Kaj je čas? Avgustin Blaženi je rekel: "Vem, kaj je čas, dokler ne pomislim na to." Čas je po standardnem fizikalnem modelu poleg treh prostorskih dimenzij četrta dimenzija. Torej lahko greš skozi to. Pisci znanstvene fantastike že leta uživajo v možnostih potovanja po času na različne načine. Vsako stoletje obvladamo vedno več novih tehnologij, odkrivamo nove vidike znanosti. Kaj nam preostane, da se naučimo potovanja po času, preden ga začnemo uresničevati?
Morda ste opazili, da se nenehno premikamo v času. Skozi njega se premikamo. Čas je na osnovni ravni koncepta hitrost spreminjanja vesolja in ne glede na to, ali nam je všeč ali ne, smo podvrženi nenehnim spremembam. Starimo se, planeti se gibljejo okoli Sonca, stvari so uničene.
Prehod časa merimo v sekundah, minutah, urah in letih, vendar to sploh ne pomeni, da čas teče s konstantno hitrostjo. Tako kot voda v reki tudi čas na različnih krajih mine na različne načine. Skratka, čas je sorazmeren.
Toda kaj povzroča začasna nihanja na poti od zibelke do groba? Vse se spušča na razmerje med časom in prostorom. Človek je sposoben zaznati v treh dimenzijah - dolžini, širini in globini. Čas dopolnjuje to zabavo kot najpomembnejšo četrto dimenzijo. Čas ne obstaja brez prostora, prostor ne obstaja zunaj časa. In ta par je povezan v vesoljsko-časovnem kontinuumu. Vsak dogodek, ki se odvija v vesolju, mora vključevati prostor in čas.
V tem članku bomo obravnavali najbolj resnične in vsakdanje možnosti potovanja skozi čas v našem vesolju, pa tudi manj dostopne, a nič manj možne poti skozi četrto dimenzijo.
Začasno potovanje v prihodnost
Če želite živeti nekaj let nekoliko hitreje kot nekdo drug, se morate spopasti s prostor-časom. Globalni satelitski položaji to počnejo vsak dan, tri milijarde sekunde pred naravnim tokom. V orbiti čas teče hitreje, saj so sateliti daleč od Zemljine mase. In na površini masa planeta nosi čas s seboj in ga v razmeroma majhnem obsegu upočasni.
Promocijski video:
Ta učinek imenujemo gravitacijski časovni dilatacija. Po Einsteinovi teoriji splošne relativnosti gravitacija upogne vesolje in vesolje, astronomi pa to posledico uporabljajo, ko preučujejo svetlobo, ki prehaja v bližini masivnih predmetov.
Toda kaj ima to veze s časom? Ne pozabite - vsak dogodek, ki se zgodi v vesolju, vključuje tako prostor kot čas. Gravitacija ne samo potegne skupaj prostor, ampak tudi čas.
Ker ste v toku časa, težko opazite spremembo njegovega poteka. Toda predmeti, ki so dovolj masivni - na primer supermasivna črna luknja Alpha Strelec, ki se nahaja v središču naše galaksije - bodo resno izkrivili tkanino časa. Masa njene edinstvene točke je 4 milijone soncev. Ta masa upočasni čas na pol. Pet let v orbiti črne luknje (ne da bi padlo vanjo) je deset let na Zemlji.
Hitrost gibanja ima pomembno vlogo tudi pri hitrosti pretoka našega časa. Bolj ko se približate največji hitrosti gibanja - hitrosti svetlobe - počasnejši čas teče. Do konca poti bo ura na hitrem vlaku začela »zamujati« za milijardo sekunde. Če vlak doseže 99,999% svetlobne hitrosti, lahko v enem letu z vlakom potujete dvesto triindvajset let v prihodnost.
Pravzaprav so hipotetična potovanja v prihodnost zgrajena na tej ideji, oprostite tavtologiji. Kaj pa preteklost? Lahko obrnete čas nazaj?
Začasna potovanja v preteklost
Ugotovili smo, da se potovanje v prihodnost dogaja ves čas. Znanstveniki so to dokazali eksperimentalno in ta ideja je v središču Einsteinove teorije relativnosti, ki letos dopolnjuje 100 let. Je mogoče povsem premakniti v prihodnost, vprašanje je le "kako hitro"? Ko gre za potovanje nazaj v čas, je odgovor pogled na nočno nebo.
Galaksija Mlečne poti je približno 100.000 svetlobnih let, kar pomeni, da mora svetloba oddaljenih zvezd potovati tisoč in tisoč let, preden doseže Zemljo. Ujemite to luč in v bistvu boste preprosto pogledali v preteklost. Ko astronomi merijo kozmično mikrovalovno sevanje, gledajo v vesolje, kot je bilo pred 10 milijardami let. A to še ni vse.
