Vse ni tako preprosto
Predstavljajte si, da imate razbito jajce na obrazu in to ni figura govora. Poskus žongliranja z jajci je privedel do tega, da je eno od njih padlo in se zlomilo na glavo, zdaj pa morate iti pod tuš in se preobleči.
A ne bi bilo lažje vrniti časa za minuto? Konec koncev se je jajce pokvarilo v samo nekaj sekundah - zakaj ne bi mogli storiti iste stvari, ravno obratno? Preprosto zložite školjko, vrzite beljak in rumenjak - in to je to. Imeli bi čist obraz, čista oblačila in brez rumenjaka v laseh.
Sliši se smešno - ampak zakaj? Zakaj ne morem razveljaviti tega dejanja? Pravzaprav v tem ni nič nemogoče. Ni naravnega zakona, ki bi to prepovedal.
Poleg tega fiziki poročajo, da se vsak trenutek, ki se zgodi v vsakdanjem življenju, lahko zgodi v nasprotnem vrstnem redu v vsakem trenutku. Zakaj torej ne bi "razbili" jajc, "zažgali" vžigalice ali celo "dislocirali" nogo nazaj?
Zakaj se te stvari ne dogajajo vsak dan? Zakaj se prihodnost sploh razlikuje od preteklosti? To vprašanje je videti precej preprosto, toda če želite odgovoriti, se morate vrniti k rojstvu Vesolja, se obrniti v atomski svet in doseči meje fizike.
Kot številne zgodbe v svetu fizike tudi ta izvira iz velikega fizika Isaaca Newtona. Leta 1666 je Bubonska kuga zajela Britanijo in prav ona je prisilila Newtona, da zapusti univerzo Cambridge in se odpravi domov k materi, ki je živela v podeželskem Lincolnshireu. Tam se je Newton dolgočasil in se, izoliran od zunanjega sveta, lotil fizike.
Odkril je tri zakone gibanja, vključno s slovito maksimo, da ima vsako dejanje svoje nasprotovanje. Izpostavil je tudi pojasnilo, zakaj gravitacija deluje.
Promocijski video:
Newtonovi zakoni so neverjetno učinkoviti pri opisovanju sveta okoli nas. Razložijo si lahko številne pojave, od tega, zakaj jabolka padajo z dreves, do tega, zakaj se zemlja vrti okoli sonca.
Imajo pa čudno lastnost - delajo enako in obratno. Če se jajce pokvari, potem Newtonovi zakoni pravijo, da se lahko vrne v prvotno stanje. Očitno je to narobe, toda praktično vsaka teorija, ki so jo znanstveniki razvili že od Newtona, ima popolnoma enak problem.
Zakoni fizike preprosto ne upoštevajo, kako teče čas - naprej ali nazaj. Zanima jih toliko, kot informacije o tem, ali pišete z desno roko ali z levo. Vsekakor pa vas skrbi!
Kolikor veste, ima čas puščica, ki kaže njegovo smer, in vedno je obrnjena proti prihodnosti. Lahko se pomešate med vzhodom in zahodom, vendar se včeraj in jutri ne boste mešali. Vendar temeljni zakoni fizike ne razlikujejo med preteklostjo in prihodnostjo.
Prva oseba, ki se je resno soočila s to težavo, je bil avstrijski fizik Ludwig Boltzmann, ki je živel v drugi polovici 19. stoletja. V tistih dneh so bile vse ideje, ki jih zdaj sprejmemo kot aksiom, sporne.
Predvsem fiziki niso bili tako prepričani kot danes, da je vse na svetu sestavljeno iz delcev, imenovanih atomi. Po mnenju večine fizikov ideje o atomih ni bilo mogoče dokazati, tega ni bilo mogoče preveriti s praktičnimi metodami.
Boltzmann je bil prepričan, da atomi dejansko obstajajo, zato je to idejo uporabil za razlago vseh vsakdanjih stvari, kot so plamen ognja, delo pljuč in tudi, zakaj se čaj hladi, ko pihate nanj. Mislil je, da lahko vse te stvari razume z uporabo koncepta, ki mu je bil tako blizu - teorije atomov.
