υποτίθεται, επιστήμη θα ανακαλύψει προς μεγάλη της έκπληξη ότι όλες οι χημικές αντιδράσεις, όλα τα βιολογικά φαινόμενα, αλλά και όλα τα κοσμολογικά συμβάντα είναι χρονικά μη αναστρέψιμα.
Αυτή η εγγενής και ουσιαστική ασυμμετρία ανάμεσα στο παρελθόν, το παρόν και το μέλλον επιβεβαιώνεται σήμερα σε όλα τα πολύπλοκα φυσικά συστήματα: από τη βιολογική ανάπτυξη και την εξέλιξη των ζωντανών οργανισμών μέχρι τη διαμόρφωση και την εξέλιξη των ουράνιων σωμάτων! Μάλιστα, η πανταχού παρούσα «μη αναστρεψιμότητα» (irreversibility), δηλαδή ο σαφής χρονικός προσανατολισμός των περισσότερων φυσικών διαδικασιών, θα αποδειχτεί ότι αποτελεί τον κανόνα, ενώ η χρονική αναστρεψιμότητα την εξαίρεση. Τίποτα δεν απεικονίζει καλύτερα τη μονοσήμαντη, ανομοιόμορφη και μη αναστρέψιμη ροή του χρόνου, δηλαδή τη χρονική ασυμμετρία και τη μη ισοδυναμία παρελθόντος και μέλλοντος, από την έννοια του «βέλους του χρόνου».
Τα βέλη του χρόνου
Πολύ συνοπτικά, το βέλος του χρόνου θα κάνει την είσοδό του στη σύγχρονη επιστημονική σκέψη με δύο εκδοχές: μία αισιόδοξη και μία απαισιόδοξη. Η αισιόδοξη εκδοχή είναι αυτή της εξέλιξης και σταδιακής πολυπλοκοποίησης της ζωής πάνω στη Γη, όπως περιγράφεται από τη θεωρία της φυσικής επιλογής του Δαρβίνου. Ενώ η πεσιμιστική ή απαισιόδοξη εκδοχή του βέλους του χρόνου προκύπτει από την ανάπτυξη της θερμοδυναμικής των κλειστών συστημάτων.
Από τα δύο βασικά αξιώματα της θερμοδυναμικής προκύπτει ότι, αν η συνολική ενέργεια ενός κλειστού συστήματος είναι σταθερή (πρώτο αξίωμα), τότε αυτό το σύστημα τείνει να περνά από τις λιγότερο πιθανές καταστάσεις τάξης και οργάνωσης σε ολοένα πιο πιθανές καταστάσεις αποδιοργάνωσης και αταξίας (μεγιστοποίηση της εντροπίας). Σύμφωνα λοιπόν με το δεύτερο θερμοδυναμικό αξίωμα, η συνολική εντροπία του συστήματος, με το πέρασμα του χρόνου, μπορεί μόνο να αυξάνεται. Αν μάλιστα θεωρηθεί ότι ολόκληρο το Σύμπαν είναι ένα κλειστό σύστημα, τότε η σταδιακή ενεργειακή υποβάθμισή του θα οδηγήσει αναπόφευκτα στη μεγιστοποίηση της εντροπίας του, δηλαδή στον θερμικό θάνατό του!
Η αχίλλειος πτέρνα αυτής της πεσιμιστικής εκδοχής του βέλους του χρόνου ήταν ότι αρχικά μελετούσε μόνο κλειστά και αδρανή συστήματα. Ομως τέτοια ιδανικά συστήματα που δεν ανταλλάσσουν ύλη και ενέργεια με το περιβάλλον τους δεν υπάρχουν βέβαια στη φύση. Και το γεγονός αυτό αποδείχτηκε περίτρανα με την ανάπτυξη της θερμοδυναμικής των ανοιχτών συστημάτων. Μακριά από τη θερμοδυναμική ισορροπία τα ανοιχτά συστήματα τείνουν, αντίθετα, να αυτοοργανώνονται και να δημιουργούν πολύπλοκες δομές.
Καταστροφέας ή δημιουργός;
Ο χρόνος, για αυτά τα ανοιχτά και πολύπλοκα συστήματα, όπως π.χ. οι ζωντανοί οργανισμοί, οι ανθρώπινες κοινωνίες, αλλά και τα σμήνη γαλαξιών, δεν είναι απλώς μια γεωμετρική μεταβλητή αλλά ο αποφασιστικός παράγοντας που τελικά καθορίζει την εξέλιξή τους. Οπως υποστηρίζει ο βραβευμένος με Νόμπελ για τη μελέτη τέτοιων πολύπλοκων δομών Ιλυα Πριγκοζίν, στο εξαιρετικά ενδιαφέρον βιβλίο του «Το τέλος της βεβαιότητας» (εκδ. Κάτοπτρο): «Δεν είμαστε εμείς οι άνθρωποι οι γεννήτορες του βέλους του χρόνου. Αντίθετα, είμαστε τα παιδιά του».
