Laika ceļojuma zinātniskās iespējas

Stāsti par ceļošanu pagātnē un nākotni jau sen aizrauj mūsu iztēli, bet jautājums par to, vai laiks Iespējams ceļojums ir sarežģīts, un tas liek saprast, ko nozīmē fiziķi, kad viņi lieto šo vārdu "laiks."

Mūsdienu fizika mums māca, ka laiks ir viens no visnoslēpumainākajiem mūsu Visuma aspektiem, lai gan sākumā tas var šķist vienkāršs. Einšteins mainīja mūsu izpratni par jēdzienu, taču pat ar šo pārskatīto izpratni daži zinātnieki joprojām domā par to, vailaiks faktiski pastāv vai arī tā ir tikai "spītīgi noturīga ilūzija" (kā to savulaik sauca Einšteins). Lai arī kāds būtu laiks, fiziķi (un daiļliteratūras autori) ir atraduši dažus interesantus veidus, kā ar to manipulēt, lai apsvērtu iespēju to virzīt neordinārā veidā.

Lai arī atsauce uz H. G. Wells ” Laika mašīna (1895), faktiskā zinātne par laika ceļošanu radās tikai līdz divdesmitajam gadsimtam kā blakusparādība Alberts Einšteins's teorija vispārējā relativitāte (izstrādāts 1915. gadā). Relativitāte apraksta Visuma fizisko audumu četrdimensiju kosmosa laika izteiksmē, kas ietver trīs telpiskos izmērus (augšup / lejup, pa kreisi / pa labi un priekšā / aizmugurē) kopā ar vienu laika dimensiju. Saskaņā ar šo teoriju, kas ir pierādīta ar daudziem eksperimentiem pagājušajā gadsimtā, gravitācija ir šī kosmosa laika saliekuma rezultāts, reaģējot uz matērijas klātbūtni. Citiem vārdiem sakot, ņemot vērā noteiktu matērijas konfigurāciju, faktisko Visuma kosmosa laika audumu var ievērojami mainīt.

Viena no relativitātes pārsteidzošajām sekām ir tā, ka kustības rezultātā var mainīties laika ritēšana - process, kas pazīstams kā laika dilatācija. Visdramatiskāk tas izpaužas klasikā Dvīņu paradokss. Izmantojot šo "laika ceļojuma" metodi, jūs varat pāriet nākotnē ātrāk nekā parasti, taču atpakaļceļa tur īsti nav. (Ir neliels izņēmums, bet vairāk par to vēlāk rakstā.)

1937. gadā skotu fiziķis W. Dž. van Stockums vispirms piemēroja vispārējo relativitāti tādā veidā, kas pavēra durvis laika ceļošanai. Piemērojot vispārīgās relativitātes vienādojumu situācijai ar bezgalīgi garu, īpaši blīvu rotējošu cilindru (tāds kā bezgalīgs friziera stabs). Šāda masīva objekta rotācija faktiski rada fenomenu, kas pazīstams kā "rāmja vilkšana", tas ir, ka tas faktiski velk telpas laiku vienlaikus ar to. Van Stockums atklāja, ka šajā situācijā jūs varētu izveidot ceļu četrdimensiju telpas telpā, kas sākās un beidzās tajā pašā brīdī - kaut ko sauc par slēgta savlaicīga līkne - kas ir fiziskais rezultāts, kas ļauj ceļot laikā. Jūs varat doties prom ar kosmosa kuģi un ceļot ceļu, kas ved jūs atpakaļ tieši tajā pašā brīdī, kad sākāt.

Lai arī tas bija intriģējošs rezultāts, šī bija diezgan izdomāta situācija, tāpēc par tās norisi patiesībā nebija lielas bažas. Tomēr drīzumā gaidāma jauna interpretācija, kas bija daudz diskutablāka.

