Laiko kelionių mokslinės galimybės

Pasakojimai apie keliones į praeitį ir ateitį jau seniai užbūrė mūsų vaizduotę, bet klausimas, ar laikas įmanoma keliauti yra sudėtinga, todėl kyla supratimas, ką reiškia fizikai, kai jie vartoja žodį "laikas."

Šiuolaikinė fizika mus moko, kad laikas yra vienas paslaptingiausių mūsų visatos aspektų, nors iš pradžių tai gali atrodyti nesudėtinga. Einšteinas sukėlė revoliuciją mūsų supratimui apie šią sąvoką, tačiau net ir peržiūrėdami šį supratimą kai kurie mokslininkai vis tiek svarsto klausimą, arlaikas iš tikrųjų egzistuoja ar tai paprasčiausia „atkakliai atkakli iliuzija“ (kaip kadaise ją vadino Einšteinas). Kad ir koks laikas būtų, fizikai (ir grožinės literatūros kūrėjai) rado įdomių būdų, kaip juo manipuliuoti, kad galėtų jį apvažiuoti neįprastais būdais.

Nors daroma nuoroda į H. G. Wells'ą Laiko mašina (1895), tikrasis laiko kelionių mokslas atsirado tik XX amžiuje, nes tai buvo šalutinis poveikis Albertas Einšteinasteorija bendrasis reliatyvumas (sukūrė 1915 m.). Reliatyvumas apibūdina fizinį visatos audinį 4 matmenų erdvėlaikiu, kuris apima tris erdvinius matmenis (aukštyn / žemyn, kairėje / dešinėje ir priekyje / gale) kartu su vienu laiko matmeniu. Remiantis šia teorija, kuri buvo įrodyta daugybe eksperimentų per pastarąjį šimtmetį, gravitacija yra šio erdvėlaikio lenkimo, reaguojant į materijos buvimą, rezultatas. Kitaip tariant, atsižvelgiant į tam tikrą materijos konfigūraciją, tikrąjį Visatos erdvėlaikio audinį galima žymiai pakeisti.

Viena iš nuostabių reliatyvumo pasekmių yra ta, kad judėjimas gali pakeisti laiko kitimą, procesą, vadinamą laiko išsiplėtimas. Tai ryškiausiai pasireiškia klasikoje Dvynių paradoksas. Naudodamiesi šiuo „laiko kelionių“ metodu į ateitį galite pereiti greičiau nei įprasta, tačiau kelio atgal tikrai nėra. (Yra nedidelė išimtis, bet daugiau apie tai vėliau straipsnyje).

1937 metais škotų fizikas W. Dž. van Stockumas pirmiausia pritaikė bendrąją reliatyvumą tokiu būdu, kuris atvėrė duris laiko kelionei. Taikant bendrosios reliatyvumo lygtį situacijai, kurioje yra be galo ilgas, ypač tankus besisukantis cilindras (panašus į nesibaigiantį kirpyklos stulpą). Tokio masyvaus objekto sukimasis sukuria reiškinį, vadinamą „rėmo vilkimu“, tai yra, kad jis kartu su juo tempia erdvės laiką. Van Stockumas nustatė, kad šioje situacijoje jūs galite sukurti kelią 4 dimensijų erdvėlaikiu, kuris prasidėjo ir pasibaigė tuo pačiu momentu - kažkas vadinamas uždara savalaikė kreivė - kuris yra fizinis rezultatas, leidžiantis keliauti laiku. Galite leistis į kosminį laivą ir keliauti keliu, kuris jus sugrąžins tą pačią akimirką, kai pradėjote.

Nors tai ir buvo intriguojantis rezultatas, tai buvo gana apgaulinga padėtis, todėl tikrai nebuvo daug nerimo dėl to, kad tai vyks. Vis dėlto netrukus turėtų būti pateikta nauja interpretacija, kuri buvo daug prieštaringiausia.

