Κόσμος

Δημήτριος Ματσάκης: Ο Έλληνας «Άρχοντας του Χρόνου» μας μιλά για χρόνο, GPS, πολυσύμπαν και ταξίδια

Κώστας Μαυραγάνης 02 April, 2017 ΚΟΣΜΟΣ

Δημήτριος Ματσάκης: Ο Έλληνας «Άρχοντας του Χρόνου» μας μιλά για χρόνο, GPS, πολυσύμπαν και ταξίδια

Τι σημαίνει για τον καθένα μας ο «χρόνος»; Για τους περισσότερους από εμάς, είναι αυτό που θεωρούμε αυτονόητο:

Η ώρα, το πέρασμα της οποίας μπορεί άλλοτε να είναι ευχάριστο ή επιθυμητό και άλλοτε όχι. Σε επιστημονικό επίπεδο, ωστόσο, ο χρόνος αποτελεί ένα από τα μεγαλύτερα και σημαντικότερα θέματα της Φυσικής, και κατά καιρούς έχει αποτελέσει αντικείμενο πρωτοποριακών ή ακόμη και εξωτικών θεωριών, που αγγίζουν (ή και ξεπερνούν) τα όρια της Επιστημονικής Φαντασίας.

Ο Dr. Δημήτριος Ματσάκης, επικεφαλής επιστήμονας του Τμήματος Παρατήρησης Χρόνου στο US Naval Observatory, είναι ένας άνθρωπος που έχει αφιερώσει μεγάλο μέρος της ζωής του στον χρόνο: Φυσικός που φοίτησε στο ΜΙΤ και το UC Berkeley, σπούδασε υπό τον νομπελίστα επιστήμονα που εφηύρε το λέιζερ και κατασκεύασε δύο ειδικά λέιζερ για τη μελέτη των μοριακών νεφών όπου «γεννιούνται» τα άστρα. Μετά την αποφοίτησή του, χρησιμοποίησε τη ραδιοαστρονομία για τη μελέτη φαινομένων στην περιστροφή της Γης, και αργότερα το ενδιαφέρον του προσέλκυσε ο χρόνος, και συγκεκριμένα η χρονομέτρηση με ατομικά ρολόγια. Η ενασχόλησή του αυτή είχε ως αποτέλεσμα να αναλάβει το Τμήμα Παρατήρησης Χρόνου του US Naval Observatory, που χρησιμοποιεί πάνω από 100 ατομικά ρολόγια επιφορτισμένα με τη χρονομέτρηση για το GPS, αλλά και μεγάλο μέρος του κόσμου. Υπό τη διοίκησή του έχει σχεδιαστεί και κατασκευαστεί ένα σετ από τέσσερα «ατομικά σιντριβάνια» (atomic fountains), που είναι αυτή το στιγμή το ακριβέστερο σύστημα χρονομέτρησης 24x7 που έχει φτιαχτεί ποτέ από άνθρωπο. Είναι επίσης πρώην πρόεδρος της Επιτροπής Χρόνου της Διεθνούς Αστρονομικής Ένωσης, ενώ έχει υπηρετήσει σε πολλές διεθνείς επιτροπές που σχετίζονται με τη χρονομέτρηση και έχει δημοσιεύσει πάνω από 100 papers- συν ένα διήγημα επιστημονικής φαντασίας.

Όπως γίνεται εύκολα κατανοητό, ο κ. Ματσάκης αξίζει απόλυτα τον τίτλο του (πραγματικού) «Άρχοντα του Χρόνου» (Time Lord)- ακόμα περισσότερο και από τον θρυλικό τηλεοπτικό χρονοταξιδιώτη, «Doctor Who» - και πρόκειται να παρουσιάσει κάποιες από τις πλέον ενδιαφέρουσες θεωρίες σχετικά με τη φύση του χρόνου στο πλαίσιο του Athens Science Festival, σε ομιλία του το Σάββατο.

O κ. Ματσάκης μίλησε στη HuffPost Greece για τον χρόνο, τη φύση του, το «Master Clock», που ουσιαστικά αποτελεί τον μηχανισμό που ευθύνεται για τη χρονομέτρηση όλων των ηλεκτρονικών μας συστημάτων, το χρονικό παράδοξο, το ταξίδι στον χρόνο και πολλά πολλά άλλα, σε μια συνέντευξη που, αν μη τι άλλο, θα λέγαμε πως αξίζει τον χρόνο σας.

