Νέα θεωρία προτείνει ότι ο χρόνος έχει τρεις διαστάσεις, με τον χώρο ως δευτερεύον φαινόμενο

Ο χρόνος και όχι ο χωροχρόνος, μπορεί να είναι η μοναδική θεμελιώδης ιδιότητα στην οποία συμβαίνουν όλα τα φυσικά φαινόμενα, σύμφωνα με μια νέα θεωρία επιστήμονα του Πανεπιστημίου της Αλάσκας στο Φέρμπανκς.

Η θεωρία υποστηρίζει επίσης ότι ο χρόνος έχει τρεις διαστάσεις και όχι μόνο αυτή τη μία που βιώνουμε ως συνεχή πρόοδο προς τα εμπρός. Ο χώρος αναδύεται ως δευτερεύουσα εκδήλωση.

«Αυτές οι τρεις χρονικές διαστάσεις είναι το βασικό υπόστρωμα των πάντων, σαν τον καμβά ενός πίνακα ζωγραφικής», δήλωσε ο επίκουρος ερευνητής Gunther Kletetschka στο Γεωφυσικό Ινστιτούτο του UAF. «Ο χώρος εξακολουθεί να υπάρχει με τις τρεις διαστάσεις του, αλλά είναι περισσότερο σαν τη μπογιά στον καμβά, και όχι ο ίδιος ο καμβάς».

Χρόνος: Ένα θεμελιώδες ρήγμα από την κλασική φυσική

Αυτές οι απόψεις διαφέρουν ριζικά από τη γενικώς αποδεκτή φυσική, η οποία υποστηρίζει ότι μία διάσταση χρόνου και τρεις διαστάσεις χώρου συνιστούν την πραγματικότητα. Αυτό είναι γνωστό ως χωροχρόνος, η έννοια που αναπτύχθηκε πριν από περισσότερο από έναν αιώνα και βλέπει τον χρόνο και τον χώρο ως μία οντότητα.

Ο μαθηματικός τύπος του Kletetschka με έξι συνολικές διαστάσεις -χρονικές και χωρικές μαζί- θα μπορούσε να φέρει τους επιστήμονες πιο κοντά στην εύρεση της ενιαίας εξήγησης για το σύμπαν.

Οι διαστάσεις του χρόνου πέρα από τη συνηθισμένη μας εμπειρία είναι δύσκολο να κατανοηθούν. Θεωρητικοί φυσικοί έχουν προτείνει πολλές παραλλαγές.

Το έργο του Kletetschka, που δημοσιεύθηκε στις 21 Απριλίου στο Reports in Advances of Physical Science, προστίθεται σε ένα μακρόχρονο σώμα έρευνας από θεωρητικούς φυσικούς για ένα θέμα που βρίσκεται εκτός του κυρίαρχου ρεύματος της φυσικής.

Γράφει ότι το μαθηματικό του πλαίσιο για τον τρισδιάστατο χρόνο βελτιώνει προηγούμενες προτάσεις, δημιουργώντας αναπαραγωγές των γνωστών μαζών σωματιδίων και άλλων φυσικών ιδιοτήτων που μπορούν να δοκιμαστούν.

«Οι προηγούμενες προτάσεις για τρισδιάστατο χρόνο ήταν κυρίως μαθηματικές κατασκευές χωρίς αυτές τις απτές πειραματικές συνδέσεις», είπε.

«Η δουλειά μου μετατρέπει την έννοια από μια ενδιαφέρουσα μαθηματική πιθανότητα σε μια φυσικά ελέγξιμη θεωρία με πολλαπλά ανεξάρτητα κανάλια επαλήθευσης».

Η θεωρία αυτή θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί για την πρόβλεψη άγνωστων μέχρι σήμερα ιδιοτήτων σωματιδίων και να βοηθήσει στην αναζήτηση της προέλευσης της μάζας – και, τελικά, να συμβάλει στην επίλυση ενός από τα μεγαλύτερα ερωτήματα της φυσικής.

Τι είναι ο τρισδιάστατος χρόνος;

Ο τρισδιάστατος χρόνος είναι μια θεωρία στην οποία ο χρόνος, όπως και ο χώρος, έχει πολλαπλές ανεξάρτητες κατευθύνσεις – συνήθως φανταζόμενες ως τρεις άξονες χρονικής κίνησης, παρόμοιοι στην έννοια με τους χωρικούς άξονες Χ, Υ και Ζ.

Φαντάσου ότι περπατάς σε ένα ευθύ μονοπάτι, κινούμενος προς τα εμπρός και βιώνοντας έτσι τον χρόνο όπως τον γνωρίζουμε. Τώρα φαντάσου ένα άλλο μονοπάτι που διασταυρώνεται με το πρώτο, πηγαίνοντας πλάγια.

