Τα ταχυόνια, σωματίδια που κινούνται πιο γρήγορα από το φως, είναι αδύνατον να υπάρχουν  σε τελευταία ανάλυση

Πηγή: NewScientist, 18 Μαρτίου 2009

Τα ταχυόνια, σωματίδια που κινούνται πιο γρήγορα από το φως, μπορεί να είναι βασικά αδύνατον να υπάρχουν, σύμφωνα με δύο θεωρητικούς φυσικούς. Σε περίπτωση που έχουν δίκιο, η νέα τους θεωρία θα μπορούσε επίσης να υπονοεί ότι ο χρόνος - φαινομενικά μία από τις πιο θεμελιώδεις πτυχές της Φύσης - δεν είναι παρά μια οφθαλμαπάτη.

Αν και συνήθως πιστεύεται ότι ο Αϊνστάιν στην θεωρία της σχετικότητας λέει πως τίποτα δεν μπορεί να πάει πιο γρήγορα από το φως, αυτό δεν είναι απόλυτα ακριβές. Η σχετικότητα απαγορεύει τη συνηθισμένη ύλη να φθάσει στην ταχύτητα του φωτός, διότι αυτό θα απαιτούσε ανεξάντλητη ενέργεια.

Όμως, η θεωρία του δεν αποκλείει ένα σύνολο σωματιδίων - που λέγονται ταχυόνια - να μπορούν να ταξιδεύουν ταχύτερα από το φως. Ονομάστηκαν ταχυόνια από τους φυσικούς στη δεκαετία του 1960, και θα ήθελαν όντως ένα άπειρο ποσό ενέργειας για να τα επιβραδύνει μέχρι την ταχύτητα του φωτός.

Τα ταχυόνια αναφύονται σε ορισμένες αναπόδεικτες φυσικές θεωρίες, όπως είναι ορισμένες εκδόσεις της θεωρίας χορδών. Οι φυσικοί μάλιστα έχουν αναζητήσει τις αναμενόμενες υπογραφές τους, για παράδειγμα ανάμεσα στα σωματίδια υψηλής ενέργειας που πλήττουν τη Γη από το διάστημα. Αν υπάρχουν εκεί μέσα τότε τα ταχυόνια θα παράγουν ένα μήνυμα παρόμοιο με τις κοσμικές ακτίνες - εκτός του ότι θα φτάσουν στους επίγειους ανιχνευτές πολύ πριν από τα δευτερογενή σωματίδια που δημιουργούνται στην ατμόσφαιρα.

Τα ταχυόνια δεν έχουν βέβαια εντοπιστεί ποτέ, ωστόσο οι James Wheeler και Joseph Spencer του πανεπιστημίου της Γιούτα νομίζουν ότι ξέρουν το γιατί.

Το σκεπτικό τους είναι λογικό. "Έχουμε ήδη εμπλακεί σε αυτόν τον υπολογισμό εδώ και ενάμιση χρόνο," λέει ο Wheeler. Οι δύο τους ήθελαν να κατανοήσουν για το πώς τα φυσικά μοντέλα έχουν σχέση με τις μετρήσεις που κάνουμε.

Ξεκίνησαν θεωρώντας ένα σύμπαν που έχει μόνο αποστάσεις, και καμιά διάσταση του χρόνου. Η απλούστερη μέτρηση σε αυτό το σύμπαν είναι η σύγκριση δύο αποστάσεων: μια σανίδα του ενός μέτρου θα πρέπει να είναι η μισή από μια άλλη των δύο μέτρων, ανεξάρτητα από το πως το βλέπετε είτε από μια διαφορετική οπτική γωνία ή ένα διαφορετικό τόπο.

Όλες αυτές οι απόψεις αποτελούν ένα πιο σύνθετο αφηρημένο χώρο, το "χώρο μέτρησης συμμετριών".

Κώνος φωτός

Μαθηματικώς αυτός αποδεικνύεται ότι μοιάζει αρκετά με τον "χώρο φάσης", που βρίσκεται στο επίκεντρο της κβαντικής μηχανικής και άλλων φυσικών θεωριών. Ο χώρος φάσης δεν περιγράφει μόνο την θέση ενός αντικειμένου, αλλά και την ορμή του - θα λέγαμε, την τροχιά του αντικειμένου.

Στο μοντέλο τους, όλες οι τροχιές ομαδοποιούνται σε δύο κώνους που ενώνονται σε ένα σημείο. Μοιάζει με ένα σύνολο πορειών (τροχιές) που έρχονται από το παρελθόν, περνώντας από ένα σημείο της παρούσης στιγμής, και πάλι προχωρούν στο μέλλον. Κάτι που ισοδυναμεί με ένα χρόνο που αναδύθηκε.

Στην πραγματικότητα, αυτό το σύνολο των πορειών μιμείται τον "κώνο του φωτός" της σχετικότητας, τις τροχιές των σωματιδίων που κινούνται  στον χωροχρόνο μέχρι και την ταχύτητα του φωτός. Ο κώνος του φωτός, επίσης, χωρίζει το παρελθόν από το μέλλον.

Στην σχετικότητα, είναι δυνατό να φανταστούμε τα ταχυόνια, να ταξιδεύουν έξω από τον κώνο του φωτός. Αλλά στο μοντέλο των Wheeler και Spencer, αυτό είναι αδιανόητο, επειδή ο κώνος στην πραγματικότητα ορίζεται από το σύνολο όλων των πιθανών πορειών.

Αναδυόμενος χρόνος

Γιατί θα πρέπει ο πολύπλοκος χώρος των συμμετριών τους να έχει κάποια σχέση με τον "πραγματικό" χώρο και χρόνο που κατοικούμε; Ο λόγος είναι ότι αυτός συνδέει τον άχρονο χώρο με κάτι σαν τον οικείο μας χωροχρόνο, πράγμα που σημαίνει ότι αυτές οι δύο περιγραφές είναι ισοδύναμες. Κάθε γεγονός που μπορεί να περιγραφεί στον οικείο χωρόχρονο μπορεί να αναπαραχθεί εξίσου καλά με μια δομή σε ένα άχρονο χώρο.

Οι συνέπειες μπορεί να είναι βαθιές. Ο άχρονος χώρος δεν μπορεί να μεταβληθεί, κι αυτό θα μπορούσε να σημαίνει ότι το δικό μας σύμπαν είναι ντετερμινιστικό, με το μέλλον να είναι προδιαγεγραμμένο.

Ο Wheeler υποψιάζεται ότι η αντίληψη που έχουμε για τον "χρόνο" αντιστοιχεί στην απόσταση, από ένα ειδικό σημείο στον άχρονο χώρο των τεσσάρων διαστάσεων του μοντέλου τους τους. Αν είναι έτσι τα πράγματα, αυτό το σημείο θα μπορούσε να δείχνει την αρχή του χρόνου κατά τη Μεγάλη Έκρηξη.

Ο ίδιος πιστεύει ότι το αποτέλεσμα των Wheeler και Spencer είναι περιορισμένο, καθώς αυτό εξαρτάται από μια συγκεκριμένη μαθηματική προσέγγιση. Αλλά δεν απορρίπτει την εργασία τους. "Είναι γεμάτη προτάσεις και ιδέες και δίνει τη σωστή απάντηση [δηλαδή ότι ο χρόνος αναδύεται]," λέει. "Και υπάρχουν πολλές προσεγγίσεις σε αυτό το ερώτημα, που θα μπορούσαν όλες να συνδεθούν. Φαίνεται να υπάρχει μια αναδυόμενη θεωρία του πως προέκυψε ο χρόνος."