Znanstvene možnosti potovanja v času

Zgodbe o potovanjih v preteklost in prihodnost so že dolgo zajele našo domišljijo, vprašanje pa je, ali čas potovanje je mogoče, je trn, ki pride prav pri srcu, če razumejo, kaj fiziki pomenijo, ko uporabljajo besedo "čas."

Sodobna fizika nas uči, da je čas eden najbolj skrivnostnih vidikov našega vesolja, čeprav se lahko sprva zdi naravnost preprost. Einstein je spremenil naše razumevanje koncepta, vendar tudi s tem spremenjenim razumevanjem nekateri znanstveniki še vedno postavljajo vprašanje, ali ne ali nečas dejansko obstaja ali pa gre zgolj za "trdovratno vztrajno iluzijo" (kot jo je nekoč imenoval Einstein). Kakor koli že je čas, so fiziki (in pisci leposlovja) našli nekaj zanimivih načinov, kako jih manipulirati, da bi razmislili o njegovem prečkanju na neortodoksne načine.

Čeprav je naveden v H. G. Wells ' Časovni stroj (1895), dejanska znanost o potovanju s časom se je pojavila šele v dvajsetem stoletju kot stranski učinek Albert Einsteinteorija splošna relativnost

Ena izmed neverjetnih posledic relativnosti je, da lahko gibanje povzroči razliko v načinu, ki preteče čas, proces znan kot časovna dilatacija. To se najbolj dramatično kaže v klasiki Dvojni paradoks. Pri tej metodi "potovanja po času" se lahko v prihodnost premaknete hitreje kot običajno, toda v resnici ni poti nazaj. (Obstaja majhna izjema, vendar več o tem v nadaljevanju članka.)

Leta 1937 je škotski fizik W. J. van Stockum je prvič uporabil splošno relativnost na način, ki je odprl vrata za potovanje po času. Z uporabo enačbe splošne relativnosti na situacijo z neskončno dolgim, izjemno gostim vrtečim se cilindrom (nekako kot neskončen drogorovski drog). Vrtenje tako masivnega predmeta dejansko ustvari pojav, znan kot "vlečenje okvirja", to je, da dejansko vleče vesoljski čas skupaj z njim. Van Stockum je ugotovil, da lahko v tej situaciji ustvarite pot v 4-dimenzionalnem vesoljskem času, ki se je začelo in končalo na isti točki - nekaj, kar se imenuje a zaprta časovna krivulja - kar je fizični rezultat, ki omogoča potovanje po času. Lahko se odpravite v vesoljsko ladjo in prehodite pot, ki vas pripelje v isti trenutek, ko ste začeli.

Čeprav je bil to intriganten rezultat, je bilo to precej navidezno stanje, tako da v resnici ni bilo veliko skrbi. Vendar pa naj bi prišla nova razlaga, ki pa je bila mnogo bolj sporna.

Leta 1949 je matematik Kurt Godel - Einsteinov prijatelj in kolega na Princetonu Univerzitetni inštitut za napredni študij - se je odločil, da se bo lotil situacije, v kateri je celotno vesolje vrteče se V Godlovih rešitvah so potovanja po času dejansko omogočale enačbe, če bi se vesolje vrtilo. Vrteči se vesolje lahko sam deluje kot časovni stroj.

Če bi se vesolje vrtilo, bi obstajali načini, kako ga zaznati (svetlobni žarki bi se upognili, na primer, če bi celo vesolje so se vrtele) in do zdaj so dokazi močni, da ni neke vrste univerzalna rotacija. Torej, ponovitev potovanja po času izključuje prav ta nabor rezultatov. A dejstvo je, da se stvari v vesolju vrtijo in to spet odpira možnost.

Leta 1963 je novozelandski matematik Roy Kerr uporabil terenske enačbe za analizo vrtečega se Črna luknja, ki se imenuje Kerr črna luknja in je ugotovil, da rezultati dovoljujejo pot skozi a pelin v črni luknji, ki ji v središču manjka posebnost, in jo naredite na drugem koncu. Ta scenarij omogoča tudi zaprte časovne krivulje, kot je teoretični fizik Kip Thorne ugotovil leta kasneje.

Carl Sagan je v zgodnjih osemdesetih letih delal na svojem romanu iz leta 1985 Kontakt, je pristopil k Kip Thorne z vprašanjem o fiziki potovanja v času, ki je Thorna navdihnilo, da je preučil koncept uporabe črne luknje kot sredstva za potovanje v času. Skupaj s fizikom Sung-Won Kim je Thorne spoznal, da lahko (v teoriji) imaš črnino luknjo s črvičjo luknjo, ki jo povezuje z drugo točko v prostoru, ki jo je odprla neka negativna oblika energija.

Toda to, ker imate črvovod, ne pomeni, da imate časovni stroj. Zdaj pa predpostavimo, da bi lahko premaknili en konec črvotočne luknje ("premični konec). Premični konec postavite na vesoljsko ladjo in ga streljate skoraj v vesolje hitrost svetlobe. Čas dilatacije začne in čas premikajočega se konca je precej manj kot čas, ki ga ima fiksni konec. Predpostavimo, da premikajte konec 5000 let v prihodnost Zemlje, premični konec pa "stara" le 5 let. Torej zapustite leta 2010 AD, recimo, in prispete leta 7010 AD.

Če pa potujete skozi premični konec, boste v letu 2015 po Kristusu dejansko izstopili iz fiksnega konca (saj je na Zemlji minilo pet let nazaj). Kaj? Kako to deluje?

No, dejstvo je, da sta dva konca polža. Ne glede na to, kako daleč sta v vesolju, sta še vedno v bližini. Ker je premični konec le pet let starejši kot takrat, ko je odšel, vas bo čez vrnitev poslal nazaj na sorodno točko na pritrjeni črvičnici. In če nekdo iz Zemlje iz leta 2015 AD stopi skozi nepremično luknjo, bi se leta 7010 AD pomaknil iz premične črvičke. (Če bi nekdo stopil skozi črvino leta 2012 AD, bi končal na vesoljski ladji nekje na sredini potovanja in tako naprej.)

Čeprav je to fizično najbolj smiseln opis časovnega stroja, težave še vedno obstajajo. Nihče ne ve, ali obstajajo črvičke ali negativna energija, niti kako jih sestaviti na tak način, če obstajajo. Je pa (teoretično) mogoče.