Αν μπορούσες να μπεις σε αυτό το πλάγιο μονοπάτι και να παραμείνεις στην ίδια στιγμή του «κανονικού χρόνου», ίσως να διαπίστωνες ότι τα πράγματα είναι ελαφρώς διαφορετικά – ίσως μια διαφορετική εκδοχή της ίδιας ημέρας. Η κίνηση κατά μήκος αυτού του κάθετου δεύτερου μονοπατιού θα μπορούσε να σου επιτρέψει να εξερευνήσεις διαφορετικά αποτελέσματα αυτής της ημέρας χωρίς να προχωράς ούτε προς τα εμπρός ούτε προς τα πίσω στον χρόνο όπως τον γνωρίζουμε.

Η ύπαρξη αυτών των διαφορετικών αποτελεσμάτων είναι η δεύτερη διάσταση του χρόνου. Ο τρόπος μετάβασης από ένα αποτέλεσμα σε ένα άλλο είναι η τρίτη διάσταση.

Ο Kletetschka δήλωσε ότι η θεωρία του υπερνικά ορισμένα από τα προβλήματα προηγούμενων θεωριών τρισδιάστατου χρόνου που βασίζονται στην παραδοσιακή φυσική.

Οι προηγούμενες αυτές θεωρίες, για παράδειγμα, περιγράφουν πολλαπλές χρονικές διαστάσεις στις οποίες οι σχέσεις αιτίας και αποτελέσματος είναι ενδεχομένως ασαφείς. Η θεωρία του Kletetschka εξασφαλίζει ότι οι αιτίες εξακολουθούν να προηγούνται των αποτελεσμάτων, ακόμα και με πολλές χρονικές διαστάσεις, απλώς σε ένα πιο σύνθετο μαθηματικό πλαίσιο.

Στον τρισδιάστατο χρόνο, η δεύτερη και η τρίτη διάσταση θεωρούνται από ορισμένους ερευνητές – ιδίως τον θεωρητικό φυσικό Itzhak Bars του Πανεπιστημίου της Νότιας Καλιφόρνιας – ότι γίνονται εμφανείς, ή ξεδιπλώνονται, σε επίπεδα ακραίας ενέργειας, όπως στην αρχή του σύμπαντος ή σε αλληλεπιδράσεις σωματιδίων υψηλής ενέργειας.

Μια θεωρία που θα ενώσει τα πάντα;

Η επιδίωξη της θεωρίας του τρισδιάστατου χρόνου θεωρείται από τον Bars και άλλους θεωρητικούς φυσικούς ως ένα μονοπάτι για την απάντηση μεγάλων ερωτημάτων της φυσικής που έχουν προβληματίσει την επιστημονική κοινότητα.

Η προσέγγιση του Kletetschka μπορεί ακόμα και να βοηθήσει στην επίλυση της μεγαλύτερης όλων των άλυτων προκλήσεων της φυσικής: την ενοποίηση της κβαντομηχανικής – της συμπεριφοράς των σωματιδίων στις μικρότερες κλίμακες – και της βαρύτητας σε μια ενιαία κβαντική θεωρία βαρύτητας.

Μια τέτοια θεωρία θα μπορούσε να οδηγήσει ή να αποτελέσει τη μεγάλη θεωρία του σύμπαντος – τη λεγόμενη «θεωρία των πάντων». Η ενοποιημένη αυτή θεωρία θα συνέδεε τις τέσσερις θεμελιώδεις δυνάμεις της φύσης – τον ηλεκτρομαγνητισμό, τη ισχυρή πυρηνική δύναμη, τη ασθενή πυρηνική δύναμη και τη βαρύτητα.

Το Καθιερωμένο Πρότυπο της σωματιδιακής φυσικής ενοποιεί τις τρεις πρώτες. Η βαρύτητα εξηγείται μέσω της γενικής θεωρίας της σχετικότητας του Albert Einstein.

Οι δύο θεωρίες είναι ασύμβατες, γι’ αυτό και οι φυσικοί αναζητούν εκείνη την «θεωρία των πάντων» που θα τις ενώσει. Η αναζήτηση της προέλευσης των μαζών των σωματιδίων βρίσκεται στο επίκεντρο αυτής της προσπάθειας.

Ο Kletetschka πιστεύει ότι η θεωρία του για τον τρισδιάστατο χρόνο μπορεί να βοηθήσει. Το πλαίσιο του αναπαράγει με ακρίβεια τις γνωστές μάζες σωματιδίων όπως των ηλεκτρονίων, των μυονίων και των κουάρκ και εξηγεί επίσης γιατί αυτά τα σωματίδια έχουν αυτές τις μάζες.

«Το μονοπάτι προς την ενοποίηση ίσως απαιτεί μια θεμελιώδη επαναξιολόγηση της φύσης της φυσικής πραγματικότητας», είπε. «Αυτή η θεωρία δείχνει πώς η θεώρηση του χρόνου ως τρισδιάστατου μπορεί φυσικά να επιλύσει πολλούς γρίφους της φυσικής μέσω ενός ενιαίου συνεκτικού μαθηματικού πλαισίου».