1949. gadā matemātiķis Kurts Gudels - Einšteina draugs un Prinstonas kolēģis Universitātes Papildu studiju institūts - nolēma pievērsties situācijai, kurā ir viss Visums rotējošs. Gudela risinājumos laika pārvietošanos faktiski ļāva izmantot vienādojumi, ja Visums rotēja. Rotējošs Visums pats varētu darboties kā laika mašīna.

Tagad, ja Visums rotētu, būtu iespējas to atklāt (piemēram, ja gaismas kūlis saliektos) viss Visums rotēja), un līdz šim pierādījumi ir ārkārtīgi spēcīgi, ka tāda veida universāla nav rotācija. Tātad atkal šis konkrētais rezultātu kopums izslēdz laika ceļošanu. Bet fakts ir tāds, ka Visuma lietas rotē, un tas atkal paver iespēju.

1963. gadā Jaunzēlandes matemātiķis Rijs Kerrs izmantoja lauka vienādojumus, lai analizētu rotējošu melnais caurums, ko sauca par Kerra melno caurumu, un konstatēja, ka rezultāti ļāva ceļu caur tārpa caurums melnajā caurumā, trūkstot savdabības centrā, un padariet to ārā no otra gala. Šis scenārijs pieļauj arī slēgtas savlaicīgas līknes, kā teorētiskais fiziķis Kip Thorne saprata gadus vēlāk.

Astoņdesmito gadu sākumā Karls Sagans strādāja pie sava 1985. gada romāna Sazinieties, viņš vērsās pie Kipas Torna ar jautājumu par laika ceļojuma fiziku, kas iedvesmoja Tornu izpētīt jēdzienu, kā melnā cauruma izmantošanu izmantot kā laika pārvietošanās līdzekli. Kopā ar fiziķi Sung-Won Kim Thorne saprata, ka jums (teorētiski) varētu būt melnā krāsa caurums ar wormhole, kas savieno to ar citu punktu telpā, kuru tur atvērtu kāda veida negatīvs enerģija.

Bet tikai tas, ka jums ir slieka caurums, nenozīmē, ka jums ir laika mašīna. Tagad pieņemsim, ka jūs varētu pārvietot vienu tārpa cauruma galu (“pārvietojamo galu”). Jūs novietojat pārvietojamo galu uz kosmosa kuģa, nošaujot to kosmosā gandrīz pie gaismas ātrums. Sākas laika dilatācija, un laiks, ko piedzīvo pārvietojamais gals, ir daudz mazāks nekā laiks, ko piedzīvo fiksētais gals. Pieņemsim, ka pārvietojamo galu 5000 gadus pārvietojat uz Zemes nākotni, bet kustamais gals tikai “noveco” 5 gadus. Tātad jūs pametat 2010. gada AD, teiksim, un ieradīsities 7010 AD.

Tomēr, ja jūs ceļojat pa pārvietojamo galu, jūs faktiski izleksit no fiksētā gala 2015. gada AD (jo 5 gadi ir pagājuši atpakaļ uz Zemes). Kas? Kā tas darbojas?

Labi, ka abas tārpa cauruma gali ir savienoti. Neatkarīgi no tā, cik tālu viņi atrodas viens no otra, kosmosa laikā viņi joprojām ir "tuvu" viens otram. Tā kā pārvietojamais gals ir tikai piecus gadus vecāks nekā tad, kad tas aizgāja, cauri tam nokļūstot, jūs atgriezīsities attiecīgajā fiksētā tārpa cauruma vietā. Un, ja kāds no 2015. gada AD Zeme iziet cauri fiksētajam wormhole, 7010 AD viņš iznāktu no pārvietojamās wormhole. (Ja kāds izietu caur slieku caurumu 2012. gadā AD, viņi nonāktu kosmosa kuģī kaut kur ceļojuma vidū un tā tālāk.)

Lai arī tas ir fiziski pamatotākais laika mašīnas apraksts, joprojām pastāv problēmas. Neviens nezina, vai pastāv tārpu caurumi vai negatīva enerģija, kā arī to, kā tos šādi salikt, ja tādi pastāv. Bet tas (teorētiski) ir iespējams.