Οπως είδαμε στο προηγούμενο άρθρο μας, ήδη από την αρχαιότητα ο χρόνος σχετίζεται στενά με την κίνηση και μετρά τη μεταβολή των υλικών σωμάτων. Ο Αριστοτέλης πρώτος ορίζει σαφώς τον χρόνο ως τον «αριθμό» που μετρά τη διάρκεια της κίνησης από ένα πρότερο σ' ένα ύστερο. Ποιος όμως καθορίζει τι είναι «πρότερο» και τι «ύστερο»;
Δεδομένου δε ότι ο λόγος της επιστήμης συγκροτείται, εξ ορισμού και αποκλειστικά, πάνω στη μελέτη επαναλαμβανόμενων και εμπειρικά επιβεβαιωμένων φαινομένων, πώς λοιπόν νομιμοποιείται όταν μελετά φαινόμενα «μοναδικά», όπως η αρχή και το τέλος του χρόνου; Και πώς μπορεί να περιγράφει ή και να κατανοεί φαινόμενα ανεπανάληπτα στον χρόνο;
Τέτοια ακραία και μοναδικά κοσμογονικά συμβάντα οι ειδικοί τα αποκαλούν «ανωμαλίες» ή «μοναδικότητες» επειδή όλες οι γνωστές εξισώσεις που τα περιγράφουν καταρρέουν και δεν μπορούν πλέον να εφαρμοστούν για την περιγραφή τους. Τυπικά παραδείγματα είναι τόσο η Μεγάλη Εκρηξη (Big Bang), από την οποία υποτίθεται ότι προέκυψαν τα πάντα, όσο και η Μεγάλη Σύνθλιψη (Big Crunch), που εικάζεται ότι είναι ένα από τα πιο πιθανά σενάρια για το τέλος του χώρου και του χρόνου. Εξάλλου, όπως θα δούμε στο επόμενο άρθρο μας για τις χρονομηχανές και τα ταξίδια στον χρόνο, η επιστημονική αυστηρότητα τείνει να υποχωρεί ντροπαλά παραχωρώντας τη θέση της στην «αυθάδη» επιστημονική φαντασία όποτε αντιμετωπίζει τέτοια «ανώμαλα» φαινόμενα.
ΣΠΥΡΟΣ ΜΑΝΟΥΣΕΛΗΣ - enet.gt
Και προς μεγάλη απογοήτευση του Μπερξόν, ο δημιουργός της θεωρίας της σχετικότητας θα απαντήσει απερίφραστα: «Μόνο η επιστήμη λέει την αλήθεια και κανένα υποκειμενικό βίωμα δεν μπορεί να διασώσει ό,τι αρνείται η επιστήμη»!
Σε αυτήν την ατελέσφορη προσπάθεια διάλογου ενός μεγάλου φυσικού με έναν μεγάλο φιλόσοφο αποτυπώνεται η θεμελιώδης διαφωνία σχετικά με τη φύση του χρόνου και την επίδρασή του στο Σύμπαν. Ο χρόνος όπως περιγράφεται από τους βασικούς νόμους της δυναμικής του Νεύτωνα, αλλά και από τη θεωρία της σχετικότητας του Αϊνστάιν, είναι γραμμικός, συμμετρικός και ομοιότροπος ως προς το παρελθόν και το μέλλον. Με άλλα λόγια, ο χρόνος που εμείς οι άνθρωποι βιώνουμε καθημερινά δεν έχει κανένα απολύτως νόημα για τη φυσική, και συνεπώς δεν υπάρχει!
Ως μία παράμετρος στη μαθηματική περιγραφή της κίνησης των υλικών σωμάτων, ο χρόνος, είτε παίρνει θετικές είτε αρνητικές τιμές (η χρονική αντιστροφή από το t στο -t), δεν επηρεάζει σε τίποτα τις βασικές εξισώσεις που περιγράφουν τη συμπεριφορά και τις μεταβολές των υλικών αντικειμένων. Η μετα-φυσική εικασία της συμμετρικότητας του χρόνου, το ότι δηλαδή ο χρόνος μπορεί να ρέει ελεύθερα από το παρελθόν προς το μέλλον ή και αντίστροφα χωρίς αυτό να επηρεάζει ουσιαστικά τα παρατηρούμενα φαινόμενα, αποτελεί βασική παραδοχή τόσο της νευτώνειας δυναμικής όσο και της σχετικιστικής ή της κβαντικής φυσικής.
