Επιμέλεια :
ΝΙΚΟΣ ΚΑΡΑΝΑΣΗΣ (μαθητής Β΄Λυκείου)
ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ
- Η έννοια του χρόνου
- Ο χρόνος στην ανθρώπινη συνείδηση – ψυχολογικός ή υποκειμενικός χρόνος
- Ο χρόνος στη φυσική
Η ΕΝΝΟΙΑ ΤΟΥ ΧΡΟΝΟΥ
Ως έννοια ο Χρόνος γίνεται αντιληπτός ως μια ακαθόριστη κίνηση των γεγονότων στο παρελθόν, το παρόν και το μέλλον, και θεωρείται ως σύνολο. (Αποτελείται δηλαδή από το παρελθόν, το παρόν και το μέλλον, τα οποία εξετάζονται ως μια ενιαία οντότητα.)
Γενικά ο Χρόνος χαρακτηρίζεται ως η ακριβής μέτρηση μιας διαδικασίας από το παρελθόν στο μέλλον. Κάθε φυσικό φαινόμενο, για παράδειγμα η πτώση ενός αντικειμένου στο έδαφος, εξελίσσεται στη διάρκεια μιας ορισμένης χρονικής περιόδου.
Ο χρόνος μετράται σε μονάδες όπως το δευτερόλεπτο, και με ειδικά όργανα που ονομάζονται χρονόμετρα. Όπως είναι για παράδειγμα ένα ρολόι. Οι καθημερινές μας εμπειρίες καταδεικνύουν πως ο χρόνος “κυλάει” με τον ίδιο πάντα ρυθμό και μόνο προς μια συγκεκριμένη κατεύθυνση – από το παρόν προς το μέλλον. Η κίνηση του αυτή γενικότερα, ούτε μπορεί να διακοπεί αλλά και ούτε να αντιστραφεί.
Παρά ταύτα, όπως απέδειξε ο Einstein με την Ειδική Θεωρία της Σχετικότητας, η κίνηση αυτή του χρόνου, δηλαδή η ροή του, μπορεί να επιβραδυνθεί αλλά ακόμα και να παγώσει για ένα αντικείμενο που κινείται με εξαιρετικά μεγάλη ταχύτητα.
Ένας άλλος τρόπος ώστε να αντιληφθούμε την έννοια του χρόνου είναι πως πρόκειται για “ένα μη χωρικό γραμμικό συνεχές στο οποίο τα γεγονότα συμβαίνουν με εμφανώς μη αναστρέψιμη τάξη” ή πιο απλά μια μη χωρική οντότητα (κάτι που δεν υπάρχει στο χώρο) στην οποία δεν μπορούμε ποτέ να επιστρέψουμε προς τα πίσω.
Με τον χρόνο ασχολήθηκε τόσο η φιλοσοφία όσο και η επιστήμη, διαμορφώνοντας ενίοτε διαφορετικές, και πολλές φορές αντιφατικές απόψεις, για το νόημά του.
Επί της ουσίας οι διαφοροποιήσεις δεν αφορούν στις μονάδες μέτρησης του χρόνου αλλά στο αν ο χρόνος ως οντότητα είναι δυνατόν να μετρηθεί ή αποτελεί τμήμα ενός μετρητικού συστήματος.
Ο ΧΡΟΝΟΣ ΣΤΗΝ ΑΝΘΡΩΠΙΝΗ ΣΥΝΕΙΔΗΣΗ – ΨΥΧΟΛΟΓΙΚΟΣ Ή ΥΠΟΚΕΙΜΕΝΙΚΟΣ ΧΡΟΝΟΣ
Ο κύκλος μέρας και νύχτας ρυθμίζει στον άνθρωπο το βιολογικό του ρολόι που φαίνεται να είναι αρκετά ακριβές, δεδομένου πως συχνά ξυπνάμε λίγα λεπτά πριν χτυπήσει το ξυπνητήρι. Ωστόσο φαίνεται να υπάρχουν στιγμές που ο χρόνος περνά πιο αργά ή πιο γρήγορα.
Ο Χρόνος ανάλογα με το πώς τον βιώνει να κυλά ένας άνθρωπος ονομάζεται ψυχολογικός ή υποκειμενικός χρόνος.
