Kako sestaviti časovni stroj?

Napoved velike zabave je bila objavljena šele po njenem zaključku. Zato bi lahko z znanstvenikom spojili očala le tisti, ki bi se lahko, ko so prebrali napoved, vrnili nazaj v čas. Žal, Hawking ni brez grenkobe izjavil, da ni nikogar čakal. Tudi Hawking iz prihodnosti se ni pojavil in si ni sam povedal temelje zacenjene »Teorije vsega«, ki bi lahko kronala veličastno zgradbo moderne fizike.

Se pa morda znanstvenik o nečem ne pogaja? Na koncu se danes s časovnimi stroji ukvarjajo ne le pisci znanstvene fantastike, temveč tudi najresnejši znanstveniki. In še ni bilo ugotovljenih nobenih temeljnih omejitev pri njihovem nastanku in fiziki radi opažajo: "Kaj ni prepovedano, je obvezno izvršiti." Navedli bomo le nekaj možnosti, ki bi Hawkingu v prihodnosti omogočile, da se bo preselil v čas.

Hawking pobere hitrost

Newtonov klasični čas je bil univerzalen, nespremenljiv in enosmerni, kot rečni tok ali polet z roko. Vse se je spremenilo zahvaljujoč Einsteinu: že v posebni teoriji relativnosti je pokazal, da postane gibanje časa bodisi hitrejše ali počasnejše, odvisno od hitrosti gibanja v vesolju. In če bo Hawking letel dovolj hitro glede na Zemljo, potem bo vse, kar se na njem zgodi, hitelo kot v pospešenem filmu - in premaknil se bo v prihodnost.

Natančneje, že gre: vsi takšna potovanja ves čas opravljamo, čeprav je to skoraj neopazno pri hitrostih, s katerimi se običajno spopadamo. Stephen Hawking je po prihodu osem dolgočasnih ur v letalu, ki je prečkalo Atlantik s hitrostjo 920 km / h, v prihodnosti le 10 nanosekund. Pa tudi aktualni rekorder potovanja s časom, kozmonavt Gennady Padalka, ki je na ISS preživel skupno 820 dni, potoval po nizki zemeljski orbiti s povprečno hitrostjo 27.600 km / h, se je v prihodnost premaknil le za nekaj deset milisekund. To verjetno ni preveč impresivno: dokler ne najdemo načina, kako pospešiti Stephena Hawkinga do skoraj svetlobnih hitrosti, bodo učinki posebne teorije relativnosti ostali nesrečni zanj - kot za nas. Vendar so opazne in pomembne za znanost in natančne tehnologije, na primer pri opazovanju delcev, razpršenih v velikem hadronskem trkalniku, ali pri primerjavi časovnih signalov, ki prihajajo iz satelitov GPS.

Gravity Hawking

Druge metode izhajajo iz Einsteinove fizike za spreminjanje hitrosti minevanja časa. Pri opisu splošne teorije relativnosti je neločljivo povezan s prostorom, ki predstavlja del enotnega štiridimenzionalnega kontinuuma. Zato bo vse, kar upogne prostor, tudi čas deformiralo. Tako na primer deluje gravitacija: močnejša je, počasneje se premika čas. Ta učinek so dokazali celo z neposrednimi meritvami, ki jih je opravil Ameriški nacionalni inštitut za standarde in tehnologijo (NIST). Znanstveniki so s sinhronizacijo para ultra natančnih atomskih ur eno od njih nekoliko dvignili in se rahlo oddaljili od težišča Zemlje, kmalu pa so se med urami pojavila neskladja. Če ne bi bilo tega učinka, bi bil v prihodnosti Gennady Padalka še nekoliko naprej. Tako pa podmorničarji »postajajo mlajši«: po šestih mesecih na globini 300 m z nami osvojijo približno 500 nanosekund.

Da pa bo časovna dilatacija res opazna, bo potrebno gravitacijsko polje veliko močnejše od zemlje. Tu bi Hawking iz prihodnosti lahko pozoren na najgostejše predmete v vesolju - na primer nevtronske zvezde. Na njihovi površini je gravitacija tako velika, da čas tu lahko teče mnogokrat počasneje kot na Zemlji. In v bližini črnih lukenj bo njegova upočasnitev še bolj opazna. Če bi imel Stephen Hawking priložnost, da bi padel v katerega od njih, bi v nekem trenutku njegov osebni čas začel teči tako počasneje kot preostali vesolje, da bi se mu celotna prihodnja zgodovina sveta zaletavala pred njegovimi dolgočasnimi očmi.

A četudi se ljudje v prihodnosti naučijo pospeševati vesoljske ladje do skoraj svetlobne hitrosti ali poiskati način za preživetje v bližini črne luknje, je malo verjetno, da bi Stephen Hawking v preteklosti obiskal samega sebe in povedal skrivnosti Teorije vsega. Vse te "stare Einsteinove" metode omogočajo, da se premikate samo naprej, popolnoma drugačne ceste pa vodijo v preteklost.

Hawking opisuje kroge

Veliki matematik Kurt Godel je sredi prejšnjega stoletja pokazal rešitev gravitacijskih enačb splošne teorije relativnosti za vesolje, v kateri se vrti vsa snov. Takšna rotacija nosi za seboj vesolje-čas in če se Stephen Hawking začne premikati v tem vrtečem se kontinuumu, se lahko za zunanjega opazovalca giblje hitreje od svetlobne hitrosti, ki vse bolj odmika v preteklost.


