Koliko je sati? Augustin Blaženi rekao je: "Znam koliko je vremena, dok ne razmislim o tome." Prema standardnom modelu fizike, vrijeme je četvrta dimenzija, osim tri prostorne dimenzije. Tako da možete proći kroz njega. Pisci znanstvene fantastike godinama su uživali u mogućnostima putovanja na različite načine. Svako stoljeće savladavamo sve više novih tehnologija, otkrivamo nove aspekte znanosti. Što nam preostaje da naučimo o putovanju kroz vrijeme prije nego što počnemo to ostvariti?
Možda ste primijetili da se stalno krećemo u vremenu. Kroz njega se krećemo. Na osnovnoj razini koncepta vrijeme je brzina promjene svemira i bez obzira na to sviđa li nam se to ili ne, podložni smo stalnim promjenama. Starimo se, planeti se kreću oko Sunca, stvari se uništavaju.
Prolazimo vrijeme u sekundama, minutama, satima i godinama, ali to uopće ne znači da vrijeme teče konstantnom brzinom. Kao voda u rijeci, vrijeme prolazi na različite načine na različitim mjestima. Ukratko, vrijeme je relativno.
Ali što uzrokuje privremene fluktuacije na putu od kolijevke do groba? Sve se svodi na odnos vremena i prostora. Čovjek je sposoban opažati u tri dimenzije - duljini, širini i dubini. Vrijeme nadopunjuje ovu stranku kao najvažniju četvrtu dimenziju. Vrijeme ne postoji bez prostora, prostor ne postoji izvan vremena. I ovaj je par povezan u prostorno-vremenskom kontinuumu. Svaki događaj koji se događa u Univerzumu mora uključivati prostor i vrijeme.
U ovom ćemo članku razmotriti naj stvarnije i svakodnevne mogućnosti putovanja kroz vrijeme u našem Univerzumu, kao i manje pristupačne, ali ne manje moguće staze kroz četvrtu dimenziju.
Privremeno putovanje u budućnost
Ako želite živjeti par godina malo brže od nekog drugog, morate se suočiti s prostor-vremenom. Globalni sateliti za pozicioniranje to rade svaki dan, tri milijarde sekunde ispred prirodnog toka vremena. U orbiti vrijeme teče brže, jer su sateliti daleko od mase Zemlje. A na površini, masa planeta nosi sa sobom vrijeme i usporava ga u relativno malom razmjeru.
Promotivni video:
Taj se efekt naziva gravitacijskim dilatacijom vremena. Prema Einsteinovoj teoriji opće relativnosti, gravitacija savija prostor i vrijeme, a astronomi koriste ovu posljedicu prilikom proučavanja svjetlosti prolazeći pored masivnih predmeta.
Ali kakve to veze ima s vremenom? Zapamtite - svaki događaj koji se događa u svemiru uključuje i prostor i vrijeme. Gravitacija ne samo da spaja prostor, već i vrijeme.
Budući da je u toku vremena, teško ćete primijetiti promjenu u njegovom toku. Ali objekti koji su dovoljno masivni - poput supermasivne crne rupe alfa Strijelca, smještene u središtu naše galaksije - ozbiljno će prevrnuti tkaninu vremena. Masa njegove točke jedinstvenosti je 4 milijuna sunca. Ova masa usporava vrijeme na pola. Pet godina u orbiti crne rupe (bez pada u nju) je deset godina na Zemlji.
Brzina kretanja također igra važnu ulogu u brzini protoka našeg vremena. Što se više približite maksimalnoj brzini kretanja - brzini svjetlosti - sporije vrijeme teče. Pred kraj putovanja sat u brzom vlaku počet će "kasniti" za milijardu sekunde. Ako vlak postigne 99,999% brzine svjetlosti, za godinu dana u željezničkom vagonu možete putovati dvjesto dvadeset i tri godine u budućnost.
U stvari, hipotetička putovanja u budućnost izgrađena su na ovoj ideji, pardon tautologiji. Ali što je s prošlošću? Možete li vratiti vrijeme?
Privremena putovanja u prošlost
Otkrili smo da se putovanje u budućnost događa stalno. Znanstvenici su to dokazali eksperimentalno, a ideja je u središtu Einsteinove teorije relativnosti, koja ove godine ima 100 godina. Sasvim je moguće krenuti u budućnost, samo je pitanje "koliko brzo"? Kad je riječ o putovanju unatrag u vremenu, odgovor je pogledati noćno nebo.
Galaksija Mliječnog Puta široka je oko 100 000 svjetlosnih godina, što znači da svjetlost udaljenih zvijezda mora prijeći tisuće i tisuće godina prije nego što dosegne Zemlju. Uhvatite ovo svjetlo i, u biti, jednostavno ćete pogledati u prošlost. Kad astronomi mjere kozmičko mikrovalno zračenje, oni gledaju u kosmos kao prije 10 milijardi godina. Ali to nije sve.