1949 m. Matematikas Kurtas Godelis - Einšteino draugas ir Prinstono kolega Universiteto išplėstinių studijų institutas - nusprendė išspręsti situaciją, kai yra visa visata sukasi. Godelio sprendimuose laiką lyginti iš tikrųjų leido lygtys, jei Visata sukasi. Besisukanti visata pati galėtų veikti kaip laiko mašina.

Dabar, jei Visata suktųsi, būtų būdų ją aptikti (pavyzdžiui, šviesos pluoštai sulenktų, jei visa visata sukasi), ir iki šiol įrodymai yra nepaprastai stiprūs, kad nėra visuotinės rūšies sukimasis. Taigi, būtent šis rezultatų rinkinys atmeta laiko keliones. Bet faktas yra tas, kad visatos dalykai sukasi, ir tai vėl atveria galimybę.

1963 m. Naujosios Zelandijos matematikas Roy Kerras lauko lygtis panaudojo besisukančiai analizei Juodoji skylė, pavadinta Kerr juodąja skyle ir nustatė, kad rezultatai leido kelią per a kirminas juodojoje skylėje, trūkstant išskirtinumo centre, ir padarykite jį kitu galu. Šis scenarijus taip pat leidžia sudaryti uždaras savalaikes kreives, kaip teorinis fizikas Kipas Thorne'as suprato po metų.

Devintojo dešimtmečio pradžioje Carlas Saganas dirbo prie savo 1985 m. Romano kontaktas, jis kreipėsi į Kiprą Thorne'ą pateikdamas klausimą apie laiko kelionių fiziką, kuris įkvėpė Thorne'ą išnagrinėti juodosios skylės kaip laiko kelionės priemonės sąvoką. Kartu su fiziku Sung-Won Kim'u Thorne'as suprato, kad tu (teoriškai) gali turėti juodą skylė su kirmgrauža, jungiančia ją su kitu erdvės tašku, kurį laiko atvirą tam tikros formos negatyvas energija.

Bet vien todėl, kad turite kirminą, dar nereiškia, kad turite laiko mašiną. Tarkime, kad jūs galite perkelti vieną slieko angos galą („kilnojamąjį galą“). Kilnojamąjį galą uždedate ant erdvėlaivio, šaudydami į kosmosą šviesos greitis. Laiko dilatacija pradeda veikti, o laikas, kurį patiria kilnojamasis galas, yra daug mažesnis nei laikas, kurį patiria fiksuotas galas. Tarkime, kad kilnojamąjį galą perkeliate 5000 metų į Žemės ateitį, tačiau kilnojamasis galas „sensta“ tik 5 metus. Taigi, jūs sakote, išvykstate 2010 m. AD ​​ir atvykstate 7010 m.

Tačiau jei jūs keliausite per kilnojamąjį galą, jūs iš tikrųjų išstumsite iš fiksuoto galo 2015 m. AD ​​(nes 5 metai praėjo Žemėje). Ką? Kaip tai veikia?

Na, ir tai, kad abu kirminų angos galai yra sujungti. Nesvarbu, kiek jie yra nutolę, erdvės metu jie vis tiek yra „arti“ vienas kito. Kadangi kilnojamasis galas yra tik penkeriais metais senesnis nei tada, kai jis išėjo, eidamas pro jį, jūs grįšite atgal į susijusį fiksuoto slieko angos tašką. Ir jei kas nors nuo 2015 metų „AD Earth“ žengtų pro fiksuotą slieko angą, 7010 m. Po Kr. Jie išeitų iš kilnojamojo slieko skylės. (Jei kas nors perėjo į sliekų skylę 2012 m. Po AD, tai jis galų gale turėtų būti kosminiame laive kažkur kelionės viduryje ir pan.)

Nors tai yra fiziškai pagrįstiausias laiko mašinos aprašymas, vis tiek kyla problemų. Niekas nežino, ar egzistuoja kirmgraužos ar neigiama energija, nei kaip jas sudėti tokiu būdu, jei jų yra. Bet tai (teoriškai) įmanoma.