- Περιμένοντας κάτι, καρφώνουμε το βλέμμα μας στο ρολόι και αισθανόμαστε ο χρόνος να κυλά αργά.
- Όταν είμαστε σε ένα ρομαντικό ραντεβού, με ένα πρόσωπο που μας ενδιαφέρει μας κάνει εντύπωση στο τέλος “πώς πέρασε η ώρα τόσο γρήγορα”.
- Δουλεύοντας στον υπολογιστή μας, νιώθουμε πολλές φορές πως πέρασαν 5-10 λεπτά, ενώ όταν κοιτάξουμε το ρολόι μας, συνειδητοποιούμε πως έχουν περάσει 20.
- Ως παιδιά οι διακοπές μας τα καλοκαίρια ήταν μεγάλες, ενώ καθώς μεγαλώνουμε, ο χρόνος των διακοπών μας φαίνεται ελάχιστος.
- Κάποιος που εκτελεί ελεύθερη πτώση τριών δευτερολέπτων σε δίχτυ νιώθει πως έπεφτε για πολύ περισσότερο χρόνο, ενώ η πτώση από μια μοτοσικλέτα περιγράφεται ως “κινηματογραφική” από τον αναβάτη σε περίπτωση ενός ατυχήματος.
Από την Αμυγδαλή, το συγκινησιακό κέντρο του εγκεφάλου, σε κατάσταση φόβου εκκρίνονται κάποιες ορμόνες όπως η αδρεναλίνη, που αναγκάζουν τη μνήμη μας να θυμάται έντονα με αποτέλεσμα ο χρόνος να φαίνεται πως κυλά πιο αργά. Ο εγκέφαλος μας είναι κατασκευασμένος με τέτοιο τρόπο, που σε μια δυσάρεστη εμπειρία αντιδρά, με σκοπό την ανάπτυξη στρατηγικής ή ενστικτώδους αντίδρασης ώστε στο μέλλον να την αποφύγει.
Η λειτουργία του αυτή είναι που μας δίνει την αίσθηση διαστολής του χρόνου.
Στην παιδική ηλικία που τα πάντα είναι πρωτόγνωρα η μνήμη “γράφει” διαρκώς και έτσι τα καλοκαίρια μας φαίνονται πως διαρκούν περισσότερο.
Μια πιο περίεργη επίδραση στη μνήμη μας έχει η Κορτιζόλη, η λεγόμενη ορμόνη του άγχους. Το άγχος μας κάνει και ζούμε ταυτόχρονα σε δύο καταστάσεις, εκεί που πραγματικά είμαστε και εκεί που θα θέλαμε ή θα “έπρεπε” να βρισκόμαστε. Ο εγκέφαλος μας έτσι, καταγράφει ταυτόχρονα δύο καταστάσεις στη μνήμη μας, με αποτέλεσμα το πύκνωμα της εγγραφής και την αίσθηση διαστολής του χρόνου.
Σε ένα ρομαντικό ραντεβού απαγκιστρωνόμαστε σχεδόν τελείως από την πραγματικότητα, και το μυαλό μας ζει την πιθανότητα μελλοντικών ονειρικών καταστάσεων. Αποτέλεσμα είναι η απώλεια εγγραφών της μνήμης για την παρούσα κατάσταση και έχουμε έτσι την αίσθηση της συστολής του πραγματικού χρόνου.
Γενικά ο Χρόνος φαίνεται να καταγράφεται στην ανθρώπινη συνείδηση σε μονάδες μνήμης, αντίστοιχες με αυτών ενός ηλεκτρονικού υπολογιστή.
Ο ΒΙΟΛΟΓΙΚΟΣ Ή ΦΥΣΙΚΟΣ ΧΡΟΝΟΣ
Είναι ο χρόνος που κυλά για έναν ζωντανό οργανισμό. Ως γνωστόν όλα τα έμβια όντα έχουν έναν συγκεκριμένο κύκλο ζωής που συνοψίζεται στην γέννηση, την ωρίμανση, και τον θάνατο. Ο χρόνος αυτός είναι σχετικός και έχει να κάνει με το είδος ζωής που εξετάζουμε, αλλά και με τις συνθήκες ζωής κάθε ατόμου από ένα συγκεκριμένο είδος οργανισμού.