Η απώλεια του χρόνου
Προσβλέποντας στην «αντικειμενική» περιγραφή των φυσικών φαινομένων η κλασική φυσική όφειλε να υποβαθμίσει τον χρόνο σε απλή γεωμετρική παράμετρο, μετρήσιμη με κάποιο λίγο πολύ ακριβή τρόπο (ρολόγια) και κοινή για όλους τους παρατηρητές που βρίσκονται στο ίδιο σύστημα αναφοράς. Συνεπώς η «χρονικότητα» και η «ιστορικότητα» των φαινομένων που διαπιστώνουν οι παρατηρητές στην καθημερινή τους ζωή έπρεπε να θυσιαστεί στον βωμό της «αντικειμενικής» γνώσης.
Ετσι, ο ανθρώπινος χρόνος κατέληξε να θεωρείται ως μια υποκειμενική αυταπάτη: μια ιδιαίτερα «επίμονη ψευδαίσθηση», όπως υποστήριζε ο Αϊνστάιν. Ακόμη και για τον πατέρα του σχετικιστικού χώρου και του ελαστικού χρόνου, η ανθρώπινη «αίσθηση» του χρόνου αποτελούσε τροχοπέδη για τη βαθύτερη, πληρέστερη και εν τέλει αχρονική περιγραφή της φύσης.
Αναμφίβολα, το όνειρο της αχρονικής περιγραφής της φύσης θα αποδειχτεί ιδιαίτερα γόνιμο για την ανάπτυξη της λεγόμενης «κλασικής» επιστήμης. Ωστόσο, κατά τα μέσα του δέκατου ένατου αιώνα, θα αρχίσει να καταρρέει με την ταυτόχρονη εισβολή του χρόνου τόσο στις θερμοδυναμικές θεωρίες της φυσικής όσο και στις εξελικτικές θεωρίες της βιολογίας (και πιο πρόσφατα με την ανακάλυψη της χρονικότητας στην κοσμολογία και την αστροφυσική). Η αχρονική, υποτίθεται, επιστήμη θα ανακαλύψει προς μεγάλη της έκπληξη ότι όλες οι χημικές αντιδράσεις, όλα τα βιολογικά φαινόμενα, αλλά και όλα τα κοσμολογικά συμβάντα είναι χρονικά μη αναστρέψιμα.
Αυτή η εγγενής και ουσιαστική ασυμμετρία ανάμεσα στο παρελθόν, το παρόν και το μέλλον επιβεβαιώνεται σήμερα σε όλα τα πολύπλοκα φυσικά συστήματα: από τη βιολογική ανάπτυξη και την εξέλιξη των ζωντανών οργανισμών μέχρι τη διαμόρφωση και την εξέλιξη των ουράνιων σωμάτων! Μάλιστα, η πανταχού παρούσα «μη αναστρεψιμότητα» (irreversibility), δηλαδή ο σαφής χρονικός προσανατολισμός των περισσότερων φυσικών διαδικασιών, θα αποδειχτεί ότι αποτελεί τον κανόνα, ενώ η χρονική αναστρεψιμότητα την εξαίρεση. Τίποτα δεν απεικονίζει καλύτερα τη μονοσήμαντη, ανομοιόμορφη και μη αναστρέψιμη ροή του χρόνου, δηλαδή τη χρονική ασυμμετρία και τη μη ισοδυναμία παρελθόντος και μέλλοντος, από την έννοια του «βέλους του χρόνου».
Τα βέλη του χρόνου
Πολύ συνοπτικά, το βέλος του χρόνου θα κάνει την είσοδό του στη σύγχρονη επιστημονική σκέψη με δύο εκδοχές: μία αισιόδοξη και μία απαισιόδοξη. Η αισιόδοξη εκδοχή είναι αυτή της εξέλιξης και σταδιακής πολυπλοκοποίησης της ζωής πάνω στη Γη, όπως περιγράφεται από τη θεωρία της φυσικής επιλογής του Δαρβίνου. Ενώ η πεσιμιστική ή απαισιόδοξη εκδοχή του βέλους του χρόνου προκύπτει από την ανάπτυξη της θερμοδυναμικής των κλειστών συστημάτων.
