Hva er tid? Augustinus den salige sa: "Jeg vet hva klokka er, til jeg tenker på det." I følge fysikkens standardmodell er tid den fjerde dimensjonen, i tillegg til de tre romlige dimensjonene. Så du kan passere gjennom det. I årevis har science fiction-forfattere gledet seg over mulighetene for tidsreiser på en rekke måter. Hvert århundre mestrer vi flere og flere nye teknologier, oppdager nye aspekter ved vitenskapen. Hva gjenstår for oss å lære om tidsreiser før vi begynner å gjøre det til virkelighet?
Du har kanskje lagt merke til at vi stadig beveger oss i tid. Vi beveger oss gjennom det. På det grunnleggende nivået av konseptet er tiden hastigheten på endring av universet, og uansett om vi liker det eller ikke, er vi gjenstand for stadige endringer. Vi blir gamle, planetene beveger seg rundt sola, ting blir ødelagt.
Vi måler tidens gang i sekunder, minutter, timer og år, men dette betyr ikke i det hele tatt at tiden flyter med konstant hastighet. Som vann i en elv, går tiden på forskjellige måter forskjellige steder. Kort sagt er tiden relativ.
Men hva forårsaker midlertidige svingninger på vei fra vugge til grav? Det hele kommer ned på forholdet mellom tid og rom. Mennesket er i stand til å oppfatte i tre dimensjoner - lengde, bredde og dybde. Tid kompletterer dette partiet som den viktigste fjerde dimensjonen. Tid eksisterer ikke uten rom, rom eksisterer ikke utenfor tid. Og dette paret er koblet sammen i et rom-tid kontinuum. Enhver hendelse som finner sted i universet, må involvere rom og tid.
I denne artikkelen vil vi vurdere de mest virkelige og hverdagslige mulighetene for å reise gjennom tid i universet vårt, samt mindre tilgjengelige, men ikke mindre mulige stier gjennom den fjerde dimensjonen.
Midlertidig reise til fremtiden
Hvis du vil leve et par år litt raskere enn noen andre, må du takle rom-tid. Globale posisjoneringssatellitter gjør dette hver dag, tre milliarddeler av et sekund foran det naturlige tidsforløpet. I bane flyter tiden raskere fordi satellittene er langt fra jordas masse. Og på overflaten bærer planetenes masse tid og bremser den ned i relativt liten skala.
Salgsfremmende video:
Denne effekten kalles gravitasjonstidsutvidelse. I følge Einsteins teori om generell relativitet, bøyer tyngdekraften romtid, og astronomer bruker denne korollaren når de studerer lys som passerer nær massive gjenstander.
Men hva har dette med timing å gjøre? Husk - enhver hendelse som skjer i universet involverer både rom og tid. Tyngdekraften trekker ikke bare plass, men også tid.
Når du er i flyt, vil du knapt merke en endring i løpet. Men gjenstander som er enorme nok - som den supermassive svart hull alfa Skytten, som ligger i sentrum av galaksen vår - vil alvorlig fordre tidens stoff. Massen på singularitetspunktet er 4 millioner soler. Denne massen bremser tiden i to. Fem år i bane om et svart hull (uten å falle i det) er ti år på jorden.
Bevegelseshastigheten spiller også en viktig rolle i hastigheten på strømmen i vår tid. Jo nærmere du kommer den maksimale bevegelseshastigheten - lysets hastighet - jo langsommere tid flyter. Mot slutten av reisen vil klokken på et raskt bevegende tog begynne å være "sent" med en milliarddel sekund. Hvis et tog når 99.999% lyshastighet, i løpet av ett år i en togvogn, kan du reise to hundre og tjuetre år inn i fremtiden.
Faktisk er hypotetiske fremtidige reiser i fremtiden bygd på denne ideen, tilgi tautologien. Men hva med fortiden? Kan du snu tiden tilbake?
Midlertidig reise i fortiden
Vi fant ut at reisen inn i fremtiden skjer hele tiden. Forskere har bevist dette eksperimentelt, og ideen er kjernen i Einsteins relativitetsteori, som fyller 100 år i år. Det er fullt mulig å bevege seg inn i fremtiden, det eneste spørsmålet er "hvor raskt"? Når det gjelder å reise tilbake i tid, er svaret å se på nattehimmelen.
Melkeveien Galaxy er omtrent 100 000 lysår bred, noe som betyr at lys fra fjerne stjerner må reise tusenvis og tusenvis av år før den når jorden. Fang dette lyset, og i hovedsak vil du ganske enkelt se på fortiden. Når astronomer måler kosmisk mikrobølgestråling, ser de inn i kosmos som det var for 10 milliarder år siden. Men det er ikke alt.
