Το βέλος του χρόνου,Ένα ποτάμι δεν ρέει ποτέ προς την κορυφή ενός λόφου!!

Ο Νεύτωνας θεωρούσε ότι ο χρόνος είναι απόλυτος υπάρχει εκτός του χώρου και ανεξάρτητα από όλες τις διαδικασίες που συμβαίνουν στο χώρο (απόλυτος χρόνος).

Ο Αϊνστάιν ανακάλυψε ότι ο χρόνος και ο χώρος δεν είναι ανεξάρτητοι αλλά στενά συνδεδεμένοι (χωροχρόνος), η μάζα και η κίνηση στρεβλώνουν τον χώρο και αλλάζουν τη ροή του χρόνου.

Το παράδοξο του χρόνου αφορά το γεγονός ότι ενώ οι εξισώσεις (κλασικές φυσικές θεωρίες, κβαντική μηχανική και θεωρία της σχετικότητας) επιτρέπουν την αντιστροφή του χρόνου, ένα πλήθος διαδικασιών μη αντιστρέψιμων την αποκλείει επιβεβαιώνοντας το βέλος του χρόνου:

α) Ένα ποτάμι δεν ρέει ποτέ προς την κορυφή ενός λόφου,
β) Οι σταγόνες βροχής δεν ανεβαίνουν ποτέ προς τα σύννεφα,
γ) Η διαίρεση των κυττάρων μέσα στο σώμα μας πραγματοποιείται με διαφορετικούς ρυθμούς (π.χ. τα ώριμα εγκεφαλικά κύτταρα δεν διαιρούνται, τα κύτταρα του ήπατος διαιρούνται κάθε ένα ή δύο χρόνια, τα κύτταρα του εντέρου διαιρούνται δύο φορές ημερησίως) για μία σειρά ζωτικών κύκλων από την σύλληψη μέχρι το θάνατο.

Η βεβαιότητά μας για την συγκεκριμένη διαδοχή γεγονότων είναι τόσο ισχυρή που αν συνέβαινε το αντίθετο θα το απέρριπτε ο εγκέφαλός μας.

Tα δύο βασικά αξιώματα της θερμοδυναμικής ορίζουν ότι σε ένα κλειστό σύστημα που η συνολική ενέργεια του παραμένει σταθερή (πρώτο αξίωμα), η συνολική εντροπία του με το πέρασμα του χρόνου μπορεί μόνο να αυξάνεται (δεύτερο αξίωμα). Η εξέλιξη αυτή που έχει κατεύθυνση μόνο προς τα μπρός αποτελεί μια σαφή ένδειξη του βέλους του χρόνου.

Κάθε χρονική στιγμή ακολουθεί μια χρονική στιγμή πάντα προς το μέλλον και ποτέ προς το παρελθόν. Ο χρόνος πάντα αυξάνεται χωρίς να μπορούμε ούτε να τον σταματήσουμε ούτε να γυρίσουμε στο παρελθόν. Στην φυσική δύο μόνο μεγέθη που αυξάνονται συνεχώς και θα μπορούσαν να συνδέονται με την συνεχής ροή του χρόνου προς το μέλλον είναι γνωστά α) η απόσταση μεταξύ των γαλαξιών (αυξάνεται διαρκώς λόγω της διαστολής του σύμπαντος) και β) η εντροπία του σύμπαντος.

Ο Χόκινγκ αρχικά είχε επιλέξει την απόσταση μεταξύ των γαλαξιών ως αιτία της κατεύθυνσης του βέλους του χρόνου, ο χρόνος αυξάνεται επειδή το Σύμπαν διαστέλλεται. Εάν όμως το σύμπαν κάποια στιγμή σταματήσει να διαστέλλεται και αρχίσει να συστέλλεται (σύμφωνα με κάποια κοσμολογικά μοντέλα) τότε θα αντιστραφεί και η φορά του βέλους του χρόνου. Μερικά χρόνια αργότερα ο Χόκινγκ άλλαξε γνώμη και συμφώνησε με την πλειονότητα των φυσικών ότι η φορά του χρόνου είναι συνδεδεμένη με την αύξηση της εντροπίας η οποία συνεχίζει να αυξάνεται ακόμη και αν το σύμπαν αρχίσει να συστέλλεται. Η σύνδεση της αύξησης της εντροπίας με την αύξηση του χρόνου έχει το πρόβλημα ότι το σύμπαν όταν δημιουργήθηκε (Μεγάλη Έκρηξη) θα πρέπει να είχε πολύ μικρή εντροπία.

Η δημιουργία όμως ενός σύμπαντος με πολύ μικρή εντροπία δεν είναι δυνατόν να δημιουργήθηκε τυχαία, καταλήγουμε επομένως στην εξαιρετικά παράδοξη παραδοχή ότι δεν υπάρχει μόνο ένα σύμπαν (αυτό στο οποίο ζούμε) αλλά άπειρα, το κάθε ένα από αυτά έχει γεννηθεί από κάποιο άλλο που προϋπήρχε. Σε ένα σύμπαν στο οποίο η ύλη είναι πολύ αραιή είναι δυνατόν (σύμφωνα με την Κβαντομηχανική) να εμφανιστεί αυθόρμητα σε μια περιοχή ένα ποσό ενέργειας μεγαλύτερο από τον γύρω χώρο. H ενέργεια αυτή μετατρέπεται (σύμφωνα με τη εξίσωση Ε = m*c^2) σε μάζα και αρχίζει η διαστολή αυτής της περιοχής. Μετά από μεγάλο χρονικό διάστημα η μάζα θα διασκορπιστεί σε έναν μεγάλο χώρο και η πυκνότητά της θα είναι χαμηλή επανερχόμενη στην κατάσταση από την οποία ξεκινήσαμε.

Θεωρητικά το βέλος του χρόνου θα μπορούσε να αλλοιωθεί, σύμφωνα με τον Αϊνστάιν για οτιδήποτε ταξιδεύει με ταχύτητα που προσεγγίζει αυτή του φωτός ο χρόνος τρέχει σημαντικά πιο αργά. Η ιδέα του επιβραδυνόμενου χρόνου μας παρέχει την δυνατότητα ταξιδιών στο μέλλον. Εάν μπορούσαμε να με έναν πύραυλο να κάνουμε το γύρο του Γαλαξία μας με ταχύτητα κοντά στην ταχύτητα του φωτός όταν θα επιστρέφαμε στην Γη θα βρισκόμαστε σε μία χρονολογία στο μέλλον σε σχέση με την χρονολογία του ημερολογίου μας στον πύραυλο. Αυτό επιτυγχάνεται γιατί κινούμαστε μέσα σε ένα χρονικό πλαίσιο στο οποίο ο χρόνος κινείται πιο αργά, όσο εμείς βρισκόμαστε σε αυτή την κατάσταση ο χρόνος έξω κυλάει πιο γρήγορα. Όταν επανέρθουμε στο αρχικό χρονικό πλαίσιο θα έχουμε φτάσει στο μέλλον πιο γρήγορα από κάθε άλλον.

Αντίθετα το ταξίδι στο παρελθόν δημιουργεί πολλά παράδοξα για παράδειγμα εάν πηγαίνοντας στο παρελθόν σκοτώνατε τον παππού σας δεν θα είχατε γεννηθεί και δεν θα μπορούσατε να ταξιδέψετε στο παρελθόν για να γίνεται ο δολοφόνος του.