Αναφέρουμε ως παράδειγμα πως η ηλικία ενός σκύλου κυμαίνεται μεταξύ 12 και 18 έτη, ενώ ένας άνθρωπος ζει κατά μέσο όρο 75 έτη. Ο κύκλος ζωής ορισμένων εντόμων διαρκεί κάποιους μήνες, ενώ στον αντίποδα έχουν καταγραφεί κάποια είδη θαλάσσια χελώνας, άτομα των οποίων έχουν ξεπεράσει τα 250 έτη.
Εξαιρετικό ενδιαφέρον παρουσιάζει η βιολογία των υδρόζωων και πιο συγκεκριμένα ενός είδους μέδουσας, της Turritopsis nutricula, η οποία δείχνει να έχει κατακτήσει το όνειρο για την αθανασία. Το είδος αυτό όταν ενηλικιωθεί και ωριμάσει επιστρέφει με έναν μαγικό τρόπο στο πρώιμο στάδιο της ύπαρξης της, αυτό του πολύποδα, ξεκινώντας έτσι και πάλι την ζωή της από το μηδέν! Η μέδουσα είναι με βάση τα όσα γνωρίζουμε το μοναδικό είδος ζωής που μπορεί να αντιστρέψει την διαδικασία της γήρανσης και να ανακτήσει ξανά ολόκληρη την δομή της. Αυτό σημαίνει πως ο βιολογικός της χρόνος καθίσταται απεριόριστος, και πως αν κατά τη διάρκεια της ζωής της δεν πέσει θύμα κάποιου θηρευτή, θα ζήσει αιώνια.
Ο ΧΡΟΝΟΣ ΣΤΗ ΦΥΣΙΚΗ
Η φυσική αντιλαμβάνεται το χρόνο ως ένα θεμελιώδες μέγεθος, όπως είναι ο χώρος, η ενέργεια, η αδράνεια της ύλης κλπ. Θεμελιώδη ονομάζουμε τα μεγέθη εκείνα που δεν μπορούμε να ορίσουμε (να εξηγήσουμε δηλαδή τι ακριβώς είναι), αλλά τα αντιλαμβανόμαστε με τις αισθήσεις μας, και τα μελετάμε με βάση τις ιδιότητες τους.
Για πολλές χιλιάδες χρόνια λοιπόν οι άνθρωποι πίστευαν ότι ο χρόνος κυλά παντού με τον ίδιο ακριβώς ρυθμό, δεν υπάρχει τρόπος να επιταχυνθεί ή να επιβραδυνθεί, και φυσικά σε καμιά περίπτωση δεν μπορούσε να παγώσει. Αντιλαμβάνονταν λοιπόν τον χρόνο ως μια έννοια απόλυτη, και πίστευαν ότι κυλά με τον ίδιο ακριβώς τρόπο, ανεξάρτητα από την κατάσταση κίνησης κάποιου παρατηρητή ή του περιβάλλοντος (περιοχή του χώρου) στο οποίο βρίσκεται. Ως μέγεθος λοιπόν απόλυτο, δηλαδή ένα μέγεθος που δεν εξαρτάται και δεν επηρεάζεται από τίποτα κατέληξαν ότι για να καθοριστεί αρκεί μόνο να βρουν έναν τρόπο να το μετρούν. Όρισαν λοιπόν έτσι διάφορες μονάδες μέτρησης, που αρχικά καθορίστηκαν από τα επαναλαμβανόμενα φαινόμενα που ο άνθρωπος παρατηρούσε να συμβαίνουν περιοδικά (δηλαδή σε σταθερά χρονικά διαστήματα). Έτσι η περιστροφή της γης γύρω από τον άξονά της μας παρέχει τις μονάδες μέτρησης της ημέρας, ενώ η περιφορά της γης γύρω από τον ήλιο, ορίζει το ένα έτος. Οι μονάδες αυτές μαζί με κάποιες ακόμα που έχουν να κάνουν με την κίνηση της Σελήνης, αποτελούν ιστορικά τις αρχικές ημερολογιακές μονάδες, οπότε κατά συνέπεια, και τις πρώτες μονάδες μέτρησης του χρόνου που χρησιμοποίησε, και ακόμα χρησιμοποιεί ο άνθρωπος.