Det er ingenting i Einsteins relativitetsteori som utelukker muligheten for å reise til fortiden, men selve muligheten for en knapp som kan bringe deg tilbake til i går bryter kausalitetsloven, eller årsak og virkning. Når noe skjer i universet, genererer hendelsen en ny uendelig hendelseskjede. Årsaken blir alltid født før effekten. Tenk deg en verden der offeret skulle dø før kulen treffer hodet. Dette er et brudd på virkeligheten, men til tross for dette utelukker ikke mange forskere muligheten for å reise til fortiden.
Det antas for eksempel at å bevege seg raskere enn lysets hastighet kan sende tilbake til fortiden. Hvis tiden går tregere når et objekt nærmer seg lysets hastighet, kan det å slå denne barrieren slå tilbake tiden? Når du nærmer oss lysets hastighet, vokser selvsagt også gjenstandens relativistiske masse, det vil si at den nærmer seg uendelig. Det virker umulig å akselerere en uendelig masse. I teorien kan varphastighet, det vil si deformasjonen av hastighet som sådan, bedra den universelle loven, men selv dette vil kreve kolossale energikostnader.
Hva om tidsreiser til fremtiden og fortiden ikke avhenger så mye av vår grunnleggende kunnskap om rom, men mer av eksisterende kosmiske fenomener? La oss se på et svart hull.
Sorte hull og Kerr-ringer
Bane rundt det sorte hullet lenge nok, og gravidasjonstidsutvidelse vil kaste deg inn i fremtiden. Men hva hvis du faller rett i kjeftene til dette kosmiske monsteret? Vi har allerede skrevet om hva som vil skje når du stuper ned i et svart hull, men vi nevnte ikke en så eksotisk rekke sorte hull som Kerr-ringen. Eller Kerrs sorte hull.
I 1963 foreslo New Zealand matematiker Roy Kerr den første realistiske teorien om et roterende svart hull. Konseptet inkluderer nøytronstjerner - enorme kollapsende stjerner på størrelse med St. Petersburg, for eksempel, men med massen av jordas sol. Vi har tatt med nøytronhull i listen over de mest mystiske gjenstandene i universet, og kalt dem magnetarer. Kerr teoretiserte at hvis en døende stjerne kollapset inn i en roterende ring av nøytronstjerner, ville deres sentrifugalkraft forhindre dem i å bli en singularitet. Og siden det sorte hullet ikke vil ha et entydighetspunkt, tenkte Kerr at det ville være mulig å komme inn, uten frykt for å bli revet fra hverandre av tyngdekraften i sentrum.
Hvis Kerr sorte hull eksisterer, kunne vi passere gjennom dem og gå ut i det hvite hullet. Det er som halerøret til et svart hull. I stedet for å suge inn alt det kan, vil det hvite hullet tvert imot kaste ut alt det kan. Kanskje til og med i en annen tid eller et annet univers.
Kerrs svarte hull forblir en teori, men hvis de eksisterer, er de slags portaler, og tilbyr enveisreise til fremtid eller fortid. Og mens en ekstremt avansert sivilisasjon kan utvikle seg på denne måten og reise gjennom tid, er det ingen som vet når det "ville" Kerr-sorte hullet vil forsvinne.
Ormehull (ormehull)
Teoretiske Kerr-ringer er ikke den eneste måten å muligens "snarvei" stier til fortiden eller fremtiden. Science fiction-filmer - fra Star Trek til Donnie Darko - omhandler ofte den teoretiske Einstein-Rosen-broen. For deg er disse broene bedre kjent som ormehull.
Einsteins generelle relativitetsteori tillater eksistensen av ormehull, siden teorien til den store fysikeren er basert på romtidens krumning under påvirkning av masse. For å forstå denne krumningen, forestill deg stoffet i romtiden som et hvitt ark og brett det i to. Arket av arket vil forbli det samme, det vil ikke deformere seg selv, men avstanden mellom de to kontaktpunktene vil helt klart være mindre enn da arket lå på en flat overflate.
I dette forenklede eksemplet er rommet avbildet som et todimensjonalt plan, og ikke firedimensjonalt, som det faktisk er (husk den fjerde dimensjonen - tid). Hypotetiske ormehull fungerer på lignende måte.
Spol frem til verdensrommet. Massekonsentrasjonen i to forskjellige deler av universet kunne skape en slags tunnel i rom-tid. I teorien ville denne tunnelen forbinde to forskjellige segmenter av rom-tid kontinuum med hverandre. Selvfølgelig er det ganske mulig at noen fysiske eller kvanteegenskaper forhindrer at slike ormehuler dukker opp på egenhånd. Vel, ellers blir de født og omkommer øyeblikkelig, fordi de er ustabile.
I følge Stephen Hawking kan ormehull finnes i kvanteskum, det minste mediet i universet. Små tunneler blir stadig født og sprengt, og kobler sammen forskjellige steder og tider for korte øyeblikk.
