Poate timpul sa curga invers in alte universuri?

Asimetria timpului in universul nostru

Oamenii de stiinta au reusit sa construiasca o imagine cat de cat fidela a universului. Ei spun ca in urma cu aproximativ 14 miliarde de ani acesta era mai dens si mai fierbinte decat nucleul unei stele si ca de atunci se tot raceste si isi mareste volumul. Cateva trasaturi neobisnuite, in special ale Universului timpuriu, sugereaza insa ca exista mistere pe care mintea omului e inca incapabila sa le descifreze.

Una dintre caracteristicile aparte ale cosmosului este asimetria timpului. Legile fizicii ce se aplica la scara microscopica nu fac diferenta intre trecut si viitor. Si totusi, la inceput, universul era fierbinte, dens si omogen, in timp ce acum acesta este rece, diluat si eterogen. Asimetria timpului joaca un rol crucial in viata noastra: ne nastem, crestem, apoi imbatranim si murim. O cronologie inversa pare greu de conceput…

Desi pentru noi toti timpul pare sa curga intr-un singur sens, specialistii care se ocupa de studiul cosmosului n-au reusit inca sa explice de ce lucrurile stau astfel. Mai mult, lipsa unor raspunsuri clare sugereaza ca am fi parte a unui sistem de universuri, a carui dinamica ne-ar putea fi utila in a intelege ceea ce se intampla cu noi. Parafrazandu-l pe fizicianul Edward Tryon, Big Bang-ul ar fi mai usor de inteles daca nu ar fi inceputul tuturor lucrurilor, ci doar un eveniment cosmic care se intampla din cand in cand.

Enigmele entropiei

Fizicienii rezuma conceptul de asimetrie a timpului prin cel de-al doilea principiu al termodinamicii, potrivit caruia entropia unui sistem inchis nu descreste niciodata. In linii mari, entropia este o masura a dezordinii unui sistem. In secolul XIX, fizicianul austriac Ludwig Boltzmann a explicat conceptul de entropie ca o diferenta intre starea micro si cea macro a unui obiect. Daca cineva ar fi pus in situatia de a descrie o ceasca de cafea, s-ar gandi sa vorbeasca despre macrostarea ei – temperatura, presiune si alte astfel de caracteristici. La nivel micro insa, trebuie specificate exact pozitia si viteza fiecarui atom in parte. Interesant este ca mai multe microstari corespund unei anumite macrostari. Spre exemplu, daca am putea schimba pozitia unui singur atom, nimeni n-ar sesiza diferenta daca ar analiza obiectul din punct de vedere macroscopic. Entropia e strans legata de numarul microstarilor ce corespund unei macrostari.

In ceea ce priveste aranjarea atomilor, se poate deduce ca exista mai multe variante pentru o configuratie cu entropie mare, decat pentru una de valoare scazuta. Imaginati-va ca turnati lapte in cafea. Sunt o multime de moduri de a distribui moleculele in asa fel incat laptele si cafeaua sa fie perfect amestecate, si relativ putine combinatii pentru ca laptele sa fie complet separat de cafeaua aflata in jurul lui. Asadar, exista o entropie mai mare in cazul amestecului decat in cazul separarii. Din acest punct de vedere, nu pare surprinzator faptul ca entropia creste pe masura trecerii timpului.

O intrebare, insa, ramane: De ce entropia era scazuta la inceputurile universului? Acest lucru pare bizar, pentru ca astfel de situatii sunt extrem de rare. Adevarata provocare nu consta in a explica de ce entropia universului va fi mai mare in viitor decat e in prezent, ci in a afla de ce in trecut era mai scazuta decat astazi.

Dezordinea vidului

Inceputurile universului sunt de mare importanta in intelegerea problemei. Toate particulele care alcatuiesc ceea ce astazi numim cosmos erau comprimate initial intr-un spatiu mic, aveau o temperatura extrem de ridicata si, cel mai important, erau distribuite aproximativ uniform. Pe masura ce universul s-a extins si s-a racit, gravitatia a marit diferentele. Regiuni cu ceva mai multe particule au format stele si galaxii, iar cele cu mai putine, viduri. In mod cert, gravitatia a fost cruciala in formarea universului. Din pacate insa, oamenii de stiinta nu inteleg in totalitate entropia atunci cand e implicata gravitatia. Cu toate ca putem face conexiuni intre entropia unui lichid si comportarea moleculelor sale, acest lucru nu ne ajuta prea mult in studiul spatiului, pentru ca nu cunoastem din ce e format acesta, si deci nu putem sti ce microstari gravitationale corespund unei anumite macrostari.

