Alt er ikke så enkelt
Forestil dig, at du har et brudt æg i dit ansigt, og dette er ikke en tale. Et forsøg på at jonglere med æg resulterede i, at en af dem faldt og knækkede på dit hoved, og nu skal du gå i brusebad og skifte tøj.
Men ville det ikke være lettere at vende tiden tilbage et minut? Når alt kommer til alt brød ægget på bare et par sekunder - hvorfor kan du ikke gøre det samme, snarere tværtimod? Bare sæt skallen sammen igen, smid den hvide og æggeblomme i - og det er det. Du ville have et rent ansigt, rent tøj og ingen æggeblomme i dit hår.
Det lyder latterligt - men hvorfor? Hvorfor kan jeg ikke fortryde denne handling? Faktisk er intet umuligt i dette. Der er ingen naturlov, der ville forbyde at gøre dette.
Desuden rapporterer fysikere, at ethvert øjeblik, der forekommer i hverdagen, kan ske i den modsatte rækkefølge på ethvert tidspunkt. Så hvorfor ikke "bryde tilbage" æggene, "brænde tilbage" matchen eller endda "forskyde" benet tilbage?
Hvorfor sker disse ting ikke hver dag? Hvorfor er fremtiden overhovedet forskellig fra fortiden? Dette spørgsmål ser temmelig enkelt ud, men for at besvare det, skal du vende tilbage til universets fødsel, vende dig til atomverdenen og nå fysikens grænser.
Som mange historier i fysikens verden stammer denne tilbage til den store fysiker Isaac Newton. Den bubonic pest fortærede Storbritannien i 1666, og det var hun, der tvang Newton til at forlade Cambridge University og gå hjem til sin mor, der boede på landet i Lincolnshire. Der kede Newton sig og isolerede sig fra omverdenen tog han fysik op.
Han opdagede tre bevægelseslove, inklusive den berømte maksimal, at enhver handling har sin egen modstand. Han kom også med en forklaring på, hvorfor tyngdekraften fungerer.
Salgsfremmende video:
Newtons love er utroligt effektive til at beskrive verden omkring os. De kan forklare mange fænomener, fra hvorfor æbler falder fra træer til hvorfor jorden drejer rundt om solen.
Men de har en mærkelig egenskab - de fungerer på samme måde og vice versa. Hvis et æg bryder, siger Newtons love, at det kan vende tilbage til sin oprindelige tilstand. Det er klart, at dette er forkert, men stort set alle teorier, der er udviklet af forskere siden Newton, har nøjagtigt det samme problem.
Fysikkens love tager simpelthen ikke højde for, hvordan tiden flyder - fremad eller bagud. De er ligeglade med det lige så meget som information om, om du skriver med din højre hånd eller med din venstre side. Men du er bestemt interesseret!
Så vidt du ved har tiden en pil, der angiver dens retning, og den vender altid fremtiden. Du kan blande dig øst og vest, men du vil aldrig blandes i går og i morgen. De grundlæggende fysiske love skelner imidlertid ikke mellem fortid og fremtid.
Den første person, der alvorligt stod overfor dette problem, var den østrigske fysiker Ludwig Boltzmann, der boede i anden halvdel af det 19. århundrede. I disse dage var alle de ideer, der nu accepteres som et aksiom, kontroversielle.
Især var fysikere ikke så overbeviste som i dag, at alt i verden er lavet af partikler kaldet atomer. Efter de fleste fysikers mening kunne ideen om atomer ikke bevises, den kunne ikke verificeres ved hjælp af praktiske metoder.
Boltzmann var overbevist om, at der faktisk findes atomer, så han brugte denne idé til at forklare alle hverdagslige ting, såsom ildens flamme, lungernes arbejde, og også hvorfor te afkøles, når du blæser på det. Han troede, at han kunne forstå alle disse ting ved at bruge det koncept, der var så tæt på ham - atomsteorien.
Nogle fysikere var imponeret over Boltzmanns arbejde, men de fleste afviste det. Han blev snart udskrevet af det videnskabelige samfund for sine ideer.
Imidlertid var det han, der viste, hvordan atomer hænger sammen med tidens art. I disse dage dukkede teorien om termodynamik op, som beskriver, hvordan varme opfører sig. Boltzmanns modstandere insisterede på, at varmen ikke kunne beskrives; de sagde, at varme bare er varme.
Boltzmann besluttede at bevise, at de var forkert, og varmen skyldes den kaotiske bevægelse af atomer. Han havde ret, men han var nødt til at tilbringe resten af sit liv på at forsvare sit synspunkt.
Boltzmann begyndte med at forsøge at forklare noget mærkeligt - "entropi." I henhold til termodynamikens love har alt i verden en vis mængde entropi, og når der sker noget med dette objekt, øges entropien.
Hvis du for eksempel lægger isterninger i et glas vand, smelter de, og entropien i glasset stiger. Og væksten af entropi adskiller sig fra alt i fysik - processen bevæger sig i en retning. Fysikere har længe spekuleret på, hvorvidt tidsstrømmen bestemmes af en stigning i entropi.
Som du måske gætte, var Boltzmann den første, der rejste dette spørgsmål, men så begyndte mange andre forskere at studere dette spørgsmål. Som et resultat blev det klart, at tiden potentielt kunne flyde i den modsatte retning - men kun hvis entropien aftager, hvilket simpelthen er umuligt.
Men hvis tiden kan flyde i den modsatte retning, er det muligt at bygge en tidsmaskine. I 2009 var den britiske fysiker S. Hawking vært for en fest for tidsrejsende - kunsten var, at han sendte invitationer til festen et år senere (ingen af gæsterne dukkede op).