Πρόκειται να παρουσιάσετε εναλλακτικές θεωρίες για τη φύση του χρόνου. Θα μπορούσατε να τις περιγράψετε συνοπτικά για το κοινό της HuffPost Greece;

Θα αρχίσω με τον δικό μου ορισμό του χρόνου από το 1999, στην online εγκυκλοπαίδεια Britannica, και θα προβώ σε μια μικρή αναθεώρηση, την οποία προτιμώ: «Μια συντεταγμένη (coordinate) η οποία μπορεί να συσχετιστεί πολύ απλά με την εξέλιξη κλειστών συστημάτων». Η καινούρια έχει ως εξής: «Η τιμή μιας συντεταγμένης που μπορεί να συσχετιστεί πολύ απλά με τη διαδοχική σειρά των γεγονότων».

Μετά συζητώ την ιδέα του Ισαάκ Νεύτωνα για τον χρόνο, ως κάτι που ρέει εξίσου/ ομοιογενώς ανά το σύμπαν και ποτέ δεν αρχίζει ή τελειώνει. Του απάντησε ο Λάιμπνιτς, ο οποίος πίστευε πως ο χρόνος άρχισε στη Δημιουργία. Μετά ο Αϊνστάιν είπε πως ο χρόνος ήταν σχετικός, θα μπορούσε να κινηθεί γρήγορα ή αργά, ανάλογα με την ταχύτητά μας. Επίσης, ο χώρος και ο χρόνος μπλέκονται στις θεωρίες του Αϊνστάιν, έτσι ώστε προκύπτουν πολλές καταστάσεις όπου έντιμοι παρατηρητές θα διαφωνούσαν σχετικά με το τι συνέβη πρώτο. Όλα αυτά είναι συνηθισμένη Φυσική, και από εκεί και πέρα, υπάρχουν διαφορετικές ιδέες. Ίσως όλοι οι χρόνοι να υπάρχουν, και εμείς τυγχάνει να παρατηρούμε μόνο αυτήν τη στιγμή αμέσως τώρα, όπως ακριβώς βρισκόμαστε μόνο σε ένα σημείο στον χώρο αυτή τη στιγμή. Ίσως όλες οι πιθανές καταστάσεις που μπορούμε να φανταστούμε να συμβαίνουν ταυτόχρονα, και εμείς να είμαστε μόνο σε μία από αυτές. Ίσως να υπάρχει ένα πολυσύμπαν (multiverse), όπου διαφορετικές παράλληλες χρονικές γραμμές (timelines) δημιουργούνται συνεχώς γύρω μας. Ακόμα και η Θεωρία της Σχετικότητας, που είναι αποδεκτή διεθνής, επιτρέπει το ταξίδι πίσω στον χρόνο υπό κάποιες συνθήκες- αλλά αυτό οδηγεί σε αντιφάσεις. Ή ίσως το όλο ερώτημα του χρόνου και του χώρου να είναι απλά υπερπλουστευμένη Φυσική, επειδή σε κβαντικό επίπεδο ο χρόνος και ο χώρος δεν έχουν θεμελιώδες νόημα.

Εάν κάποια από αυτές τις θεωρίες αποδεικνυόταν πως ισχύει, τι θα άλλαζε για την ανθρωπότητα και τον τρόπο που κατανοεί το σύμπαν και τους νόμους που το διέπουν;

Το δύσκολο είναι να αποδειχθεί πως οποιαδήποτε θεωρία ισχύει. Υπάρχουν ενδείξεις σε πειράματα, αλλά δεν γνωρίζουμε πραγματικά τι είναι ο χρόνος. Θέλω να πιστεύω πως η κατανόηση γύρω από το πώς λειτουργεί το σύμπαν θα οδηγούσε σε παγκόσμια ειρήνη και αδελφοποίηση. Αλλά υπήρχαν φορές που νομίζαμε ότι τα ξέραμε όλα, και δυστυχώς η ιστορία εκείνων των καιρών είναι απλά για διαφορετικούς βασιλιάδες που ο ένας κατακτούσε τα εδάφη του άλλου, και για διώξεις σε βάρος αυτών που δεν ήξεραν Την Αλήθεια. Ακόμα χειρότερα, έχει αποδειχθεί από τον Godel που τα Μαθηματικά θα έχουν πάντα ερωτήματα που δεν μπορούν να απαντηθούν. Έπρεπε να το βγάλω αυτό από την ομιλία μου, για να μην ξεμείνω από...χρόνο, αλλά ό,τι ισχύει για τα Μαθηματικά πιθανώς να ισχύει και για τη Φυσική.

