Znanstvene mogućnosti putovanja u vremenu

Priče o putovanju u prošlost i budućnost odavno su plijenile našu maštu, ali pitanje je li vrijeme putovanje je moguće trnovit je put koji dolazi srcu razumijevanja što fizičari znače kad koriste riječ "vrijeme."

Moderna fizika nas uči da je vrijeme jedan od najtajanstvenijih aspekata našeg svemira, iako se u početku može činiti ravnodušnim. Einstein je revolucionirao naše razumijevanje koncepta, ali čak i uz to revidirano razumijevanje, neki znanstvenici još uvijek postavljaju pitanje jesu li ili nevrijeme zapravo postoji ili je to puka „tvrdoglava uporna iluzija“ (kako ju je jednom zvao Einstein). Bez obzira na to koliko je vremena, fizičari (i pisci fikcije) pronašli su zanimljive načine kako da manipuliraju njime kako bi razmišljali kako je ne putuju na neortodoksne načine.

Iako se navodi u H.G. Wellsu ' Vremenski stroj (1895.), stvarna znanost o putovanju kroz vrijeme nastala je tek u dvadesetom stoljeću, kao popratna pojava Albert Einsteinteorija o opća relativnost

Jedna od nevjerojatnih posljedica relativnosti je da kretanje može rezultirati razlikom u načinu na koji vrijeme prolazi, proces poznat kao vremenska dilatacija. To se najdramatičnije očituje u klasiku Dvostruki paradoks. Kod ove metode "putovanja vremenom" možete se kretati u budućnost brže nego inače, ali nema mogućnosti povratka. (Postoji mala iznimka, ali o tome više u nastavku u članku.)

1937. škotski fizičar W. J. van Stockum je prvi primijenio opću relativnost na način koji je otvorio vrata putovanju vremenom. Primjenjujući jednadžbu opće relativnosti na situaciju s beskonačno dugim, izuzetno gustim rotirajućim cilindrom (poput beskonačnog brijačarskog stupa). Rotacija tako masivnog predmeta zapravo stvara fenomen poznat kao "povlačenje okvira", a to je da on zapravo vuče prostor i vrijeme zajedno s njim. Van Stockum je otkrio da u ovoj situaciji možete stvoriti put u četverodimenzionalnom svemirskom vremenu koje je započelo i završilo u istoj točki - nešto što se naziva zatvorena vremenska krivulja - što je fizički rezultat koji omogućava putovanje vremenom. Možete krenuti u svemirski brod i krenuti stazom koja vas vraća točno u istom trenutku u kojem ste započeli.

Iako intrigantan rezultat, ovo je bila prilično zamišljena situacija, tako da nije baš bilo puno brige oko toga. No, trebalo je uslijediti novo tumačenje, koje je bilo mnogo kontroverznije.

Godine 1949. matematičar Kurt Godel - Einsteinov prijatelj i kolega na Princetonu Sveučilišni institut za napredni studij - odlučio se baviti situacijom u kojoj se nalazi čitav svemir rotacioni. U Godel-ovim rješenjima putovanje vremenom zapravo su dopuštale jednadžbe ako se svemir rotira. Rotirajući svemir bi i sam mogao funkcionirati kao vremenski stroj.

Ako bi se svemir vrtio, postojali bi načini kako ga otkriti (na primjer, svjetlosni zraci bi se savijali, cijeli se univerzum rotirao), a do sada su dokazi snažni da ne postoji vrsta univerzalnog rotacija. Dakle, putovanje vremenom isključuje ovaj skup rezultata. No činjenica je da se stvari u svemiru okreću, i to opet otvara mogućnost.

1963. novozelandski matematičar Roy Kerr koristio je terenske jednadžbe za analizu rotirajućeg Crna rupa, nazvao Kerr crnu rupu i ustanovio da rezultati omogućuju put kroz a rupa od crva u crnoj rupi, nedostaje joj singularnost u središtu, a drugi je kraj. Ovaj scenarij također dopušta zatvorene vremenske krivulje, kao što je teorijski fizičar Kip Thorne shvatio godinama kasnije.

Početkom 1980-ih, dok je Carl Sagan radio na svom romanu iz 1985. godine Kontakt, prišao je Kip Thorneu s pitanjem o fizici putovanja vremenom, što je Thornea nadahnulo da ispita koncept korištenja crne rupe kao sredstva putovanja vremenom. Zajedno s fizičarem Sung-Won Kimom, Thorne je shvatio da ti (u teoriji) možeš imati crnca rupa s crvotočinom koja ga povezuje s drugom točkom u prostoru koja je otvorena nekim oblikom negativnosti energija.

Ali to što imate crvotočanicu ne znači da imate vremenski stroj. Pretpostavimo sada da biste mogli pomaknuti jedan kraj crvotočine ("pomični kraj). Pomični kraj stavite na svemirski brod, gađajući ga u svemir gotovo brzina svjetlosti. Vreme dilatacije započinje, a vrijeme koje je iskusio pomični kraj puno je manje nego vrijeme koje proživljava fiksni kraj. Pretpostavimo da pomični kraj premještate 5000 godina u budućnost Zemlje, ali pomični kraj "stari" tek 5 godina. Dakle, napustiš 2010. godinu, recimo, i stigneš u 7010. god.

Ako putujete kroz pokretni kraj, zapravo ćete iskočiti iz fiksnog kraja u 2015. godini (nakon što je na Zemlji prošlo 5 godina). Što? Kako ovo radi?

Pa, činjenica je da su dva kraja crvotočine povezana. Bez obzira koliko su udaljeni, u svemirskom su vremenu još uvijek u blizini. Budući da je pomični kraj samo pet godina stariji nego kad je otišao, prolazak kroz njega vratit će vas na povezano mjesto na fiksiranoj crvotočnici. A ako netko iz Zemlje iz 2015. AD krene kroz fiksnu crvotočinu, iz pokretne crvotočine će izaći 7010. godine. (Da je netko prošao kroz crvotočaninu 2012. godine AD, završio bi na svemirskom brodu negdje na sredini putovanja i tako dalje.)

Iako je ovo fizički najprihvatljiviji opis vremenskog stroja, još uvijek postoje problemi. Nitko ne zna postoje li crvotočine ili negativna energija, niti kako ih sastaviti na ovaj način ako postoje. Ali to je (u teoriji) moguće.