Από τα δύο βασικά αξιώματα της θερμοδυναμικής προκύπτει ότι, αν η συνολική ενέργεια ενός κλειστού συστήματος είναι σταθερή (πρώτο αξίωμα), τότε αυτό το σύστημα τείνει να περνά από τις λιγότερο πιθανές καταστάσεις τάξης και οργάνωσης σε ολοένα πιο πιθανές καταστάσεις αποδιοργάνωσης και αταξίας (μεγιστοποίηση της εντροπίας). Σύμφωνα λοιπόν με το δεύτερο θερμοδυναμικό αξίωμα, η συνολική εντροπία του συστήματος, με το πέρασμα του χρόνου, μπορεί μόνο να αυξάνεται. Αν μάλιστα θεωρηθεί ότι ολόκληρο το Σύμπαν είναι ένα κλειστό σύστημα, τότε η σταδιακή ενεργειακή υποβάθμισή του θα οδηγήσει αναπόφευκτα στη μεγιστοποίηση της εντροπίας του, δηλαδή στον θερμικό θάνατό του!
Η αχίλλειος πτέρνα αυτής της πεσιμιστικής εκδοχής του βέλους του χρόνου ήταν ότι αρχικά μελετούσε μόνο κλειστά και αδρανή συστήματα. Ομως τέτοια ιδανικά συστήματα που δεν ανταλλάσσουν ύλη και ενέργεια με το περιβάλλον τους δεν υπάρχουν βέβαια στη φύση. Και το γεγονός αυτό αποδείχτηκε περίτρανα με την ανάπτυξη της θερμοδυναμικής των ανοιχτών συστημάτων. Μακριά από τη θερμοδυναμική ισορροπία τα ανοιχτά συστήματα τείνουν, αντίθετα, να αυτοοργανώνονται και να δημιουργούν πολύπλοκες δομές.
Καταστροφέας ή δημιουργός;
Ο χρόνος, για αυτά τα ανοιχτά και πολύπλοκα συστήματα, όπως π.χ. οι ζωντανοί οργανισμοί, οι ανθρώπινες κοινωνίες, αλλά και τα σμήνη γαλαξιών, δεν είναι απλώς μια γεωμετρική μεταβλητή αλλά ο αποφασιστικός παράγοντας που τελικά καθορίζει την εξέλιξή τους. Οπως υποστηρίζει ο βραβευμένος με Νόμπελ για τη μελέτη τέτοιων πολύπλοκων δομών Ιλυα Πριγκοζίν, στο εξαιρετικά ενδιαφέρον βιβλίο του «Το τέλος της βεβαιότητας» (εκδ. Κάτοπτρο): «Δεν είμαστε εμείς οι άνθρωποι οι γεννήτορες του βέλους του χρόνου. Αντίθετα, είμαστε τα παιδιά του».
Οπως είδαμε στο προηγούμενο άρθρο μας, ήδη από την αρχαιότητα ο χρόνος σχετίζεται στενά με την κίνηση και μετρά τη μεταβολή των υλικών σωμάτων. Ο Αριστοτέλης πρώτος ορίζει σαφώς τον χρόνο ως τον «αριθμό» που μετρά τη διάρκεια της κίνησης από ένα πρότερο σ' ένα ύστερο. Ποιος όμως καθορίζει τι είναι «πρότερο» και τι «ύστερο»;
Δεδομένου δε ότι ο λόγος της επιστήμης συγκροτείται, εξ ορισμού και αποκλειστικά, πάνω στη μελέτη επαναλαμβανόμενων και εμπειρικά επιβεβαιωμένων φαινομένων, πώς λοιπόν νομιμοποιείται όταν μελετά φαινόμενα «μοναδικά», όπως η αρχή και το τέλος του χρόνου; Και πώς μπορεί να περιγράφει ή και να κατανοεί φαινόμενα ανεπανάληπτα στον χρόνο;
Τέτοια ακραία και μοναδικά κοσμογονικά συμβάντα οι ειδικοί τα αποκαλούν «ανωμαλίες» ή «μοναδικότητες» επειδή όλες οι γνωστές εξισώσεις που τα περιγράφουν καταρρέουν και δεν μπορούν πλέον να εφαρμοστούν για την περιγραφή τους. Τυπικά παραδείγματα είναι τόσο η Μεγάλη Εκρηξη (Big Bang), από την οποία υποτίθεται ότι προέκυψαν τα πάντα, όσο και η Μεγάλη Σύνθλιψη (Big Crunch), που εικάζεται ότι είναι ένα από τα πιο πιθανά σενάρια για το τέλος του χώρου και του χρόνου. Εξάλλου, όπως θα δούμε στο επόμενο άρθρο μας για τις χρονομηχανές και τα ταξίδια στον χρόνο, η επιστημονική αυστηρότητα τείνει να υποχωρεί ντροπαλά παραχωρώντας τη θέση της στην «αυθάδη» επιστημονική φαντασία όποτε αντιμετωπίζει τέτοια «ανώμαλα» φαινόμενα.
ΣΠΥΡΟΣ ΜΑΝΟΥΣΕΛΗΣ - enet.gt
Δεν υπάρχουν σχόλια:
Δημοσίευση σχολίου