Τι συμβαίνει όταν το φως ταξιδεύει 25 εκατομμύρια χρόνια μέσα στο σύμπαν; Φθείρεται; Κουράζεται; Η απορία μιας γυναίκας σε μια αυλή στο Σαν Ντιέγκο οδήγηγσε σε μια απροσδόκητα βαθιά εξήγηση για το πώς κινούνται τα φωτόνια, γιατί δεν εξασθενούν και πώς η ίδια η έννοια του χρόνου παύει να υφίσταται γι’ αυτά.
Στη φωταγωγημένη πίσω αυλή του στο Σαν Ντιέγκο ένας αστροφυσικός είχε στρέψει το τηλεσκόπιο του προς ένα σημείο του ουρανού όπου, για 25 εκατομμύρια χρόνια, ταξίδευαν φωτόνια από τον Pinwheel (Γαλαξία του Ανεμόμυλου), έναν εντυπωσιακό σπειροειδή γαλαξία με σχεδόν ένα τρισεκατομμύριο άστρα.
Όταν η πρώτη εικόνα εμφανίστηκε στο τάμπλετ του, η σύζυγός του τον ρώτησε κάτι που ακούγεται απλό αλλά έχει βαθιά φυσική πίσω του: «Δεν κουράζεται το φως σε τόσο μεγάλο ταξίδι;»
Η ερώτηση αυτή είναι πιο εύστοχη απ’ όσο φαίνεται. Γιατί το φως διασχίζει ασύλληπτες αποστάσεις χωρίς να χάνει ενέργεια;
Τι είναι πραγματικά το φως
Το φως δεν είναι κάτι «υλικό». Είναι ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία, ένα ηλεκτρικό και ένα μαγνητικό κύμα δεμένα μεταξύ τους, χωρίς μάζα, που κινούνται πάντα με την ίδια ταχύτητα στο κενό: περίπου 300.000 χιλιόμετρα το δευτερόλεπτο.
Αυτή η ιδιότητα -η έλλειψη μάζας- είναι καθοριστική.
Τα αντικείμενα με μάζα επιβραδύνονται, υπόκεινται σε τριβές, φθείρονται. Το φως όχι.
Παρότι κάποια φωτόνια χάνουν ενέργεια αν πέσουν πάνω σε σκόνη ή σωματίδια και διασκορπιστούν, τα περισσότερα δεν συναντούν τίποτα. Το διάστημα είναι σχεδόν απόλυτο κενό. Γι' αυτό ένα φωτόνιο μπορεί να συνεχίσει την πορεία του αιώνια, χωρίς να επιβραδύνει, χωρίς να αλλάξει ενέργεια.
Όταν ο χρόνος "σταματά"
Το πραγματικά εντυπωσιακό όμως έρχεται από τη θεωρία της σχετικότητας. Για ένα φωτόνιο -ένα σωματίδιο που κινείται με την απόλυτη ταχύτητα του σύμπαντος- ο χρόνος… απλώς δεν κυλά. Η έννοια «διάρκεια ταξιδιού» εξαφανίζεται.
Αν μπορούσε κανείς να «κάτσει» πάνω σε ένα φωτόνιο, το σημείο εκκίνησης και άφιξης θα ήταν το ίδιο στιγμιαία. Ο χρόνος, από την προοπτική του φωτονίου, δεν περνά. Και το διάστημα το οποίο διασχίζει, «συμπιέζεται», μια συνέπεια της ακραίας χρονικής διαστολής.
Για εμάς 25 εκατ. χρόνια, για το φωτόνιο μηδέν
Κάπως έτσι, το φωτόνιο που ξεκίνησε από έναν μακρινό γαλαξία στη δίνη του Pinwheel πριν από 25 εκατομμύρια χρόνια, από τη δική του σκοπιά έφτασε στην κάμερα του αστροφωτογράφου στο Σαν Ντιέγκο… την ίδια στιγμή που εκπέμφθηκε.
Για εμάς, είναι ένα ταξίδι σχεδόν αδιανόητο. Για το ίδιο, δεν υπήρξε ποτέ διάρκεια.
Μια απλή εικόνα, ένα απλό ερώτημα και μια απάντηση που αγγίζει την καρδιά της σύγχρονης φυσικής: το φως δεν φθείρεται, γιατί δεν ταξιδεύει όπως εμείς αντιλαμβανόμαστε τον χρόνο και τον χώρο.