Είναι σωστό να σκεφτόμαστε τον χρόνο ως «γραμμικό», ή πρόκειται για ένα πιο πολύπλοκο φαινόμενο;

Ο τεχνικός όρος για την κίνηση του χρόνου σε κύκλους είναι «κλειστές χρονοειδείς καμπύλες» (closed time-liked curves), που ο Godel ανακάλυψε ότι μπορούσαν να υπάρχουν στη σχετικότητα. Αντισωματίδια, όπως αντι-ηλεκτρόνια ή ποζιτρόνια, ίσως να είναι φυσιολογικά σωματίδια, όπως τα ηλεκτρόνια, που κινούνται προς τα πίσω στον χρόνο. Η Θεωρία των Χορδών εικάζει πως υπάρχουν πολλές διαστάσεις πέρα από τις τρεις στον χώρο που αναγνωρίζουμε- γιατί να μην υπάρχουν πολλές άλλες χρονοειδείς διαστάσεις, πέρα από αυτές που αναγνωρίζουμε; Όλα θα μπορούσαν να χωρέσουν στα επίσημα μαθηματικά της Σχετικότητας.

Σχετικά με τη δουλειά σας στο Τμήμα Παρατήρησης Χρόνου στο US Naval Observatory: Θα μπορούσατε να περιγράψετε το Master Clock και το επίπεδο της ακρίβειάς του;

Δεν έχουμε κάποιον επίσημο ορισμό για την ακρίβειά μας, αλλά ανεπίσημα θεωρώ πως είναι σοβαρό όταν ο χρόνος μας αποκλίνει περισσότερο από ένα νανοσεκόντ (ένα δισεκατομμυριοστό του δευτερολέπτου) από το intelligent weighted average (σταθμισμένο μέσο όρο) όλων των ρολογιών μας.

[matsakis]

Έχει ποτέ στοχευθεί το Master Clock από χάκερ ή άλλους κακόβουλους δράστες; Ποιες θα ήταν οι συνέπειες εάν κατάφερναν να κάνουν αυτό που ήθελαν να κάνουν;

Το Master Clock μας, το οποιο βλέπει ο κόσμος, είναι ένα ρολόι ο χρόνος του οποίου ρυθμίζεται για να παραμένει κοντά σε έναν μέσο όρο (intelligent average) άνω των 100 ρολογιών, σε διάφορα κτίρια, σε δύο πόλεις. Αυτό το ειδικό ρολόι βρίσκεται σε ένα ασφαλές δωμάτιο, σε ένα ασφαλές κτίριο σε μια στρατιωτική βάση. Δεν έχει υπάρξει «φυσική» επίθεση εναντίον του, αν και τα συστήματα θέρμανσης και κλιματισμού περιστασιακά μας προκαλούν προβλήματα. Χάκερ προσπαθούν συνεχώς να μας προκαλέσουν ακόμα πιο πολλά προβλήματα, αλλά παίρνουμε πολύ στα σοβαρά την άμυνα των υπολογιστών μας. Υπάρχει μια μεγάλη ομάδα ειδικών στους υπολογιστές, βασικός σκοπός των οποίων είναι η προστασία των υπολογιστών μας. Κάποιοι από αυτούς δεν είναι υπό τον δικό μας έλεγχο, κάτι που σημαίνει ότι ενδιαφέρονται πιο πολύ για την ασφάλεια, παρά για να διευκολύνουν τη ζωή των επιστημόνων. Αυτό είναι καλό.

Υπάρχει κάποιο περιθώριο λάθους που θεωρείται «αποδεκτό» στη χρονομέτρηση του Master Clock; Αν ναι, για τι είδους «φαινόμενο ντόμινο» θα μιλούσαμε, εάν υπήρχε υπέρβαση αυτού, πχ στο GPS;

Δίνουμε στο GPS τη διαφορά ανάμεσα στον χρόνο του και στον χρόνο μας μια φορά την ημέρα, και τότε το GPS αλλάζει τον χρόνο του για να τον κρατήσει κοντά στον δικό μας. Επίσης του παρέχουμε τη διαφορά ανάμεσα στον χρόνο του και στον χρόνο αρκετών εφεδρικών master clocks («Master Clocks», απλά χωρίς τα...κεφαλαία). Ένα από αυτά βρίσκεται ακριβώς δίπλα στον σταθμό κεντρικού ελέγχου του GPS. Το προσωπικό μας, το προσωπικό του GPS, οι υπολογιστές μας και οι υπολογιστές του GPS ελέγχουν συνέχεια για το ενδεχόμενο ασυνήθιστων συμπεριφορών. Ποτέ δεν δίνουμε στο GPS λάθος δεδομένα χρονομέτρησης, αλλά, αν συνέβαινε κάτι τέτοιο, θα υπήρχαν πολλοί τρόποι να το διορθώσουμε. Λαμβάνουμε αντίστοιχη μέριμνα για πολλούς από τους εξειδικευμένους «χρήστες χρόνου» μας. Ευτυχώς, οι ανάγκες χρονομέτρησης του ευρέος κοινού είναι το πολύ της τάξης μιλισεκόντ, και, αν και τα ρολόγια μας θα μπορούσαν να παρουσιάσουν δυσλειτουργία και να μην χρονομετρούν καθόλου, δεν θα έδιναν χρόνο τόσο μεγάλης ανακρίβειας.

