Οι επιστημονικές δυνατότητες του ταξιδιού στο χρόνο

Ιστορίες σχετικά με τα ταξίδια στο παρελθόν και το μέλλον έχουν από καιρό καταλάβει τη φαντασία μας, αλλά το ζήτημα του χρόνου το ταξίδι είναι πιθανό είναι ένα ακανθώδες που παίρνει το δικαίωμα στην καρδιά της κατανόησης τι σημαίνουν οι φυσικοί όταν χρησιμοποιούν τη λέξη "χρόνος."

Η σύγχρονη φυσική μας διδάσκει ότι ο χρόνος είναι μια από τις πιο μυστηριώδεις πτυχές του σύμπαντος μας, αν και μπορεί αρχικά να φαίνεται απλή. Ο Αϊνστάιν επανάσταση στην κατανόηση της έννοιας, αλλά ακόμη και με αυτήν την αναθεωρημένη κατανόηση, ορισμένοι επιστήμονες εξακολουθούν να εξετάζουν το ερώτημα εάνπράγματι υπάρχει χρόνος ή αν είναι μια απλή "πεισματάρης επίμονη ψευδαίσθηση" (όπως το ονόμασε κάποτε ο Αϊνστάιν). Οποιοσδήποτε και να είναι ο χρόνος, όμως, οι φυσικοί (και οι συγγραφείς μυθοπλασίας) βρήκαν μερικούς ενδιαφέροντες τρόπους να το χειριστούν για να το εξετάσουν με ανορθόδοξους τρόπους.

Αν και αναφέρθηκε στο Η. G. Wells ' Η μηχανή του χρόνου (1895), η πραγματική επιστήμη του ταξιδιού στο χρόνο δεν δημιουργήθηκε μέχρι και τον εικοστό αιώνα, ως παρενέργεια

Μια από τις καταπληκτικές συνέπειες της σχετικότητας είναι ότι η κίνηση μπορεί να οδηγήσει σε μια διαφορά στον τρόπο που περνά ο καιρός, μια διαδικασία γνωστή ως χρονική διαστολή. Αυτό εκδηλώνεται δραματικά στο κλασικό Twin Paradox. Σε αυτή τη μέθοδο του "ταξιδιού στο χρόνο", μπορείτε να προχωρήσετε στο μέλλον γρηγορότερα από το κανονικό, αλλά δεν υπάρχει πραγματικά τρόπος πίσω. (Υπάρχει μια μικρή εξαίρεση, αλλά περισσότερο σε αυτό αργότερα στο άρθρο.)

Το 1937, ο σκωτσέζος φυσικός W. J. ο van Stockum εφάρμοσε για πρώτη φορά τη γενική σχετικότητα με τρόπο που άνοιξε την πόρτα για ταξίδια στο χρόνο. Εφαρμόζοντας την εξίσωση γενικής σχετικότητας σε μια κατάσταση με έναν άπειρα μακρύ, εξαιρετικά πυκνό περιστρεφόμενο κύλινδρο (είδος σαν ένας ατελείωτος πόλος του κουρείου). Η περιστροφή ενός τέτοιου μαζικού αντικειμένου δημιουργεί πράγματι ένα φαινόμενο γνωστό ως "σύρσιμο πλαισίου", το οποίο είναι ότι στην πραγματικότητα σέρνει το χωροχρόνο μαζί με αυτό. Ο Van Stockum βρήκε ότι σε αυτή την περίπτωση, θα μπορούσατε να δημιουργήσετε ένα μονοπάτι σε τετραδιάστατο χωροχρόνο που άρχισε και τελείωσε στο ίδιο σημείο - κάτι που ονομάζεται κλειστή χρονική καμπύλη - ποιο είναι το φυσικό αποτέλεσμα που επιτρέπει το ταξίδι στο χρόνο. Μπορείτε να ξεκινήσετε ένα διαστημικό σκάφος και να ταξιδέψετε σε μια διαδρομή που θα σας φέρει πίσω στην ίδια ακριβώς στιγμή που ξεκινήσατε.

Αν και ένα ενδιαφέρον γεγονός, αυτή ήταν μια αρκετά φτιαγμένη κατάσταση, οπότε δεν υπήρξε πολύ μεγάλη ανησυχία για το γεγονός αυτό. Μια νέα ερμηνεία επρόκειτο να συμβεί, ωστόσο, η οποία ήταν πολύ πιο αμφιλεγόμενη.

Το 1949, ο μαθηματικός Kurt Godel - ένας φίλος του Einstein και ένας συνάδελφος στο Princeton Ινστιτούτο Προχωρημένων Μελετών του Πανεπιστημίου - αποφάσισε να αντιμετωπίσει μια κατάσταση όπου ολόκληρο το σύμπαν είναι περιστροφικός. Στις λύσεις του Godel, το ταξίδι στο χρόνο επιτρεπόταν στην πραγματικότητα από τις εξισώσεις αν το σύμπαν περιστρέφεται. Ένα περιστρεφόμενο σύμπαν θα μπορούσε να λειτουργήσει ως μηχανή χρόνου.

