Dlaczego podróż w czasie może być bardziej możliwa niż myślisz, według fizyki

Koncepcja podróży w czasie zawsze oddawała wyobraźnię zarówno fizyków, jak i świeckich. Ale czy to naprawdę możliwe? Oczywiście, że jest. Robimy to teraz, prawda? Wszyscy podróżujemy w przyszłość po jednej sekundzie.

Ale to nie było to, o czym myślałeś. Czy możemy podróżować dalej w przyszłość? Absolutnie. Gdybyśmy mogli podróżować blisko prędkości światła lub w pobliżu czarnej dziury, czas spowolniłby, umożliwiając nam podróżowanie dowolnie daleko w przyszłość. Naprawdę interesujące pytanie brzmi, czy możemy wrócić do przeszłości.

Zobacz też: „Future Man” sprawia, że ​​podróż „Doctor Who” wygląda słabo

Jestem profesorem fizyki na University of Massachusetts w Dartmouth i po raz pierwszy dowiedziałem się o pojęciu podróży w czasie, kiedy miałem 7 lat, z epizodu z 1980 roku w klasycznym serialu telewizyjnym Carla Sagana, Kosmos. Postanowiłem wtedy, że pewnego dnia zamierzam pogłębić studium teorii, która leży u podstaw takich kreatywnych i niezwykłych pomysłów: względności Einsteina. Dwadzieścia lat później wyszedłem z doktoratem w tej dziedzinie i od tamtej pory jestem aktywnym badaczem w tej teorii.

Teraz jeden z moich doktorantów opublikował artykuł w czasopiśmie Klasyczna i kwantowa grawitacja opisuje, jak zbudować wehikuł czasu używając bardzo prostej konstrukcji.

Zamknięte krzywe podobne do czasu

Ogólna teoria względności Einsteina pozwala na możliwość wypaczenia czasu do takiego stopnia, że ​​faktycznie się on składa, co powoduje powstanie pętli czasowej. Wyobraź sobie, że podróżujesz tą pętlą; oznacza to, że w pewnym momencie skończysz w pewnym momencie w przeszłości i zaczniesz doświadczać tych samych chwil, ponieważ od nowa - trochę jak deja vu, z wyjątkiem tego, że nie zdajesz sobie z tego sprawy. Takie konstrukcje są często określane jako „zamknięte krzywe czasowe” lub CTC w literaturze badawczej i popularnie określane jako „wehikuły czasu”. Wehikuły czasu są produktem ubocznym skutecznych, szybszych niż lekkie schematów podróży i ich zrozumienia może poprawić nasze zrozumienie działania wszechświata.

W ciągu ostatnich kilku dziesięcioleci znani fizycy, tacy jak Kip Thorne i Stephen Hawking, opracowali przełomowe prace nad modelami związanymi z maszynami czasu.

Ogólny wniosek, jaki wyłonił się z wcześniejszych badań, w tym z badań Thorne'a i Hawkinga, jest taki, że natura zabrania pętli czasowych. Najlepiej można to wyjaśnić w „Hipotece ochrony chronologii Hawkinga”, która zasadniczo mówi, że natura nie pozwala na zmiany w swojej przeszłej historii, oszczędzając nam w ten sposób paradoksów, które mogą się pojawić, jeśli podróż w czasie byłaby możliwa.

Prawdopodobnie najbardziej znanym z tych paradoksów, które pojawiają się z powodu podróży w czasie w przeszłość, jest tak zwany „paradoks dziadka”, w którym podróżnik wraca do przeszłości i morduje własnego dziadka. To zmienia bieg historii w taki sposób, że pojawia się sprzeczność: podróżnik nigdy się nie urodził i dlatego nie może istnieć. Było wiele fabuł filmowych i nowatorskich opartych na paradoksach wynikających z podróży w czasie - być może niektóre z najpopularniejszych to Powrót do przyszłości filmy i dzień świstaka.

Egzotyczna materia

W zależności od szczegółów, różne zjawiska fizyczne mogą interweniować, aby zapobiec rozwojowi zamkniętych krzywych podobnych do czasu w systemach fizycznych. Najpowszechniejszym jest wymóg dotyczący określonego rodzaju „egzotycznej” materii, która musi być obecna, aby istniała pętla czasowa. Luźno mówiąc, materia egzotyczna jest materią o ujemnej masie. Problem polega na tym, że masa nie występuje w naturze.

Caroline Mallary, doktorantka z University of Massachusetts Dartmouth opublikowała nowy model wehikułu czasu w czasopiśmie Klasyczna i kwantowa grawitacja. Ten nowy model nie wymaga żadnego egzotycznego materiału o ujemnej masie i oferuje bardzo prostą konstrukcję.

Zobacz także: Jak wytłumaczyć „zmarszczkę w piątym wymiarze czasu w teorii superstrun

Model Mallary'ego składa się z dwóch super długich samochodów - zbudowanych z materiału, który nie jest egzotyczny i ma pozytywną masę - zaparkowanych równolegle. Jeden samochód porusza się szybko do przodu, pozostawiając drugi zaparkowany. Mallary był w stanie pokazać, że w takiej konfiguracji można znaleźć pętlę czasową w przestrzeni między samochodami.

Czy możesz zbudować to na swoim podwórku?

Jeśli podejrzewasz, że istnieje haczyk, masz rację. Model Mallary wymaga, aby środek każdego samochodu miał nieskończoną gęstość. Oznacza to, że zawierają obiekty - zwane osobliwościami - o nieskończonej gęstości, temperaturze i ciśnieniu. Ponadto, w przeciwieństwie do osobliwości, które są obecne we wnętrzu czarnych dziur, co czyni je całkowicie niedostępnymi z zewnątrz, osobliwości w modelu Mallary'ego są całkowicie nagie i obserwowalne, a zatem mają prawdziwe efekty fizyczne.

Fizycy nie oczekują również, że takie osobliwe przedmioty istnieją w przyrodzie. Niestety, wehikuł czasu nie będzie dostępny w najbliższym czasie. Jednak ta praca pokazuje, że fizycy mogą musieć udoskonalić swoje pomysły na to, dlaczego zamknięte krzywe czasowe są zabronione.

Ten artykuł został pierwotnie opublikowany w The Conversation przez Guarav Khanna. Przeczytaj oryginalny artykuł tutaj.