Hvad er klokken? Augustinus den velsignede sagde: "Jeg ved hvad tid er, indtil jeg tænker over det." I henhold til den fysiske standardmodel er tid den fjerde dimension ud over de tre rumlige dimensioner. Så du kan gennemgå det. I årevis har science fiction-forfattere gledet sig over mulighederne for tidsrejser på forskellige måder. Hvert århundrede mestrer vi flere og flere nye teknologier, opdager nye aspekter af videnskab. Hvad er der tilbage for os at lære om tidsrejser, inden vi begynder at gøre det til virkelighed?
Du har måske bemærket, at vi konstant bevæger os i tiden. Vi bevæger os gennem det. På det grundlæggende niveau af konceptet er tiden hastigheden for universets ændring, og uanset om vi kan lide det eller ej, er vi underlagt konstante ændringer. Vi bliver gamle, planeterne bevæger sig rundt om solen, ting ødelægges.
Vi måler tidsforløbet i sekunder, minutter, timer og år, men det betyder slet ikke, at tiden flyder med en konstant hastighed. Som vand i en flod, går tiden på forskellige måder forskellige steder. Kort sagt er tiden relativ.
Men hvad forårsager midlertidige udsving på vejen fra vugge til grav? Det hele kommer ned på forholdet mellem tid og rum. Mennesket er i stand til at opfatte i tre dimensioner - længde, bredde og dybde. Tiden supplerer denne fest som den vigtigste fjerde dimension. Tid eksisterer ikke uden plads, plads findes ikke uden for tiden. Og dette par er forbundet i et rum-tid kontinuum. Enhver begivenhed, der finder sted i universet, skal involvere rum og tid.
I denne artikel vil vi overveje de mest virkelige og daglige muligheder for rejse gennem tid i vores univers, såvel som mindre tilgængelige, men ikke mindre mulige stier gennem den fjerde dimension.
Midlertidig rejse til fremtiden
Hvis du vil leve et par år lidt hurtigere end nogen anden, er du nødt til at tackle rum-tid. Globale positioneringssatellitter gør dette hver dag, tre milliarddels sekund foran det naturlige tidsforløb. I kredsløb flyder tiden hurtigere, fordi satellitterne er langt fra Jordens masse. Og på overfladen bærer planetens masse tid og bremser den ned i relativt lille skala.
Salgsfremmende video:
Denne effekt kaldes dilitation for tyngdekraft. I henhold til Einsteins teori om generel relativitet, bøjes tyngdekraften rumtid, og astronomer bruger denne sammenhæng, når de studerer lys, der passerer i nærheden af massive genstande.
Men hvad har dette at gøre med timing? Husk - enhver begivenhed, der finder sted i universet, involverer både rum og tid. Tyngdekraften trækker ikke kun plads, men også tid.
Når du er i strømmen af tid, vil du næppe bemærke en ændring i dens løb. Men genstande, der er massive nok - som den supermassive sorte huls alfa Skytten, der ligger i midten af vores galakse - vil alvorligt fordreje tidens stof. Massen for dets singularitetspunkt er 4 millioner solskin. Denne masse bremser tiden i halve. Fem år i kredsløb om et sort hul (uden at falde ned i det) er ti år på Jorden.
Bevægelseshastigheden spiller også en vigtig rolle i hastigheden af strømmen af vores tid. Jo tættere du kommer på den maksimale bevægelseshastighed - lysets hastighed - jo langsommere tid flyder. Ved afslutningen af rejsen begynder uret i et hurtigt bevægende tog at være "sent" med en milliarddel af et sekund. Hvis et tog når 99.999% lyshastighed, i et år i en togvogn, kan du rejse to og treogtyve år ind i fremtiden.
Faktisk bygger hypotetiske fremtidige rejser i fremtiden på denne idé, men tilgiv tautologien. Men hvad med fortiden? Kan du vende tilbage til tiden?
Midlertidig rejse i fortiden
Vi fandt ud af, at rejsen ind i fremtiden sker hele tiden. Forskere har bevist dette eksperimentelt, og ideen er kernen i Einsteins relativitetsteori, som bliver 100 år i år. Det er meget muligt at bevæge sig ind i fremtiden, det eneste spørgsmål er "hvor hurtigt"? Når det kommer til at rejse tilbage i tiden, er svaret at se på nattehimlen.
Melkevejsgalaksen er omkring 100.000 lysår bred, hvilket betyder, at lys fra fjerne stjerner skal rejse tusinder og tusinder af år, før den når Jorden. Fang dette lys, og i det væsentlige vil du blot se på fortiden. Når astronomer måler kosmisk mikrobølgestråling, ser de ind i kosmos, som det var for 10 milliarder år siden. Men det er ikke alt.