V Einsteinovi teoriji relativnosti ni nič, kar bi preprečevalo potovanje v preteklost, toda zelo mogoč obstoj gumba, ki bi vas lahko vrnil v včeraj, krši zakon vzročnosti oziroma vzroka in posledice. Ko se v Vesolju nekaj zgodi, dogodek ustvari novo neskončno verigo dogodkov. Vzrok se vedno rodi pred učinkom. Predstavljajte si samo svet, v katerem bi žrtev umrla, preden bi metek zadel v glavo. To je kršitev resničnosti, vendar kljub temu veliko znanstvenikov ne izključuje možnosti potovanja v preteklost.
Na primer, verjame, da se premikanje hitreje od svetlobne hitrosti lahko pošlje nazaj v preteklost. Če se čas upočasni, ko se predmet približa svetlobni hitrosti, ali lahko prebijanje te pregrade obrne čas nazaj? Seveda se ob približevanju hitrosti svetlobe raste tudi relativistična masa predmeta, torej se približuje neskončnosti. Zdi se nemogoče pospešiti neskončno maso. Teoretično lahko hitrost osnove, torej deformacija hitrosti kot take, zavede univerzalni zakon, a tudi za to bodo potrebni ogromni stroški energije.
Kaj če čas potovanja v prihodnost in preteklost ni odvisen toliko od našega osnovnega znanja o vesolju, temveč bolj od obstoječih kozmičnih pojavov? Oglejmo si črno luknjo.
Črne luknje in Kerr obroči
Orbita okoli črne luknje je dovolj dolga in gravitacijsko časovno širjenje vas bo vrglo v prihodnost. Kaj pa, če padeš naravnost v čeljusti tega kozmičnega pošasti? O tem, kaj se bo zgodilo pri potopitvi v črno luknjo, smo že pisali, nismo pa omenili tako eksotične raznolikosti črnih lukenj, kot je prstan Kerr. Ali pa Kerrina črna luknja.
Leta 1963 je novozelandski matematik Roy Kerr predlagal prvo realistično teorijo vrteče se črne luknje. Koncept vključuje nevtronske zvezde - na primer masivne zvezde, velikosti Sankt Peterburga, vendar z maso Zemljinega sonca. Na seznam najbolj skrivnostnih predmetov v Vesolju smo vključili nevtronske luknje in jih imenovali magnetarji. Kerr je teoretiral, da če bi umirajoča zvezda padla v vrteči se obroč nevtronskih zvezd, bi jim njihova centrifugalna sila preprečila, da bi postali singularnost. In ker črna luknja ne bo imela posebnosti, je Kerr menil, da bo mogoče priti v notranjost, ne da bi se v središču raztrgala gravitacija.
Če obstajajo črne luknje Kerr, bi lahko šli skozi njih in izstopili v belo luknjo. Je kot izpušna cev črne luknje. Namesto da sesa vse, kar lahko, bo bela luknja nasprotno vrgla vse, kar lahko. Morda celo v drugem času ali drugem vesolju.
Črne luknje Kerr ostajajo teorija, če pa obstajajo, so tovrstni portali, ki ponujajo enosmerno potovanje v prihodnost ali preteklost. In čeprav bi se na ta način lahko razvila izjemno napredna civilizacija in potovala skozi čas, nihče ne ve, kdaj bo "divja" Kerr črna luknja izginila.
Polžane luknje
Teoretični Kerrovi obroči niso edini način, da bi morda "bližnjice" poti v preteklost ali prihodnost. Znanstvenofantastični filmi - od Zvezdnih poti do Donnieja Darka - se pogosto ukvarjajo s teoretičnim mostom Einstein-Rosen. Za vas so ti mostovi bolj znani kot polžnice.
Einsteinova splošna teorija relativnosti dopušča obstoj črnih lukenj, saj teorija velikega fizika temelji na ukrivljenosti prostora in časa pod vplivom mase. Če želite razumeti to ukrivljenost, si zamislite tkanino vesolja kot bel list in jo prepognite na pol. Površina lista bo ostala enaka, ne bo se deformirala, toda razdalja med dvema kontaktnima točkama bo očitno manjša kot takrat, ko je list ležal na ravni površini.
V tem poenostavljenem primeru je prostor prikazan kot dvodimenzionalna ravnina in ne štiridimenzionalna, kakršna je v resnici (spomnite se četrte dimenzije - časa). Hipotetične črvičke delujejo na podoben način.
Hitro naprej v vesolje. Koncentracija mase v dveh različnih delih vesolja bi lahko ustvarila nekakšen tunel v vesolju in času. Teoretično bi ta predor povezal dva različna segmenta vesoljsko-časovnega kontinuuma med seboj. Seveda je povsem mogoče, da nekatere fizične ali kvantne lastnosti preprečujejo, da bi se takšne črvičke pojavile same. No, ali se rodijo in takoj poginejo in so nestabilne.
Po besedah Stephena Hawkinga lahko črvičevine obstajajo v kvantni peni, najmanjšem mediju v vesolju. Majhni tuneli se nenehno rojevajo in razbijajo, povezujejo ločena mesta in čase za kratke trenutke.