Nekateri fiziki so bili nad Boltzmannovim delom navdušeni, vendar jih je večina zavrnila. Znanstvena skupnost ga je kmalu ostrizirala zaradi svojih idej.
Vendar je prav on pokazal, kako so atomi povezani z naravo časa. V teh dneh se je pojavila teorija termodinamike, ki opisuje, kako se obnaša toplota. Boltzmannovi nasprotniki so vztrajali, da narave vročine ni mogoče opisati; rekli so, da je toplota samo toplina.
Boltzmann se je odločil dokazati, da se moti, vročino pa povzroča kaotično gibanje atomov. Imel je prav, toda preostanek svojega življenja je moral preživeti v obrambi svojega stališča.
Boltzmann je začel skušati razložiti nekaj nenavadnega - "entropijo". Po zakonih termodinamike ima vse na svetu določeno količino entropije in ko se s tem objektom nekaj zgodi, se entropija poveča.
Če na primer postavite kocke ledu v kozarec vode, se bodo stopile in entropija v kozarcu se bo dvignila. In rast entropije se razlikuje od vsega v fiziki - proces se giblje v eno smer. Fiziki se že dolgo sprašujejo, ali način, kako teče čas, določa povečanje entropije.
Kot morda ugibate, je bil Boltzmann prvi, ki je postavil to vprašanje, potem pa so se mnogi drugi znanstveniki lotili tega vprašanja. Kot rezultat tega je postalo jasno, da lahko čas teče v nasprotni smeri - vendar le, če se entropija zmanjša, kar je preprosto nemogoče.
Če pa lahko čas teče v nasprotni smeri, je mogoče zgraditi časovni stroj. Leta 2009 je britanski fizik S. Hawking priredil zabavo za popotnike - trik je bil v tem, da je leto pozneje na zabavo poslal povabila (nobeden od gostov se ni prikazal).
Tako je potovanje nazaj v čas najverjetneje nemogoče. Tudi če je ta možnost obstajala, Hawking in drugi trdijo, da nikoli ne morete priti do trenutka do trenutka, ko je bil zgrajen vaš časovni stroj.
Toda potovanje v prihodnost? To je drugačna zgodba. Seveda, vsi popotniki s časom dirkamo v toku časa iz preteklosti v prihodnost s hitrostjo ene ure na uro. Toda kot reka tok časa na različnih mestih teče z različnimi hitrostmi. Sodobna znanost ponuja več načinov, kako približati prihodnost. Tu je povzetek njihovega bistva.
Najlažji in najbolj praktičen način, kako priti v daljno prihodnost, je, da se premikate zelo hitro. Po Einsteinovi teoriji relativnosti se čas, ko potujete s hitrostjo, ki je blizu hitrosti svetlobe, čas upočasni za vas v odnosu do zunanjega sveta.
To ni samo hipoteza ali miselni eksperiment - to je rezultat merjenja. Fiziki so s pomočjo dveh identičnih atomskih ur (nekateri so leteli v reaktivnem letalu, drugi so ostali nepremični na Zemlji), fiziki pa so dokazali, da leteče ure zaradi hitrosti tičijo počasneje.
V primeru zrakoplova je učinek minimalen. Če pa bi bili na krovu vesoljskega plovila, ki potuje z 90% hitrosti svetlobe, bi čas za vas minil 2,6-krat počasneje kot na Zemlji. In bližje kot je hitrost svetlobe, bolj ekstremno postaja potovanje.
Najvišjo hitrost, doseženo s pomočjo človeške tehnologije, lahko imenujemo hitrost, s katero se protoni pometajo okoli velikega hadronskega trkalnika - 99,9999991% hitrosti svetlobe. S pomočjo teorije relativnosti lahko izračunamo, da je ena sekunda za prototon enakovredna 27.777.778 sekund ali za nas 11 mesecev.