Για την φυσική λοιπόν, ο χρόνος δεν είναι παρά μια διάσταση (ένα μέγεθος) που επιτρέπει σε δύο ταυτόσημα γεγονότα που συμβαίνουν στο ίδιο σημείο του χώρου, να διακρίνονται μεταξύ τους. Το διάστημα ανάμεσα σε δύο τέτοια γεγονότα σχηματίζει τη βάση της μέτρησης του χρόνου.
Τελικά με το συνέδριο που έγινε το 1961 κατά την 11η Γενική Διάσκεψη Μέτρων και Σταθμών, υιοθετήθηκε το διεθνές σύστημα μονάδων (SI) το οποίο εισήγαγε ως μονάδα μέτρησης του χρόνου το 1 δευτερόλεπτο (1second). To 1 δευτερόλεπτο ορίστηκε ως η διάρκεια 9.192.631.770 (9 δισεκατομμύρια 192 εκατομμύρια 631 χιλιάδες 770) περιόδων της ακτινοβολίας που αντιστοιχεί στη μετάβαση μεταξύ των δύο ανωτέρων επιπέδων της κατάστασης ελαχίστης ενέργειας του ατόμου 133Cs.
Η αντίληψη της έννοιας του χρόνου ως ένα μέγεθος απόλυτο που η ροή του δεν επηρεάζεται από τίποτα, ανετράπη το 1905 από τον Albert Einstein με τη δημοσίευση της θεωρίας της ειδικής σχετικότητας. Ο Einstein με την εν λόγω θεωρία απέδειξε ότι ο χρόνος δεν είναι απόλυτος, αλλά εξαρτάται από κινητική κατάσταση του παρατηρητή, ενώ στη συνέχεια το 1922 με τη θεωρία της γενικής σχετικότητας απέδειξε ότι εξαρτάται και από την περιοχή του χώρου στην οποία βρισκόμαστε. Σύμφωνα λοιπόν με τον Einstein και την σχετικότητα, ο χρόνος που μετρά ο επιβάτης ενός οχήματος που κινείται με πολύ υψηλή ταχύτητα, συγκρίσιμη με αυτή του φωτός, είναι διαφορετικός από τον χρόνο που μετρά ένας παρατηρητής της κίνησης του στο έδαφος. Χαρακτηριστικό παράδειγμα περιγραφής του φαινομένου αυτού που ονομάζεται διαστολή χρόνου αποτελεί το λεγόμενο παράδοξο των διδύμων.
Θεωρούμε δύο 20άχρονους δίδυμους το Σταμάτη και το Γρηγόρη. Ο Γρηγόρης μπαίνει σ’ ένα διαστημόπλοιο το έτος 2008 και ταξιδεύει σ’ ένα μακρινό αστέρι που απέχει απ’ τη Γη 30 έτη φωτός, με ταχύτητα πολύ κοντά σ’ εκείνη του φωτός. Αφού φτάσει στον προορισμό του επιστρέφει αμέσως στη Γη με την ίδια ακριβώς ταχύτητα. Όταν φτάνει στη Γη εκπλήσσεται με τις αλλαγές που βλέπει γύρω του. Οι πόλεις γύρω του έχουν αλλάξει, ενώ ο τρόπος ζωής των ανθρώπων έχει αλλάξει κι αυτός. Η μεγαλύτερη έκπληξη όμως τον περιμένει όταν πηγαίνει στο σπίτι του δίδυμου αδερφού του Σταμάτη. Αντί να δει ένα παλικάρι 31 ετών (που είναι η ηλικία του) βλέπει ένα παππούλη με δύο εγγόνια στην ηλικία που είχε όταν ξεκίνησε το ταξίδι του! Ο Σταμάτης βλέποντας το δίδυμο αδερφό του τον αναγνωρίζει φυσικά αμέσως και ανοίγει την αγκαλιά του να τον υποδεχτεί :
“Καλωσόρισες Γρηγόρη ! Πως ήταν το ταξίδι ;” λέει ο Σταμάτης. “Ένα ταξίδι στο διάστημα είναι μια εκπληκτική εμπειρία. Βλέπεις υπέροχους κόσμους που δε τους φαντάζεσαι καν… αλλά μια στιγμή ο Σταμάτης που είναι ;” “ΕΓΩ ΕΙΜΑΙ, τόσο πολύ άλλαξα ;!” απαντά ο Σταμάτης. “Τι ‘κακό’ σε βρήκε και φαίνεσαι σαν να ‘σαι 80άρης;” ρωτά ο Γρηγόρης. “Μα ΕΙΜΑΙ 80 ετών, βρισκόμαστε στο έτος 2068…”
Ο Γρηγόρης λιποθυμά και ο Σταμάτης τον αρχίζει “στα χαστούκια” για να τον συνεφέρει !