Ormehull kan være for lite og kortvarig til at en person kan bevege seg, men hva om vi en dag kan finne, holde, stabilisere og forstørre dem? Forutsatt at Hawking bemerker at du vil være klar for tilbakemelding. Hvis vi ønsker å kunstig stabilisere rom-tidstunnelen, kan strålingen fra handlingene våre ødelegge den, akkurat som lyd reversering kan skade en høyttaler.
Kosmiske strenger
Vi prøver å presse oss gjennom sorte hull og ormehull, men er det en annen måte å reise på ved å bruke et teoretisk kosmisk fenomen? Med disse tankene i bakhodet henvender vi oss til fysiker J. Richard Gott, som skisserte ideen om en kosmisk streng i 1991. Som navnet antyder er dette hypotetiske gjenstander som kan ha dannet seg i de tidlige stadiene av universets utvikling.
Disse strengene gjennomsyrer hele universet, de er tynnere enn et atom og under sterkt press. Naturligvis følger det av dette at de gir tyngdekraft til alt som passerer i nærheten av dem, noe som betyr at gjenstander festet til den kosmiske strengen kan reise i tid med utrolig fart. Hvis du drar to kosmiske strenger nærmere hverandre eller plasserer en av dem ved siden av et svart hull, kan du lage det som kalles en lukket tidaktig kurve.
Ved hjelp av tyngdekraften produsert av to kosmiske strenger (eller en streng og et svart hull), kunne romskipet teoretisk sett sende seg tilbake i tid. For å gjøre dette, må du lage en løkke rundt de kosmiske strengene.
Forresten, kvantestrenger diskuteres hett akkurat nå. Gott uttalte at for å reise tilbake i tid, ville man sløyfe rundt en streng som inneholder halvparten av massenergien i en hel galakse. Med andre ord, halvparten av atomene i galaksen måtte brukes som drivstoff for din tidsmaskin. Som alle vet, kan du ikke gå tilbake i tid før selve maskinen ble opprettet.
I tillegg er det midlertidige paradokser.
Tidsreise-paradokser
Som sagt er ideen om å reise tilbake i tid svakt skyet av den andre delen av kausalitetsloven. Årsak kommer før virkning, i det minste i universet vårt, noe som betyr at det kan ødelegge selv de mest gjennomtenkte tidsreiseplanene.
Til å begynne med, kan du tenke deg at hvis du reiser 200 år tilbake i tid, vil du dukke opp lenge før du ble født. Tenk på det et øyeblikk. I noen tid vil effekten (du) eksistere før årsaken (fødselen din).
For å forstå hva vi har å gjøre med, bør du vurdere det berømte bestefarparadokset. Du er en tidsturmorder, din egen bestefar er målet ditt. Du sniker deg gjennom et ormhull i nærheten og går opp til en levende 18 år gammel versjon av din fars far. Du hever pistolen din, men hva skjer når du trekker i avtrekkeren?
Tenk på det. Du er ikke født ennå. Selv faren din har ikke blitt født ennå. Hvis du dreper bestefaren din, vil han ikke ha en sønn. Denne sønnen vil aldri føde deg, og du kan ikke reise tilbake i tid med en blodig oppgave. Og ditt fravær vil ikke trekke på avtrekkeren på noen måte, og dermed fornekte hele hendelsesleddet. Vi kaller dette en loop av uforenlige årsaker.
Alternativt kan du vurdere ideen om en sekvensiell kausal sløyfe. Selv om det får en til å tenke, eliminerer det teoretiske paradokser. I følge fysiker Paul Davis ser en slik sløyfe slik ut: en matematikkprofessor går inn i fremtiden og stjeler et sammensatt matematisk teorem. Så gir han den til den mest geniale studenten. Etter det vokser den lovende studenten og lærer for å en dag bli mannen som professoren en gang stjal et teorem fra.
I tillegg er det en annen modell av tidsreiser som innebærer en forvrengning av sannsynlighet når man nærmer seg muligheten for en paradoksal hendelse. Hva betyr dette? La oss komme tilbake i skoene til din bestefars drapsmann. Denne tidsreisemodellen kan praktisk talt drepe bestefaren din. Du kan trekke i avtrekkeren, men pistolen vil ikke skyte. Fuglen vil kvitre i riktig øyeblikk, eller noe annet vil skje: en kvantumsvingning vil ikke la en paradoksal situasjon finne sted.
Og til slutt, det mest interessante. Fremtiden eller fortiden du går til, kan ganske enkelt eksistere i et parallelt univers. La oss forestille oss dette som separasjonens paradoks. Du kan ødelegge hva du vil, men dette vil ikke påvirke hjemmeverdenen din på noen måte. Du vil drepe bestefaren din, men du vil ikke forsvinne - kanskje en annen "du" vil forsvinne i en parallell verden, eller scenariet vil følge paradoksmønstrene vi allerede har vurdert. Imidlertid er det mulig at denne tidsreisen blir en engangstur og du aldri vil kunne reise hjem.
Er du helt forvirret? Velkommen til tidsreisen.
Ilya Khel