Der er intet i Einsteins relativitetsteori, der udelukker muligheden for at rejse til fortiden, men den meget mulige eksistens af en knap, der kan bringe dig tilbage til i går, krænker kausalitetsloven eller årsag og virkning. Når der sker noget i Universet, genererer begivenheden en ny uendelig kæde af begivenheder. Årsagen er altid født før virkningen. Forestil dig en verden, hvor offeret ville dø, før kuglen rammer sit hoved. Dette er en krænkelse af virkeligheden, men på trods af dette udelukker mange forskere ikke muligheden for at rejse til fortiden.
Det antages for eksempel, at bevægelse hurtigere end lysets hastighed kan sende tilbage til fortiden. Hvis tiden går langsommere, når et objekt nærmer sig lysets hastighed, kan brud på denne barriere vende tilbage til tiden? Når man nærmer sig lysets hastighed, vokser naturligvis også objektets relativistiske masse, det vil sige, den nærmer sig uendelig. Det synes umuligt at fremskynde en uendelig masse. I teorien kan varphastighed, dvs. deformation af hastighed som sådan, bedrage den universelle lov, men selv dette kræver kolossale energiomkostninger.
Hvad hvis tidsrejser til fremtiden og fortiden ikke afhænger så meget af vores grundlæggende kendskab til rummet, men mere af eksisterende kosmiske fænomener? Lad os se på et sort hul.
Sorte huller og Kerr-ringe
Kredsløb omkring det sorte hul længe nok, og tyngdepunktudvidelse vil kaste dig ind i fremtiden. Men hvad nu hvis du falder lige ind i kæmperne i dette kosmiske monster? Vi har allerede skrevet om, hvad der vil ske, når man dykker ned i et sort hul, men vi nævnte ikke en sådan eksotisk række sorte huller som Kerr-ringen. Eller Kerrs sorte hul.
I 1963 foreslog den newzealandske matematiker Roy Kerr den første realistiske teori om et roterende sort hul. Konceptet inkluderer neutronstjerner - massive kollapsende stjerner på størrelse med Skt. Petersborg, for eksempel, men med massen af jordens sol. Vi har inkluderet neutronhuller på listen over de mest mystiske genstande i universet, og kaldte dem magnetar. Kerr teoretiserede, at hvis en døende stjerne kollapsede i en roterende ring af neutronstjerner, ville deres centrifugalkraft forhindre dem i at blive en singularitet. Og da det sorte hul ikke vil have et entydighedspunkt, regnede Kerr med, at det ville være muligt at komme ind, uden frygt for at blive revet fra hinanden af tyngdekraften i midten.
Hvis der findes sorte huller i Kerr, kunne vi passere gennem dem og gå ud i det hvide hul. Det er som rørposen fra et sort hul. I stedet for at sutte i alt det kan, vil det hvide hul tværtimod kaste alt det kan ud. Måske endda i en anden tid eller et andet univers.
Kerr sorte huller forbliver en teori, men hvis de findes, er de slags portaler, der tilbyder envejsrejse til fremtid eller fortid. Og mens en ekstremt avanceret civilisation kunne udvikle sig på denne måde og rejse gennem tiden, ved ingen, hvornår det "vilde" Kerr-sorte hul forsvinder.
Ormehuller (ormehuller)
Teoretiske Kerr-ringe er ikke den eneste måde at muligvis "genveje" stier til fortiden eller fremtiden. Science fiction-film - fra Star Trek til Donnie Darko - omhandler ofte den teoretiske Einstein-Rosen-bro. For dig er disse broer bedre kendt som ormehuller.
Einsteins generelle relativitetsteori tillader eksistensen af ormehuller, da teorien om den store fysiker er baseret på rumtidens krumning under påvirkning af masse. For at forstå denne krumning, forestil dig stoffet i rumtid som et hvidt ark og fold det i to. Arkets område vil forblive det samme, det vil ikke deformere sig selv, men afstanden mellem de to berøringspunkter vil helt klart være mindre end da arket lå på en plan overflade.
I dette forenklede eksempel afbildes rummet som et todimensionalt plan og ikke fire-dimensionelt, som det faktisk er (husk den fjerde dimension - tid). Hypotetiske ormehuller fungerer på en lignende måde.
Spol frem til rummet. Massekoncentrationen i to forskellige dele af universet kunne skabe en slags tunnel i rummet. I teorien ville denne tunnel forbinde to forskellige segmenter af rum-tid kontinuum med hinanden. Naturligvis er det meget muligt, at nogle fysiske eller kvanteegenskaber forhindrer, at sådanne ormehuller opstår på egen hånd. Nå, eller så fødes de og omgås øjeblikkeligt, idet de er ustabile.
Ifølge Stephen Hawking kan ormehuller findes i kvanteskum, det mindste medium i universet. Små tunneler bliver konstant født og brast, hvilket forbinder separate steder og tidspunkter i korte øjeblikke.