Despre asimetrie si expansiunea universului

Multi oameni de stiinta au incercat sa lege asimetria timpului de expansiunea universului. Potrivit acestei judecati, la inceputuri, universul (sau cel putin o parte a lui) era alcatuit nu din particule, ci dintr-o forma temporara de energie neagra, un model ipotetic de energie care grabeste expansiunea universului. In trecut, densitatea energiei negre era considerabil mai mare decat acum. Nu toti cosmologii sunt de acord cu teoria. Unii dintre ei, printre care si prof. Roger Penrose de la Universitatea Oxford, sustin ca rationamentul, care se vrea o explicatie la faptul ca timpul e asimetric, este usor fortat.

Un univers simetric fata de timp

Poate totusi ca trecutul foarte indepartat nu difera prea mult de viitor. Poate ambele au o entropie ridicata. Daca lucrurile ar sta astfel, atunci denumirea de „Univers timpuriu” ar fi gresit folosita. Ceea ce astazi banuim ca ar fi fost momentul formarii cosmosului, poate fi o simpla stare de tranzitie intre doua etape.

Unul dintre scenariile posibile are la baza energia neagra, in prezenta careia spatiul gol nu este in totalitate lipsit de particule. Fluctuatiile campurilor cuantice dau nastere unei temperaturi extrem de scazute, care nu atinge insa zero absolut ( – 273,15 grade Celsius). Un astfel de univers nu ar fi insa static. Ba mai mult, ar genera Big Bang-uri periodice inlantuite. Putem deduce, astfel, ca universul nostru ar putea fi „copilul” unui alt univers.

Scenariul acesta, propus in 2004 de Jennifer Chen, de la Universitatea din Chicago si de Sean M. Carroll, de la Institutul Californian de Tehnologie, ofera o solutie incitanta la problema asimetriei timpului. Cei doi profesori spun ca, prin ochii nostri, ai pamantenilor, se poate vedea o singura piesa a unui urias puzzle care se supune simetriei fata de timp. Ei afirma ca universurile „copii” pot fluctua in existenta in ambele directii ale timpului si pot da nastere, la randul lor, unor universuri „copii”. Pe o scara extrem de larga, un astfel de multivers ar fi simetric fata de timp, pentru ca atat trecutul, cat si viitorul ar contine noi universuri.

Ideea unei lumi in care timpul sa curga invers pare alarmanta. Daca am intalni o persoana dintr-un astfel de cosmos, si-ar putea aceasta aminti viitorul? Din fericire, specialistii cred ca un astfel de rendez-vous ar fi, practic, imposibil, pentru ca oricare doua locuri in care timpul ar curge invers ar fi situate extrem de departe in timp. Unul s-ar fi afla cu mult inainte de Big Bang, iar celalat cu mult dupa.

Apare, in mod firesc, intrebarea: Cei care ar locui intr-o regiune in care timpul ar curge invers s-ar naste batrani si ar muri copii? Raspunsul este negativ. Ar fi, practic, ca si cum am spune ca pamantenii din Emisfera Sudica si-ar trai viata cu capul in jos si cu picioarele in sus. Doar atunci cand comparam universul nostru cu cel invers apar diferentele: viitorul nostru este trecutul celor din universul opus, si viceversa. Dar, o astfel de comparatie este pur ipotetica.

De ani de zile cosmologii studiaza problema nasterii universurilor „copii”, dar n-au reusit inca sa priceapa procesul. Daca fluctuatiile cuantice pot crea noi universuri, ele pot crea, de exemplu, si galaxii. Pentru ca teoria propusa de cei doi profesori americani sa explice formarea universului, ar trebui ca majoritatea galaxiilor sa apara dupa evenimente de tipul Big Bang-ului, nu ca fluctuatii. Altfel, universul nostru ar parea nefiresc.

Sursa: Scientific American

Autor: Andrada Fiscutean