Maščobne luknje so morda premajhne in kratkotrajne, da bi se človek premaknil, toda kaj, če jih nekega dne najdemo, zadržimo, stabiliziramo in povečamo? Če Hawking ugotovi, da boste pripravljeni na povratne informacije. Če želimo umetno stabilizirati predor v vesolju in času, ga lahko sevanje iz naših dejanj uniči, tako kot lahko zvočna reverzija poškoduje zvočnik.
Kozmični nizi
Poskušamo se iztisniti skozi črne luknje in luknje v luknjah, a obstaja drug način potovanja v času s pomočjo teoretičnega kozmičnega pojava? S temi mislimi se obrnemo na fizika J. Richarda Gotta, ki je orisal idejo kozmičnega niza leta 1991. Kot pove že ime, gre za hipotetične predmete, ki so se morda oblikovali v zgodnjih fazah razvoja vesolja.
Ti struni prežemajo celotno vesolje, saj so tanjši od atoma in pod močnim pritiskom. Seveda iz tega izhaja, da dajejo gravitacijski potisk vsemu, kar gre blizu njih, kar pomeni, da lahko predmeti, pritrjeni na kozmično vrvico, potujejo v času z neverjetno hitrostjo. Če potegnete dve kozmični struni bližje drug drugemu ali postavite enega od njih poleg črne luknje, lahko ustvarite tako imenovano zaprto časovno krivuljo.
S pomočjo gravitacije, ki jo proizvajata dva kozmična struna (ali struna in črna luknja), bi se lahko vesoljsko plovilo teoretično poslalo nazaj v čas. Če želite to narediti, bi morali narediti zanko okoli kozmičnih strun.
Mimogrede, o kvantnih strunah je trenutno vroča razprava. Gott je izjavil, da bi se za potovanje nazaj v čas človek vrtel okoli vrvice, ki vsebuje polovico masne energije celotne galaksije. Z drugimi besedami, polovico atomov v galaksiji bi morali uporabiti kot gorivo za vaš časovni stroj. No, kot vsi vedo, se ne morete vrniti v čas, preden je stroj sam nastal.
Poleg tega obstajajo začasni paradoksi.
Paradoksi potovanja v času
Kot rečeno, je ideja o potovanju nazaj v čas nekoliko zamolčana v drugem delu zakona vzročnosti. Vzrok je vsaj v našem vesolju, kar pomeni, da lahko uniči tudi najbolj premišljene časovne načrte potovanja.
Za začetek si predstavljajte, če potujete 200 let nazaj v čas, se boste pojavili že veliko preden se boste rodili. Razmislite o tem za sekundo. Nekaj časa bo učinek (vi) obstajal pred vzrokom (vašim rojstvom).
Da bi lažje razumeli, s čim imamo opravka, razmislite o znamenitem dedku paradoksa. Ste morilec potovanja po času, vaš lastni dedek je vaš cilj. Pokukaš skozi bližnjo črvovodo in se sprehodiš do žive 18-letne različice očetovega očeta. Dvignete pištolo, kaj pa se zgodi, ko potegnete sprožilec?
Premisli. Nisi se še rodil. Tudi tvoj oče se še ni rodil. Če ubiješ dedka, ne bo imel sina. Ta sin vas ne bo nikoli rodil in ne morete se potovati nazaj v čas s krvavo nalogo. In vaša odsotnost nikakor ne bo potegnila sprožilca in s tem zanikala celotno verigo dogodkov. Temu pravimo zanka nezdružljivih vzrokov.
Lahko pa razmislite o idejni zaporedni vzročni zanki. Čeprav si misli, teoretično odpravlja časovne paradokse. Po mnenju fizika Paula Davisa takšna zanka izgleda tako: profesor matematike gre v prihodnost in ukrade zapleten matematični izrek. Potem ga podari najbolj briljantnemu učencu. Po tem obetavni učenec raste in se uči, da bi nekega dne postal človek, ki mu je profesor nekoč ukradel izrek.
Poleg tega obstaja še en model potovanja v času, ki vključuje izkrivljanje verjetnosti, ko se približujemo možnosti paradoksalnega dogodka. Kaj to pomeni? Vrnimo se v čevlje morilca vašega dedka. Tokratni model potovanja lahko praktično ubije vašega dedka. Sprožilec lahko potegnete, vendar pištola ne bo izstrelila. Ptica bo zacvilila v pravem trenutku ali pa se bo zgodilo kaj drugega: kvantno nihanje ne bo omogočilo paradoksalnih razmer.
In končno najbolj zanimiva stvar. Prihodnost ali preteklost, v katero greste, lahko preprosto obstajata v vzporednem vesolju. Zamislimo si to kot paradoks ločitve. Lahko uničite vse, kar želite, vendar to na noben način ne bo vplivalo na vaš domači svet. Ubili boste svojega dedka, vendar ne boste izginili - morda bo kakšen "vi" izginil v vzporednem svetu ali pa bo scenarij sledil vzorcem paradoksa, ki smo jih že obravnavali. Možno pa je, da bo tokratno potovanje enkratno potovanje in se nikoli več ne boste mogli vrniti domov.
Ste popolnoma zmedeni? Dobrodošli v svetu potovanja s časom.
Ilya Khel