Η ταχύτητα με την οποία ρέει ο χρόνος επηρεάζεται επίσης από την παρουσία μάζας ή ενέργειας. Σύμφωνα με την γενική σχετικότητα ο χρόνος ρέει πολύ πιο αργά στην επιφάνεια ενός άστρου (σε ένα άστρο είναι συγκεντρωμένη πολύ μεγάλη ποσότητα μάζας και ενέργειας) από ότι στη γη. Το ίδιο φαινόμενο διαστολής του χρόνου που αναφέρεται στο παράδοξο των διδύμων θα παρατηρούσαμε εάν ο Γρηγόρης μπορούσε να βρεθεί και να παραμείνει για ένα διάστημα στην επιφάνεια ενός άστρου. Πάλι όταν επέστρεφε στη γη θα έβρισκε τον Σταμάτη υπέργηρο, ενώ εκείνος θα ήταν ακόμα νέος. Ακόμα πιο περίεργο είναι το γεγονός, πως σύμφωνα με τη γενική σχετικότητα, στο εσωτερικό μιας μελανής οπής ο χρόνος παγώνει και σταματά να ρέει! Αν ο Γρηγόρης μπορούσε να βρεθεί στο εσωτερικό μιας μελανής οπής, για όσο διάστημα παρέμενε εκεί ο χρόνος για αυτόν θα σταματούσε να κυλά. Θα έβγαινε από τη μελανή οπή στην ίδια ακριβώς ηλικία που μπήκε, ενώ για την γη θα μπορούσαν να είχαν περάσει χιλιάδες ή και εκατομμύρια χρόνια. Το εντυπωσιακό αυτό γεγονός οφείλεται στην τεράστια ενέργεια και τα τεράστια ποσά μάζας που συσσωρεύονται στο εσωτερικό μιας μελανής οπής. Όσο μεγαλύτερη είναι η ενέργεια ή η μάζα που υπάρχει συγκεντρωμένη σε μια περιοχή του χώρου, τόσο πιο αργά ρέει ο χρόνος στην περιοχή αυτή. Άρα ένα γεγονός που χρειάζεται ένα συγκεκριμένο χρονικό διάστημα ώστε να συμβεί στη γη, πχ να πέσει από κάποιο ύψος ένα αντικείμενο ή ο οργανισμός του Γρηγόρη να γεράσει βιολογικά κατά ένα έτος, χρειάζεται πολύ περισσότερο χρόνο ώστε να συμβεί στην επιφάνεια ενός άστρου ή στο διαστημόπλοιο του Γρηγόρη, όταν αυτό ταξιδεύει με εξαιρετικά υψηλή ταχύτητα. Ο Einstein έδειξε λοιπόν με τη θεωρία της σχετικότητας πως ο χρόνος είναι έννοια σχετική και όχι απόλυτη, αφού οι επιδράσεις της διαστολής του χρόνου και η κατάρρευση της έννοιας του απόλυτου ταυτόχρονου, σημαίνουν ότι ο απόλυτος χρόνος δεν μπορεί να εφαρμοστεί στη μέτρηση ενός χρονικού διαστήματος.
ΠΗΓΕΣ – ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ :
-Wikipedia: Λήμμα: Χρόνος
-Άρθρο του Lee Smolin: «Τι είναι ο Χρόνος;»
-Βιβλίο των Μ. ΔΑΝΕΖΗΣ και Σ. ΘΕΟΔΟΣΙΟΥ: «Το σύμπαν που αγάπησα» (εκδόσεις ΔΙΑΥΛΟΣ)