Θα μπορούσατε να μας διηγηθείτε ιστορίες ασυνήθιστων περιστατικών (δυσλειτουργίες, λάθη, απρόσμενα γεγονότα κ.α) σχετικά με το Master Clock;

Το Master Clock, που δίνει χρόνο στο GPS, έχει παρουσιάσει τρεις φορές πρόβλημα υπό την επίβλεψή μου- τις δύο από αυτές ήμουν σε αεροπλάνο, και την τρίτη οδηγούσα για να πάω στον γάμο του γιου μου. Σε όλες τις περιπτώσεις, το προσωπικό ενημέρωσε το GPS και άλλους χρήστες για το πρόβλημα, αντικατέστησε το συγκεκριμένο ρολόι με ένα εφεδρικό, απέρριψε τα λάθος δεδομένα, και όλα πήγαν καλά. Μια άλλη φορά ήταν να γίνει αναβάθμιση στο σύστημα αδιάλειπτης παροχής ενέργειάς μας, που δεν αναμενόταν να επηρεάσει το Master Clock. Απλά για να είμαστε σίγουροι, βγάλαμε μια από τις συνδέσεις και την συνδέσαμε στο κανονικό δίκτυο ηλεκτροδότησης, έξω. Προφανώς...κάτι έκαναν λάθος. Επηρεάστηκαν κάποια από τα ρολόγια μας, αλλά το ίδιο το Master Clock όχι. Ξεναγούσα τον επικεφαλής του αυστραλιανού εργαστηρίου χρονομέτρησης όταν συνέβη αυτό. Του προκάλεσε έκπληξη το ότι ξαφνικά οι διάδρομοι γέμισαν τεχνικούς και επιστήμονες που πραγματοποιούσαν ελέγχους, και αυτό τελικά εξελίχθηκε σε ένα «δικό μας» αστείο.

Μια άλλη φορά, νόμιζα ότι θα ήταν ωραίο να δούμε τα ψηφία να εναλλάσσονται σε έναν υπολογιστή που δείχνει τον χρόνο για τους επισκέπτες. Δεν θυμάμαι πότε, ίσως να ήταν στις 12 Δεκεμβρίου 2012, στις 12 ώρες, 12 λεπτά και 12 δευτερόλεπτα. Οπότε κάποιοι από εμάς συγκεντρώθηκαν λίγα λεπτά πριν και εμφανίσαμε τη σχετική οθόνη. Όταν ήταν να συμβεί...ενεργοποιήθηκε η προφύλαξη οθόνης. Ακόμα θυμάμαι τις γκρίνιες!

Περνώντας εντελώς στον κόσμο της Επιστημονικής Φαντασίας: Υπάρχει κάποια θεωρητική βάση όσον αφορά στις θεωρίες περί ταξιδιού στον χρόνο; Υπάρχει περίπτωση να είναι όντως δυνατό;

Όπως ανέφερα και πριν, κατά κάποιον τρόπο «επιτρέπεται». Το βιβλίο «Contact» χρησιμοποιεί μια ιδέα του φημισμένου φυσικού Κιπ Θορν, ότι μπορεί να πας πίσω στον χρόνο εάν μπεις σε μια «σκουληκότρυπα» προς έναν απομακρυσμένο προορισμό, να περιμένεις λίγο, και μετά να επιστρέψεις στον κόσμο μας. Αυτό δεν σημαίνει πως δεν θα υπήρχαν προβλήματα. Για παράδειγμα, το Παράδοξο του Παππού: Τι συμβαίνει εάν πας πίσω στον χρόνο και σκοτώσεις τον παππού σου πριν γίνει η σύλληψη του πατέρα σου; Ο Στίβεν Χόκινγκ λέει όχι- δεν μπορείς να πας πίσω και να αλλάξεις το μέλλον- το αποκαλεί «Chronology Protection Conjecture» (Εικασία Προστασίας της Χρονολογίας). Αλλά ακόμα και αν έχει δίκιο, θα μπορούσες να πας πίσω, όταν ήσουν ακόμα νέος, και να δώσεις στον εαυτό σου μια ιδέα για μια μεγάλη εφεύρεση. Τότε, όταν μεγαλώσεις, μπορείς να μπεις σε μια χρονομηχανή και να δώσεις στον (νεότερο) εαυτό σου αυτή την ιδέα. Αυτό θα «επιτρεπόταν», και θα γινόσουν πλούσιος χάρη στην πατέντα. Αλλά τι θα γινόταν αν κάποιος άλλος σου είχε πει αυτή την ιδέα, πριν μπεις στη χρονομηχανή; Νομίζω ότι θα χρειαζόσουν δικηγόρο.

huffpost.com