Οι νόμοι της φυσικής, επιτρέπουν την αντιστροφή του χρόνου;

Αν τρία ή περισσότερα αντικείμενα μετακινούνται το ένα υπό την επίδραση της δύναμης της βαρύτητας των άλλων, το ιστορικό των τροχιών που διαγράφουν δεν μπορεί να αντιστραφεί! Αυτό είναι το συμπέρασμα μιας διεθνούς ομάδας ερευνητών που βασίζεται σε προσομοιώσεις ηλεκτρονικών υπολογιστών από τρεις υποθετικές μαύρες τρύπες σε τροχιά μεταξύ τους.

Οι ερευνητές, με επικεφαλής τον ολλανδό αστρονόμο Tjarda Boekholt, θα δημοσιεύσουν τα ευρήματά τους στο τεύχος Απριλίου του περιοδικού Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Οι περισσότεροι βασικοί νόμοι στη φυσική δεν έχουν κανένα πρόβλημα με την κατεύθυνση του χρόνου. Είναι, όπως λένε οι επιστήμονες, συμμετρικοί σε σχέση με το χρόνο. Στην πράξη όμως, ο καθένας ξέρει ότι ο χρόνος δεν μπορεί να γυρίσει πίσω. Για παράδειγμα, ένα ποτήρι που πέφτει και σπάει σε εκατό κομμάτια πραγματικά δεν υπάρχει πιθανότητα να ξαναγυρίσει πίσω στο χέρι σας και να συναρμολογηθεί πάλι αυθόρμητα. Μέχρι τώρα, οι επιστήμονες εξήγησαν την έλλειψη χρονικής συμμετρίας από τη στατιστική αλληλεπίδραση μεταξύ μεγάλου αριθμού σωματιδίων, των οποίων δεν γνωρίζουμε με ακρίβεια την αρχική θέση. Οι τρεις αστρονόμοι όμως, δείχνουν ότι μόνο τρία σώματα είναι αρκετά για να σπάσουν την χρονική συμμετρία.

Ο Tjarda Boekholt, ο Simon Portegies Zwart και ο Mauri Valtonen υπολόγισαν τις τροχιές των τριών μαύρων οπών που επηρεάζουν η μία την άλλη, με την πάροδο του χρόνου. Αυτό έγινε με δύο προσομοιώσεις. Στην πρώτη προσομοίωση, οι μαύρες τρύπες ξεκινούν από κατάσταση ηρεμίας. Στη συνέχεια, υπό την επίδραση της βαρύτητας κινούνται η μία προς την άλλη και διαγράφουν περίπλοκες τροχιές. Τελικά, η μια μαύρη τρύπα αφήνει τις άλλες δύο να περιστρέφονται μεταξύ τους και εκτοξεύεται μακριά στο διάστημα. Η δεύτερη προσομοίωση ξεκινά με την τελική κατάσταση της πρώτης προσομοίωσης. Οι δύο μαύρες οπές περιστρέφονται η μία γύρω από την άλλη και την τρίτη προσπαθεί να γυρίσει πίσω. Η δεύτερη προσομοίωση χρησιμοποιεί ακριβώς τους ίδιους φυσικούς νόμους, αλλά απλά υπολογίζει τον χρόνο αντίστροφα.

Αποδεικνύεται ότι ο χρόνος δεν μπορεί να αντιστραφεί στο 5% των υπολογισμών, ακόμη και αν ο υπολογιστής χρησιμοποιεί περισσότερο από εκατό δεκαδικά ψηφία για την επίτευξη μέγιστης ακρίβειας. Επομένως, για αυτό το 5% δεν είναι θέμα καλύτερων υπολογιστών ή πιο έξυπνων μεθόδων υπολογισμού, όπως πιστεύαμε προηγουμένως.

Οι ερευνητές εξηγούν την μη αντιστρεψιμότητα χρησιμοποιώντας την έννοια του μήκους Planck. Αυτή είναι μια αρχή γνωστή στη φυσική που ισχύει για φαινόμενα σε ατομικό επίπεδο και μικρότερα. Ο Boekholt δήλωσε: «Η κίνηση των τριών μαύρων τρυπών μπορεί να είναι τόσο χαοτική, ώστε κάτι τόσο μικρό όσο το μήκος του Planck να επηρεάζει τις κινήσεις. Οι διαταραχές που προκαλεί το μήκος του Planck έχουν εκθετικό αποτέλεσμα και σπάνε την συμμετρία του χρόνου» (Οι μονάδες Plank, προτάθηκαν αρχικά το 1899 από τον Γερμανό φυσικό Μαξ Πλανκ και είναι γνωστές ως «φυσικές μονάδες», λόγω του ότι ο ορισμός τους προέρχεται μόνο από ιδιότητες της φύσης και όχι από οποιαδήποτε ανθρώπινη παραδοχή). 

Ο συν-συγγραφέας Portegies Zwart προσθέτει: «Επομένως, η αποτυχία να γυρίσουμε πίσω το χρόνο δεν είναι πλέον μόνο στατιστικό επιχείρημα, είναι ήδη κρυμμένο στους βασικούς νόμους της φύσης. Ούτε ένα σύστημα τριών κινούμενων αντικειμένων, μεγάλων ή μικρών, πλανητών ή μαύρες τρύπες, μπορεί να ξεφύγει από την κατεύθυνση του χρόνου».

ΠΗΓΗ: https://phys.org/news/2020-03-symmetry-laws-physics.html

ΦΩΤΟΓΡΑΦΙΑ: NASA Hubble SpaceTelescope. (CC BY 2.0).

ΔΙΑΒΑΣΤΕ ΕΠΙΣΗΣ: Ανακαλύφθηκε αστέρι που «εκτοξεύθηκε» από το κέντρο του Γαλαξία!