Τώρα, εάν το σύμπαν περιστρέφονταν, θα υπήρχαν τρόποι για να το ανιχνεύσουμε (οι δέσμες φωτός θα λυγίζονταν, για παράδειγμα, αν η όλο το σύμπαν περιστρέφονταν), και μέχρι στιγμής τα στοιχεία είναι συντριπτικά ισχυρά που δεν υπάρχει καθολικό περιστροφή. Έτσι και πάλι, το ταξίδι στο χρόνο αποκλείεται από αυτό το συγκεκριμένο σύνολο αποτελεσμάτων. Αλλά το γεγονός είναι ότι τα πράγματα στο σύμπαν περιστρέφονται και αυτό ανοίγει ξανά τη δυνατότητα.

Το 1963, ο μαθητής Νέας Ζηλανδίας Roy Kerr χρησιμοποίησε τις εξισώσεις πεδίου για να αναλύσει μια περιστροφή μαύρη τρύπα, που ονομάζεται Kerr μαύρη τρύπα, και διαπίστωσε ότι τα αποτελέσματα επέτρεψαν ένα μονοπάτι μέσα από ένα σκουληκότρυπα στη μαύρη τρύπα, λείπει η ιδιαιτερότητα στο κέντρο και το κάνει το άλλο άκρο. Αυτό το σενάριο επιτρέπει επίσης και κλειστές καμπύλες, όπως ο θεωρητικός φυσικός Kip Thorne συνειδητοποίησε χρόνια αργότερα.

Στις αρχές της δεκαετίας του 1980, ενώ ο Carl Sagan εργάστηκε για το μυθιστόρημα του 1985 Επικοινωνία, προσέγγισε τον Kip Thorne με μια ερώτηση σχετικά με τη φυσική του ταξιδιού στο χρόνο, η οποία ενέπνευσε τον Thorne να εξετάσει την έννοια της χρήσης μιας μαύρης τρύπας ως μέσου ταξιδιού στο χρόνο. Μαζί με τον φυσικό Sung-Won Kim, ο Thorne συνειδητοποίησε ότι θα μπορούσατε (θεωρητικά) να έχετε ένα μαύρο τρύπα με μια σκουληκότρυπα που την συνδέει με ένα άλλο σημείο στο διάστημα που κρατά ανοιχτό με κάποια μορφή αρνητικού ενέργεια.

Αλλά μόνο επειδή έχετε μια σκουληκότρυπα δεν σημαίνει ότι έχετε μηχανή χρόνου. Τώρα, ας υποθέσουμε ότι θα μπορούσατε να μετακινήσετε το ένα άκρο της σκουληκότρυπα (το "κινητό άκρο"). Μπορείτε να τοποθετήσετε το κινητό τέλος σε ένα διαστημόπλοιο, πυροβολώντας το σε χώρο σχεδόν στο ταχύτητα του φωτός. Η χρονική διαστολή αρχίζει και ο χρόνος που βιώνεται από το κινητό άκρο είναι πολύ μικρότερος από τον χρόνο που βιώνει το σταθερό άκρο. Ας υποθέσουμε ότι μετακινείτε το κινητό άκρο σε 5.000 χρόνια στο μέλλον της Γης, αλλά το κινητό τέλος μόνο "αιώνες" 5 χρόνια. Αφήνετε λοιπόν το 2010 μ.Χ. και φτάνετε στο 7010 μ.Χ.

Ωστόσο, εάν ταξιδέψετε μέσα από το κινητό άκρο, θα πετάξετε πραγματικά από το σταθερό τέλος το 2015 μ.Χ. (από τότε που έχουν περάσει 5 χρόνια στη Γη). Τι? Πως λειτουργεί αυτό?

Λοιπόν, το γεγονός είναι ότι τα δύο άκρα της σκουληκότρυπα συνδέονται. Ανεξάρτητα από το πόσο απέχουν μεταξύ τους, στο χωροχρόνιο, είναι ακόμα βασικά «κοντά» ο ένας στον άλλο. Δεδομένου ότι το κινητό άκρο είναι μόλις πέντε χρόνια μεγαλύτερο από ό, τι άφησε, το πέρασμα θα σας στείλει πίσω στο σχετικό σημείο της σταθερής σκουληκότρυπα. Και αν κάποιος από το 2015 μ.Χ. Γη βήματα μέσα από τη σταθερή σκουληκότρυπα, είχαν βγει το 7010 μ.Χ. από την κινητή σκουληκότρυπα. (Εάν κάποιος πέρασε από τη σκουληκότρυπα το 2012 μ.Χ., θα κατέληγε στο διαστημόπλοιο κάπου στη μέση του ταξιδιού και ούτω καθεξής.)

Αν και αυτή είναι η πιο φυσικά λογική περιγραφή μιας μηχανής χρόνου, υπάρχουν ακόμα προβλήματα. Κανείς δεν ξέρει αν υπάρχουν σκουληκότρυπες ή αρνητική ενέργεια, ούτε πώς να τις συνδυάσουν με αυτόν τον τρόπο εάν υπάρχουν. Αλλά είναι (θεωρητικά) δυνατή.