U Einsteinovoj teoriji relativnosti ne postoji ništa što isključuje mogućnost putovanja u prošlost, ali vrlo moguće postojanje gumba koje bi vas moglo vratiti do juče krši zakon uzročno-posljedične veze ili uzroka i posljedice. Kada se u Svemiru nešto dogodi, događaj stvara novi beskrajni lanac događaja. Uzrok se uvijek rađa prije učinka. Zamislite svijet u kojem bi žrtva umrla prije nego što joj metak pogodi glavu. To je kršenje stvarnosti, ali unatoč tome, mnogi znanstvenici ne isključuju mogućnost putovanja u prošlost.
Na primjer, vjeruje se da se kretanje brže od brzine svjetlosti može vratiti u prošlost. Ako se vrijeme usporava kako se objekt približava brzini svjetlosti, može li se probijanje ove barijere vratiti natrag vrijeme? Naravno, kada se približava brzini svjetlosti, raste i relativistička masa objekta, odnosno približava se beskonačnosti. Čini se nemogućim ubrzati beskonačnu masu. Teoretski, brzina deformacije, tj. Deformacija brzine kao takve, može zavarati univerzalni zakon, ali čak i to će zahtijevati kolosalne troškove energije.
Što ako putovanje vremenom u budućnost i prošlost ne ovisi toliko o našem osnovnom znanju o prostoru, koliko više o postojećim kozmičkim pojavama? Pogledajmo crnu rupu.
Crne rupe i Kerr prstenovi
Orbite oko crne rupe dovoljno dugo, a gravitacijsko širenje vremena bacit će vas u budućnost. Ali što ako padnete pravo u čeljusti ovog kozmičkog čudovišta? Već smo pisali o tome što će se dogoditi prilikom uranjanja u crnu rupu, ali nismo spomenuli tako egzotičnu raznolikost crnih rupa kao Kerrov prsten. Ili Kerrova crna rupa.
1963. novozelandski matematičar Roy Kerr predložio je prvu realističku teoriju rotacijske crne rupe. Koncept uključuje neutronske zvijezde - na primjer ogromne zvijezde koje se urušavaju, veličine Sankt Peterburga, ali s masom Zemljinog Sunca. Uvrstili smo rupe neutrona na popis najmisterioznijih objekata u Svemiru, nazivajući ih magnetarima. Kerr je teoretizirao da će se, ako se umiruća zvijezda sruši u rotirajući prsten neutronskih zvijezda, njihova centrifugalna sila spriječiti da postanu singularnost. A budući da crna rupa neće imati točku singulariteta, Kerr je skužio da je moguće ući unutra, bez straha da će ju gravitacija razdvojiti u sredini.
Ako postoje crne rupe Kerr, mogli bismo proći kroz njih i izaći u bijelu rupu. To je poput otvora crne rupe. Umjesto da usisa sve što može, bijela rupa će, naprotiv, izbaciti sve što može. Možda čak u nekom drugom vremenu ili nekom drugom svemiru.
Kerr-ove crne rupe ostaju teorija, ali ako postoje, to su svojevrsni portali koji nude jednosmjerna putovanja u budućnost ili prošlost. I dok bi se izuzetno napredna civilizacija mogla razvijati na ovaj način i putovati kroz vrijeme, nitko ne zna kada će nestati "divlja" Kerr-ova crna rupa.
Crvotočine (crvotočne rupe)
Teoretski Kerrovi prstenovi nisu jedini način da se eventualno "prečice" staze do prošlosti ili budućnosti. Znanstvenofantastični filmovi - od Zvjezdanih staza do Donnieja Darka - često se bave teoretskim mostom Einstein-Rosen. Vama su ovi mostovi poznatiji kao crvotočine.
Einsteinova opća teorija relativnosti dopušta postojanje crvotočina, budući da se teorija velikog fizičara temelji na zakrivljenosti prostora i vremena pod utjecajem mase. Da biste razumjeli ovu zakrivljenost, zamislite tkaninu svemirskog vremena kao bijeli lim i preklopite ga na pola. Područje lista ostaje isto, neće se deformirati, ali razmak između dviju dodirnih točaka očito će biti manji nego kada je list ležao na ravnoj površini.
U ovom pojednostavljenom primjeru prostor je prikazan kao dvodimenzionalna ravnina, a ne četverodimenzionalna, kakva zapravo jest (sjetite se četvrte dimenzije - vremena). Hipotetičke crvotočine djeluju na sličan način.
Brzo naprijed u svemir. Koncentracija mase u dva različita dijela svemira mogla bi stvoriti svojevrsni tunel u prostoru-vremenu. Teoretski bi ovaj tunel povezao dva različita segmenta prostorno-vremenskog kontinuuma. Naravno, sasvim je moguće da neka fizička ili kvantna svojstva sprječavaju da se takve crvotočine pojave samostalno. Pa ili su rođeni i odmah propadaju, nestabilni.
Prema Stephen Hawkingu, crvotočine mogu postojati u kvantnoj pjeni, najmanjem mediju u svemiru. Sitni tuneli se neprestano rađaju i puknu, povezujući odvojena mjesta i vremena za kratke trenutke.