Presenetljivo je, da fiziki delcev upoštevajo pojem pri obravnavi propadajočih delcev. V laboratoriju delci muona običajno razpadejo v 2,2 mikrosekunde. Toda hitri muoni, ki nastanejo, ko kozmični žarki dosežejo zgornjo atmosfero, razpadejo 10-krat dlje.
Naslednja metoda se zgleduje tudi po delu Einsteina. Glede na njegovo teorijo splošne relativnosti, bolj ko začutite gravitacijo, počasneje se premika čas. Ko se na primer približate središču Zemlje, se sila gravitacije povečuje. Čas mineva počasneje za noge kot za glavo.
Ponovno smo ta učinek izmerili. Leta 2010 so fiziki na ameriškem Nacionalnem inštitutu za standarde in tehnologijo postavili dve atomski uri na police, eno 33 cm višjo od druge, in izmerili razliko v njihovi hitrosti tikanja. Ura na polici spodaj je odkimavala počasneje, ker je bila nekoliko bolj podvržena gravitaciji.
Da bi bili v daljni prihodnosti, potrebujemo le kraj z izjemno močno težo, kot črna luknja. Bolj ko se približate meji, počasnejši čas se premika - vendar je to tvegano, saj se čez črto ne morete vrniti. V vsakem primeru učinek ni tako močan, zato potovanje verjetno ni vredno.
Recimo, da imate tehnologijo za prehod na dolge razdalje, da pridete do črne luknje (najbližja je približno 3000 svetlobnih let). Med samim potovanjem se bo čas upočasnil veliko bolj kot med potovanjem skozi črno luknjo.
(Razmere v Interstellarju, kjer je ena ura planeta blizu črne luknje enakovredna sedmim letom na Zemlji, so za naše vesolje preveč skrajne in popolnoma nemogoče, pravi Kip Thorne, znanstveni svetovalec filma.)
Morda je najbolj presenetljivo to, da morajo GPS-sistemi pri svojem delu upoštevati učinke časovnega raztezanja (tako zaradi hitrosti satelitov kot zaradi gravitacije, ki deluje na njih). Brez teh popravkov GPS na telefonu ne bo mogel določiti vašega položaja na Zemlji, tudi v polmeru nekaj kilometrov.
Druga možnost potovanja v prihodnost je upočasniti dojemanje časa tako, da upočasnite ali zaustavite življenjske procese svojega telesa in jih nato znova zaženete.
Bakterijske spore lahko živijo milijone let v suspendirani animaciji, dokler prave temperature, vlaga in hrana ne začnejo znova metabolizma. Nekateri sesalci, kot so medvedi in veverice, lahko med prezimovanjem upočasnijo metabolizem, kar močno zmanjša potrebo njihovih celic po kisiku in hrani. Ali bodo ljudje kdaj zmogli isto?
Čeprav popolna zaustavitev telesne presnove še ni predmet sodobne znanosti, si nekateri znanstveniki prizadevajo za dosego učinka kratkotrajne "hibernacije", ki traja več ur. To je morda dovolj časa, da pomaga človeku preživeti, na primer med srčnim zastojem, preden ga lahko odpelje v bolnišnico.
Druga metoda, ki telo spravi v hipotermično "hibernacijo" - nadomeščanje krvi s hladno fiziološko raztopino - je delovala pri prašičih in je trenutno v kliničnih preskušanjih na ljudeh v Pittsburghu.
Splošna relativnost dopušča tudi možnost hitrega potovanja skozi časovno-vesoljske tunele, kar bi lahko pomagalo premostiti oddaljenosti milijard svetlobnih let ali preprosto drugačnih časov.
Številni fiziki, vključno s S. Hawkingom, menijo, da so vesoljsko-časovni tuneli, ki se nenehno pojavljajo na različnih mestih kvantne lupine, velikosti manjših od atomov.
Trik je, da enega zgrabite in povečate na človeške razsežnosti - podvig, ki bo zahteval ogromno energije, vendar je to mogoče le v teoriji.
Poskusi dokazovanja takšne metode so bili neuspešni, na koncu zaradi nezdružljivosti med splošno relativnostjo in kvantno mehaniko.
Na podlagi materialov iz revije "Neznano"