Så rejser tilbage i tiden er sandsynligvis umulig. Selv hvis denne mulighed eksisterede, hævder Hawking og andre, at du aldrig kan komme til et tidspunkt, indtil det øjeblik, din tidsmaskine blev bygget.
Men en rejse ind i fremtiden? Dette er en anden historie. Selvfølgelig kører alle os tid rejsende i løbet af tid fra fortiden til fremtiden med en hastighed på en time i timen. Men som en flod flyder tidsstrømmen med forskellige hastigheder forskellige steder. Moderne videnskab tilbyder flere måder at bringe fremtiden nærmere på. Her er et resumé af deres essens.
Den nemmeste og mest praktiske måde at komme til en fjern fremtid er at bevæge sig meget hurtigt. I henhold til Einsteins relativitetsteori, når du rejser med en hastighed tæt på lysets hastighed, bremser tiden for dig i forhold til omverdenen.
Det er ikke kun en hypotese eller tankeeksperiment - det er et måleresultat. Ved hjælp af to identiske atomur (nogle fløj i et jetplan, andre forblev stationære på Jorden), beviste fysikere, at flyvende ure tikker langsommere på grund af hastighed.
For et fly er effekten minimal. Men hvis du var ombord på et rumfartøj, der kørte med 90% lysets hastighed, ville tiden gå 2,6 gange langsommere for dig end på Jorden. Og jo tættere din hastighed nærmer sig lysets hastighed, jo mere ekstrem tidsrejse bliver.
Den højeste hastighed opnået takket være menneskelig teknologi kan kaldes den hastighed, hvormed protoner fejer rundt om den store Hadron Collider - 99.9999991% af lysets hastighed. Ved hjælp af relativitetsteorien kan man beregne, at et sekund for en proton svarer til 27.777.778 sekunder eller i praksis 11 måneder for os.
Overraskende tager partikelfysikere hensyn til deceleration, når de beskæftiger sig med henfaldende partikler. I laboratoriet forfalder muonpartikler typisk i 2,2 mikrosekunder. Men hurtigt bevægende muoner, der produceres, når kosmiske stråler når den øvre atmosfære, henfalder 10 gange længere.
Følgende metode er også inspireret af Einsteins arbejde. I henhold til hans teori om generel relativitet, jo mere du føler tyngdekraften, jo langsommere bevæger sig. Når du for eksempel kommer tættere på Jordens centrum, øges tyngdekraften. Tiden går langsommere for dine ben end for dit hoved.
Igen er denne effekt målt. I 2010 placerede fysikere ved det amerikanske nationale institut for standarder og teknologi to atomur på hylderne, den ene 33 cm højere end den anden, og målte forskellen i deres krydshastighed. Uret på hylden nedenfor krydsede langsommere, fordi det var lidt mere underlagt tyngdekraften.
For at være i en fjern fremtid er alt, hvad vi har brug for, et sted med ekstrem stærk tyngdekraft, som et sort hul. Jo tættere du kommer til grænsen, jo langsommere bevæger sig - men dette er risikabelt, da du krydser linjen kan du aldrig vende tilbage. Under alle omstændigheder er effekten ikke så stærk, så turen er sandsynligvis ikke det værd.
Lad os sige, at du har teknologien til at rejse lange afstande for at komme til et sort hul (det nærmeste er omkring 3000 lysår væk). Under selve rejsen vil tiden aftage meget mere end under rejsen gennem selve det sorte hul.
(Situationen beskrevet i Interstellar, hvor en time på en planet nær et sort hul svarer til syv år på Jorden, er for ekstrem og helt umulig for vores univers, siger Kip Thorne, filmens videnskabelige rådgiver.)
Den mest fantastiske ting er måske, at GPS-systemer skal tage hensyn til virkningerne af tidsudvidelse (både på grund af satelliternes hastighed og tyngdekraften, der virker på dem) i deres arbejde. Uden disse rettelser vil GPS'en på telefonen ikke være i stand til at bestemme din position på Jorden, selv ikke inden for en radius på flere kilometer.
En anden mulighed for at rejse til fremtiden er at bremse opfattelsen af tid ved at bremse eller stoppe livets processer i din krop og derefter genstarte dem.
Bakterielle sporer kan leve i millioner af år i suspenderet animation, indtil den rigtige temperatur, fugtighed og fødevareforhold starter deres stofskifte igen. Nogle pattedyr, såsom bjørne og egern, kan bremse deres stofskifte under dvaletilstand, hvilket i høj grad reducerer deres cellers behov for ilt og mad. Vil folk nogensinde kunne gøre det samme?
Selvom det komplette stop af kroppens stofskifte endnu ikke er underlagt moderne videnskab, arbejder nogle forskere med at nå effekten af kortvarig "dvaletilstand", der varer flere timer. Dette kan være tid nok til at hjælpe personen med at overleve, for eksempel under hjertestop, før de kan føres til hospitalet.
En anden metode, der sætter kroppen i en hypotermisk "dvaletilstand" - udskiftning af blod med kold saltvand - har arbejdet hos svin og gennemgår i øjeblikket kliniske forsøg på mennesker i Pittsburgh.
Generel relativitet giver også mulighed for hurtig rejse gennem tidsrummet tunneler, som kan hjælpe med at dække afstande på milliarder af lysår eller simpelthen forskellige tider.
Mange fysikere, inklusive S. Hawking, mener, at rumtidstunnelerne, der konstant vises på forskellige steder i kvanteskallen, er meget mindre i størrelse end atomer.
Tricket er at gribe en og forstørre den til menneskelige proportioner - en bedrift, der vil kræve en enorm mængde energi, men kun kan være mulig i teorien.
Forsøg på at bevise en sådan metode mislykkedes, i sidste ende på grund af inkompatibiliteten mellem generel relativitet og kvantemekanik.
Baseret på materialer fra tidsskriftet "Ukendt"