Ormehuller er måske for små og kortvarige til, at en person kan flytte, men hvad hvis vi en dag kan finde, holde, stabilisere og forstørre dem? Forudsat at Hawking bemærker, at du vil være klar til feedback. Hvis vi ønsker at kunstigt stabilisere rumtidstunnelen, kan strålingen fra vores handlinger ødelægge den, ligesom lydvending kan skade en højttaler.
Kosmiske strenge
Vi prøver at klemme igennem sorte huller og ormehuller, men er der en anden måde at rejse på ved hjælp af et teoretisk kosmisk fænomen? Med disse tanker i tankerne henvender vi os til fysiker J. Richard Gott, som skitserede ideen om en kosmisk streng i 1991. Som navnet antyder er dette hypotetiske genstande, der kan have dannet sig i de tidlige stadier af universets udvikling.
Disse strenge gennemsyrer hele universet, idet de er tyndere end et atom og under stærkt pres. Naturligvis indebærer dette, at de giver tyngdekraften til alt, hvad der passerer i nærheden af dem, hvilket betyder, at genstande, der er knyttet til den kosmiske streng, kan rejse i tiden med en utrolig hastighed. Hvis du trækker to kosmiske strenge tættere på hinanden eller placerer en af dem ved siden af et sort hul, kan du oprette, hvad der kaldes en lukket tidlignende kurve.
Ved hjælp af tyngdekraften produceret af to kosmiske strenge (eller en streng og et sort hul) kunne rumfartøjet teoretisk sende sig selv tilbage i tiden. For at gøre dette, skal du lave en løkke omkring de kosmiske strenge.
I øvrigt diskuteres kvantestrenge varmt lige nu. Gott erklærede, at for at rejse tilbage i tiden, ville man sløjfe rundt om en streng, der indeholder halvdelen af massenergien i en hel galakse. Med andre ord skulle halvdelen af atomerne i galaksen skulle bruges som brændstof til din tidsmaskine. Som alle ved, kan du ikke gå tilbage i tiden, før selve maskinen blev oprettet.
Derudover er der midlertidige paradokser.
Tidsrejse paradokser
Som vi sagde, er ideen om at rejse tilbage i tiden lidt overskyet af den anden del af kausalitetsloven. Årsagen kommer før virkning, i det mindste i vores univers, hvilket betyder, at det kan ødelægge selv de mest gennemtænkte tidsplaner.
Til at begynde med kan du forestille dig, at hvis du rejser 200 år tilbage i tiden, vises du længe før du blev født. Tænk over det et øjeblik. I et stykke tid vil effekten (du) eksistere inden årsagen (din fødsel).
For at forstå, hvad vi har at gøre med, skal du overveje det berømte bedstefarparadoks. Du er en tidsmorder, din egen bedstefar er dit mål. Du sniger dig gennem et nærliggende ormehul og går op til en levende 18-årig version af din fars far. Du hæver din pistol, men hvad sker der, når du trækker i udløseren?
Tænk over det. Du er ikke født endnu. Selv din far er ikke født endnu. Hvis du dræber din bedstefar, får han ikke en søn. Denne søn vil aldrig føde dig, og du kan ikke rejse tilbage i tiden med en blodig opgave. Og dit fravær vil ikke trække på udløseren på nogen måde og derved benægte hele begivenhedskæden. Vi kalder dette en løkke af uforenelige årsager.
Overvej alternativt ideen om en sekventiel kausal loop. Selvom det får en til at tænke, eliminerer det teoretiske paradokser teoretisk. Ifølge fysiker Paul Davis ser en sådan løkke sådan ud: en matematikprofessor går ind i fremtiden og stjæler en kompleks matematisk teori. Derefter giver han den til den mest geniale studerende. Derefter vokser den lovende studerende og lærer for en dag at blive den mand, som professoren engang stjal et sætning fra.
Derudover er der en anden model for tidsrejser, der indebærer en forvrængning af sandsynlighed, når man nærmer sig muligheden for en paradoksal begivenhed. Hvad betyder det? Lad os komme tilbage i skoene fra din bedstefars dræber. Denne tidsrejsmodel kan næsten dræbe din bedstefar. Du kan trække i udløseren, men pistolen skyder ikke. Fuglen vil kvitre i det rigtige øjeblik, ellers sker der noget andet: en kvantesvingning tillader ikke en paradoksal situation at finde sted.
Og til sidst den mest interessante ting. Den fremtid eller fortiden, som du går til, kan simpelthen eksistere i et parallelt univers. Lad os forestille os dette som adskillelsens paradoks. Du kan ødelægge alt hvad du vil, men dette vil ikke påvirke din hjemmeverden på nogen måde. Du vil dræbe din bedstefar, men du vil ikke forsvinde - måske en anden "du" forsvinder i en parallel verden, eller scenariet vil følge de paradoksmønstre, vi allerede har overvejet. Det er dog muligt, at denne tidsrejse vil være en engangsrejse, og du vil aldrig være i stand til at vende hjem.
Er du helt forvirret? Velkommen til verden af tidsrejser.
Ilya Khel