Научне могућности путовања у времену

Приче о путовању у прошлост и будућност одавно су заокупиле нашу машту, али питање је ли време путовање је могуће трновит који долази право у срце разумевања шта физичари значе када користе реч "време."

Савремена физика нас учи да је време један од најмистериознијих аспеката нашег универзума, мада у почетку може изгледати право. Ајнштајн је револуционирао наше разумевање концепта, али чак и са овим ревидираним разумевањем, неки научници још увек постављају питање да ли или невреме заправо постоји или да ли је у питању пука „тврдоглава упорна илузија“ (како ју је једном звао Еинстеин). Без обзира на време, физичари (и писци белетристике) су пронашли занимљиве начине како да манипулишу њиме како би размишљали како је не путују на неортодоксне начине.

Иако се наводи у Х. Г. Веллс-у ' Временска машина (1895), стварна наука о путовању временом настала је све до 20. века, као споредна појава Алберт Ајнштајнтеорија о општа релативност (развијен 1915). Релативност описује физичку тканину универзума у ​​смислу 4-димензионалног свемирског времена, који укључује три просторне димензије (горе / доле, лево / десно и напред / назад) заједно са једном временском димензијом. Под овом теоријом, коју су доказали бројни експерименти током прошлог века, гравитација је резултат савијања овог свемирског времена као одговора на присуство материје. Другим речима, с обзиром на одређену конфигурацију материје, стварна свемирска тканина универзума може се изменити на значајан начин.

Једна од невероватних последица релативности је да кретање може резултирати разликом у начину на који време пролази, процес познат као временска дилатација. То се најдраматичније испољава у класику Твин Парадок. Код ове методе "путовања временом" можете кренути у будућност брже него иначе, али нема повратка заправо. (Постоји мали изузетак, али о томе више у наставку у чланку.)

1937. шкотски физичар В. Ј. ван Стоцкум је први примијенио општу релативност на начин који је отворио врата за путовање временом. Применом једначине опште релативности на ситуацију са бесконачно дугим, изузетно густим ротирајућим цилиндром (попут бесконачног бријачарског стуба). Ротација тако масивног предмета заправо ствара феномен познат као "повлачење оквира", а то је да он заправо вуче простор и време заједно са њим. Ван Стоцкум је открио да у овој ситуацији можете креирати путању у 4-димензионалном свемирском времену које је почело и завршило се у истој тачки - нешто што се назива затворена временска крива - који је физички резултат који омогућава путовање временом. Можете кренути свемирским бродом и кренути стазом која вас враћа точно у истом тренутку у којем сте започели.

Иако интригантан резултат, ово је била прилично замишљена ситуација, тако да није било пуно бриге око тога. Ипак, требало је да дође ново тумачење, које је било много контроверзније.

1949., Математичар Курт Годел - Еинстеинов пријатељ и колега из Принцетона Универзитетски институт за напредне студије - одлучио је да реши ситуацију у којој је цео универзум ротирајуће. У Годел-овим решењима путовање временом су заправо омогућавале једначине ако се универзум ротира. Ротирајући универзум је и сам могао да функционише као времеплов.

Ако би се универзум ротирао, постојали би начини да га откријемо (светлосни зраци би се савијали, на пример, ако би цео универзум се ротирао), а до сада су докази снажни да не постоји врста универзалног ротација. Дакле, путовање временом искључује овај скуп резултата. Али чињеница је да се ствари у универзуму окрећу, и то опет отвара могућност.

1963. новозеландски математичар Рои Керр користио је теренске једначине за анализу ротирајућег Црна рупа, назвао Керр црну рупу и открио да резултати омогућавају пут кроз а црвоточина у црној рупи, недостаје јој сингуларност у средини, и чине је други крај. Овај сценарио такође омогућава затворене временске криве, као што је теоријски физичар Кип Тхорне схватио годинама касније.

Почетком 1980-их, док је Царл Саган радио на свом роману из 1985. године Контакт, пришао је Кип Тхорне-у са питањем о физици путовања временом, што је инспирисало Тхорна-а да испита концепт коришћења црне рупе као средства путовања временом. Заједно са физичарем Сунг-Вон Кимом, Тхорне је схватио да можете (у теорији) имати црнину рупа са црвоточином која је повезује са другом тачком у простору која је отворена неким негативним обликом енергије.

Али то што имате црвоточаницу не значи да имате времеплов. Претпоставимо сада да бисте могли да померите један крај црвоточне рупе („покретни крај“). Помични крај постављате на свемирски брод, гађајући га у свемир готово брзина светлости. Време дилатације започиње, а време које прожива покретни крај много је мање него време које проживљава фиксни крај. Претпоставимо да померљиви крај преместите 5.000 година у будућност Земље, али покретни крај „остари“ само 5 година. Дакле, ви одлазите из 2010. АД, рецимо, и стижете у 7010. АД.

Међутим, ако путујете кроз покретни крај, заправо ћете искочити из фиксног краја у 2015. години (пошто је на Земљи прошло 5 година). Шта? Како ово ради?

Па, чињеница је да су два краја црвоточине повезана. Без обзира колико су удаљени, у свемирском времену и даље су у основи "близу". Будући да је покретни крај само пет година старији него када је отишао, пролазак кроз њега ће вас послати натраг у сродну тачку на фиксној црвоточници. А ако неко из Земље из 2015. године пређе кроз фиксни црвоточник, изашли би 7010. године из покретне црвоточине. (Да је неко прошао кроз црвоточаницу 2012. године АД, завршио би на свемирском броду негде на средини путовања и тако даље.)

Иако је ово физички најприхватљивији опис временске машине, и даље постоје проблеми. Нико не зна да ли постоје црвоточине или негативна енергија, нити како их саставити на овај начин ако постоје. Али то је (у теорији) могуће.