Crvotočine mogu biti previše male i kratkotrajne da bi se osoba kretala, ali što ako ih jednog dana možemo pronaći, zadržati, stabilizirati i povećati? Pod uvjetom da Hawking napominje, bit ćete spremni za povratne informacije. Ako želimo umjetno stabilizirati prostorno-vremenski tunel, zračenje iz naših akcija može ga uništiti, baš kao što reverzija zvuka može oštetiti zvučnik.
Kozmički nizovi
Pokušavamo se progurati kroz crne rupe i crvotočine, ali postoji li drugi način putovanja pomoću teorijskog kozmičkog fenomena? Imajući na umu ove misli, obraćamo se fizičaru J. Richardu Gottu, koji je 1991. predstavio ideju kozmičkog niza. Kao što ime sugerira, to su hipotetički predmeti koji su se možda formirali u ranim fazama razvoja svemira.
Ti žice prožimaju čitav svemir, tanji su od atoma i pod jakim pritiskom. Iz toga naravno proizlazi da oni daju gravitacijski potisak svemu što prolazi u blizini, što znači da predmeti vezani za kozmički niz mogu putovati u vremenu nevjerojatnom brzinom. Ako povučete dva kozmička niza bliže jedan drugom ili ih stavite pored crne rupe, možete stvoriti ono što se naziva zatvorena krivulja.
Koristeći gravitaciju proizvedenu iz dva kozmička niza (ili žice i crne rupe), svemirska letjelica bi se teoretski mogla vratiti u vrijeme. Da biste to učinili, trebali biste napraviti petlju oko kozmičkih žica.
Usput, o kvantnim strunama se trenutačno vruće raspravlja. Gott je izjavio da bi se, da bi se putovalo natrag u vrijeme, trebalo zaokružiti oko niza koji sadrži polovinu energije energije čitave galaksije. Drugim riječima, polovica atoma u galaksiji trebala bi biti iskorištena kao gorivo za vaš vremenski stroj. Pa, kao što svi znaju, ne možete se vratiti u vrijeme prije stvaranja samog stroja.
Pored toga, postoje privremeni paradoksi.
Paradoksi putovanja u vremenu
Kao što smo rekli, ideja o putovanju unatrag u vremenu pomalo je zasjenjena drugim dijelom zakona uzročnosti. Uzrok je prije učinka, barem u našem Svemiru, što znači da može upropastiti čak i promišljene vremenske planove putovanja.
Za početak, zamislite ako putujete 200 godina unatrag, pojavit ćete se mnogo prije nego što ste se rodili. Razmislite na trenutak. Neko će vrijeme efekt (vi) postojati prije uzroka (vašeg rođenja).
Da bismo bolje razumjeli s čime se bavimo, razmotrite poznati paradoks djeda. Vi ste ubojica za putovanja, cilj vam je vlastiti djed. Provučete se kroz obližnju crvotočinu i dođete do žive 18-godišnje verzije oca svoga oca. Podigneš pištolj, ali što se događa kad povučeš obarač?
Razmisli o tome. Nisi se još rodio. Čak se ni tvoj otac nije rodio. Ako ubijete svog djeda, neće imati sina. Ovaj se sin nikada neće roditi s vama, i ne možete putovati natrag s vremenom sa krvavim zadatkom. A vaša odsutnost ni na koji način neće povući okidač, uskraćujući tako čitav lanac događaja. To nazivamo petljom nespojivih uzroka.
Alternativno, razmotrite ideju sekvencijalne uzročne petlje. Iako se misli na to, teoretski eliminira vremenske paradokse. Prema fizičaru Paulu Davisu, takva petlja izgleda ovako: profesor matematike ide u budućnost i krade složenu matematičku teoremu. Zatim ga daje najbriljantnijem učeniku. Nakon toga, perspektivni učenik raste i uči kako bi jednog dana postao čovjek od kojeg je profesor jednom ukrao teoremu.
Uz to, postoji još jedan model putovanja vremenom koji uključuje distorziju vjerojatnosti kada se približava mogućnosti paradoksalnog događaja. Što to znači? Vratimo se u cipele ubojice vašeg djeda. Ovaj putni model može virtualno ubiti vašeg djeda. Možete povući okidač, ali pištolj neće pucati. Ptica će cvrkutati u pravom trenutku ili će se dogoditi nešto drugo: kvantna fluktuacija neće dopustiti da se dogodi paradoksalna situacija.
I na kraju, najzanimljivije. Budućnost ili prošlost u koju idete jednostavno mogu postojati u paralelnom svemiru. Zamislimo to kao paradoks razdvojenosti. Možete uništiti sve što želite, ali to ni na koji način neće utjecati na vaš matični svijet. Ubit ćete svog djeda, ali nećete nestati - možda će drugi „vi“nestati u paralelnom svijetu ili će scenarij slijediti paradoksalne obrasce koje smo već razmotrili. Međutim, moguće je da će ovo putovanje u vremenu biti jednokratno i da se više nikad nećete moći vratiti kući.
Jeste li potpuno zbunjeni? Dobrodošli u svijet putovanja vremenom.
Ilya Khel