Posibilitățile științifice ale călătoriei în timp

Poveștile despre călătoriile în trecut și viitor ne-au surprins mult timp imaginația, dar întrebarea dacă timpul călătoria este posibilă este una spinoasă care ajunge direct la inima de a înțelege ce înseamnă fizicienii atunci când folosesc cuvântul "timp."

Fizica modernă ne învață că timpul este unul dintre cele mai misterioase aspecte ale universului nostru, deși la început poate părea simplu. Einstein a revoluționat înțelegerea conceptului nostru, dar chiar și cu această înțelegere revizuită, unii oameni de știință încă se mai pune problema dacă este sau nutimpul există de fapt sau dacă este vorba despre o simplă „iluzie persistentă” (așa cum o numise Einstein cândva). Oricare ar fi timpul, însă, fizicienii (și scriitorii de ficțiune) au găsit câteva modalități interesante de a-l manipula pentru a considera traversarea acesteia în moduri neortodoxe.

Deși menționat în H.G. Wells ' Mașina timpului (1895), știința reală a călătoriilor în timp nu a apărut decât până în secolul XX, ca efect secundar al

Una dintre consecințele uimitoare ale relativității este că mișcarea poate duce la o diferență în modul în care trece timpul, un proces cunoscut sub numele de dilatarea timpului. Acest lucru se manifestă cel mai dramatic în clasic Paradoxul Twin. În această metodă de „călătorie în timp”, puteți trece în viitor mai repede decât în ​​mod normal, dar nu există niciun fel de întoarcere. (Există o mică excepție, dar mai multe despre asta mai târziu în articol.)

În 1937, fizicianul scoțian W. J. Van Stockum a aplicat pentru prima dată relativitatea generală într-un mod care a deschis ușa călătoriilor în timp. Prin aplicarea ecuației relativității generale într-o situație cu un cilindru rotativ extrem de lung, extrem de dens (ca un stâlp de frizerie fără sfârșit). Rotirea unui astfel de obiect masiv creează de fapt un fenomen cunoscut sub numele de „glisare cadru”, ceea ce înseamnă că de fapt trage spațiu-timp împreună cu acesta. Van Stockum a descoperit că în această situație, puteți crea o cale în spațiu 4 dimensiuni care a început și s-a încheiat în același punct - ceva numit un curba de timp închisă - care este rezultatul fizic care permite deplasarea în timp. Puteți porni într-o navă spațială și puteți parcurge o cale care vă readuce în același moment în care ați început.

Deși un rezultat intrigant, aceasta a fost o situație destul de conjugată, așa că nu prea exista o preocupare cu privire la aceasta. O nouă interpretare urma să apară, însă, care a fost mult mai controversată.

În 1949, matematicianul Kurt Godel - un prieten al lui Einstein și un coleg la Princeton Institutul de Studii Avansate al Universității - a decis să abordeze o situație în care se află întregul univers rotative. În soluțiile lui Godel, călătoriile în timp erau de fapt permise de ecuații dacă universul se rotea. Un univers rotativ ar putea funcționa în sine ca o mașină a timpului.

Acum, dacă universul s-ar roti, ar exista modalități de detectare a acestuia (fascicule ușoare s-ar îndoi, de exemplu, dacă universul întreg se rotea) și până acum dovezi sunt copleșitor de puternice că nu există un fel de universal rotație. Așadar, din nou, călătoria în timp este exclusă de acest set de rezultate. Cert este însă că lucrurile din univers se rotesc și asta deschide din nou posibilitatea.

În 1963, matematicianul din Noua Zeelandă, Roy Kerr, a folosit ecuațiile de câmp pentru a analiza o rotație gaură neagră, a numit gaura neagră a lui Kerr și a constatat că rezultatele permiteau o cale prin a gaură de vierme în gaura neagră, lipsind singularitatea din centru și scoate-o în afara celuilalt capăt. Acest scenariu permite, de asemenea, curbele de timp închise, după cum și-a dat seama fizicianul teoretician Kip Thorne ani mai târziu.

La începutul anilor 1980, în timp ce Carl Sagan lucra la romanul său din 1985 a lua legatura, s-a apropiat de Kip Thorne cu o întrebare despre fizica călătoriilor în timp, ceea ce a inspirat-o pe Thorne să examineze conceptul de utilizare a unei găuri negre ca mijloc de călătorie în timp. Împreună cu fizicianul Sung-Won Kim, Thorne și-a dat seama că poți (în teorie) să ai un negru gaură cu o gaură de vierme care o conectează într-un alt punct din spațiul ținut deschis de o formă negativă energie.

Dar doar pentru că ai o gaură de vierme nu înseamnă că ai o mașină a timpului. Acum, să presupunem că puteți muta un capăt al găurii de vierme („capătul mobil). Puneți capătul mobil pe o navă spațială, trăgându-l în spațiu aproape viteza luminii. Dilatația timpului începe și timpul experimentat de capătul mobil este mult mai mic decât timpul experimentat de capătul fix. Să presupunem că mutați capătul mobil 5.000 de ani în viitorul Pământului, dar capătul mobil "îmbătrânește" doar 5 ani. Așadar, plecați în anul 2010 d.Hr., spuneți și ajungeți în 7010 d.Hr.

Cu toate acestea, dacă călătorești prin capătul mobil, vei ieși de fapt din capătul fix în 2015 AD (din moment ce au trecut 5 ani pe Pământ). Ce? Cum funcționează asta?

Ei bine, adevărul este că cele două capete ale găurii de vierme sunt conectate. Oricât de departe sunt, în spațiu, sunt încă practic „aproape” unul de celălalt. Deoarece capătul mobil este cu doar cinci ani mai vechi decât atunci când a plecat, parcurgerea acestuia vă va trimite înapoi la punctul aferent din gaura de vierme fixă. Și dacă cineva din 2015 pământul pășea prin gaura de vierme fixă, ar ieși în 7010 d.Hr. din gaura de vierme mobilă. (Dacă cineva a trecut prin gaura de vierme în 2012 AD, ar ajunge pe nava spațială undeva în mijlocul călătoriei și așa mai departe.)

Deși aceasta este descrierea cea mai rezonabilă din punct de vedere fizic a unei mașini de timp, există încă probleme. Nimeni nu știe dacă există găuri de vierme sau energie negativă și nici cum să le alăture în acest fel dacă există. Dar este posibil (în teorie).