Kriogeni časovni stroj

Najbolj očiten način za premik v prihodnost je uporaba kriogenega zamrzovanja, kot se je to zgodilo z glavnim junakom animirane serije Futurama. Medtem ko se leta in epohe na Zemlji spreminjajo, bo vaš osebni čas lezel v mrazu počasnejše želve in ko se boste zbudili, se boste znašli v novem svetu. Če vas bodo samo ljudje prihodnosti lahko odmrznili ali na primer zrasli klon vašega telesa, se zavest skupaj z vsemi spomini premakne v nove možgane.

Na žalost se Vesolje ne vrti, sicer bi opazili pomembno razliko v sevanju, ki prihaja k nam iz različnih delov kozmosa. Zato so vsi ti izračuni ostali le poučna matematična vaja. Toda četrt stoletja po Godelu je Frank Tipler pokazal, da lahko isti rezultat dosežemo tako, da zgradimo masiven valj neskončne dolžine in ga zasučemo vzdolž osi. Ko se hitrost vrtenja cilindra približa svetlobi, bo ta vedno bolj zapiral okoliški prostor-čas. Sokol iz prihodnosti bo moral leteti okrog sebe, da bi se prebil v preteklost in si sam povedal osnove "Teorije vsega". Edina težava je ustvariti neskončen cilinder, komaj si ga lahko privošči tudi Stephen Hawking in to celo iz prihodnosti.

Vendar lahko analoge takšnega cilindra najdemo že v končani obliki - gre za kozmične strune, katerih obstoj naj bi v 90. letih prejšnjega stoletja domislil Richard Gott. To sploh niso neverjetno drobni predmeti, na katere se nanaša teorija strun. Nasprotno, kozmični nizi - enodimenzionalni pregibi prostora-časa - imajo lahko dolžino deset parsec in kolosalno maso.

V obroču svetlobe Izvirni način vrtenja vesolja in časa je leta 2001 predlagal Ronald Mallett. Po njegovih izračunih je dovolj, da dva močna laserska žarka čim bolj upočasnimo in omogočimo, da krožijo v krogu v nasprotnih smereh. V središču tega obroča bo "tkanina kozmosa" zavita in s premikom po njej se bomo lahko premaknili v času. Toda za to bo potrebno ne samo ustvariti dva močna žarka laserskega sevanja in jih zasukati v različne smeri. Največji učinek lahko dosežemo tudi z upočasnjevanjem svetlobe - vendar so se fiziki tega že zdavnaj naučili: leta 2000 so prisilili svetlobo, da se premika po super hladnem kondenzatu Bose-Einstein, upočasnili so jo na 1 m / s.

Gravitacija takšne vrvice naj bi močno deformirala tkanino kozmosa v njegovi bližini. In če bo Hawking iz prihodnosti ugotovil, da se vsaj nekaj teh strun približuje blizu svetlobne hitrosti, če lete okoli njih na pravilen način, bo lahko leta 2009 ujel svojo zabavo. Škoda, da obstoj kozmičnih strun še ni dokazan.

Hawking pade v luknjo

No, najbolj priljubljen model časovnega stroja se je pojavil sredi osemdesetih let z opisom "sprehodljivih" molipov. Dolgo pred tem je bilo znano, da se lahko dinamične vesoljsko-časovne črte, deformirane zaradi gravitacije, ponovno povežejo in tvorijo predore, ki povezujejo njegove najrazličnejše odseke, oddaljene galaksije in druge čase. Vendar Vesolje ne mara takih ponorov in najverjetneje črvičke obstajajo le v svetu elementarnih delcev, nenadzorovano propadajo in se spreminjajo v črne luknje, ki so tudi mikroskopske in nestabilne.

Zamisel o uporabi molekul za potovanje po času je najprej padla na pamet astronomu Carlu Saganu, ki ga je delil s kolegom Kipom Thornom. Prevzet z živo hipotezo je skupaj s študentom Mikeom Morrisom pokazal, da je pod določenimi pogoji to mogoče: močvirje je mogoče stabilizirati tako, da se spremeni v predor, primeren za potovanje v obe smeri. Če želite to narediti, potrebujete pravo malenkost - nekakšno "eksotično snov", ki deluje proti gravitaciji, ki skuša stisniti in uničiti črvičico. Kmalu je bil za to vlogo primeren kandidat - negativna energija, ki nastane v vakuumu med parom vzporednih plošč pod vplivom kvantnih nihanj (v fiziki je znana kot Casimirjeva sila). Res je, da bi ustvarili dovolj močan učinek, bo potrebna neverjetna količina energije, o kateri človeštvo do zdaj ni niti sanjalo. Toda Hawking iz prihodnosti verjetno ne bo pozoren na takšne malenkosti.

V vesolju bi lahko našel črvičico - verjamejo, da bi nekateri lahko preživeli iz divjih časov mladosti vesolja - ali pa jo umetno dobili v super močnem pospeševalniku delcev. Hawking bi ga moral samo zrasti do primerne velikosti in ga stabilizirati s pomočjo učinka Casimir. Nato je lahko enega od vhodov črvičke pritrdil na močan vesoljski traktor in ga prenesel v prihodnost z eno od Einsteinovih metod - razpršil jo je skoraj do hitrosti svetlobe ali jo postavil bližje nevtronski zvezdi. Ploščica bo prihranila nabrano časovno razliko med obema vhodoma, Hawking pa bo moral skočiti samo še v drugem času.

Vendar je mogoče opozoriti, da je potovanje v preteklost s časovnim aparatom Thorne-Morris možno le do določene točke. Do samega trenutka, ko je bila oblikovana polžnica: eden od njenih vhodov se bo v prihodnost premaknil hitreje kot drugi, vendar v tem modelu ne bodo izbrisani v preteklost.

Hawking v deželi paradoksa

V preteklih letih od pomembne zabave je Stephen Hawking zasnoval nekaj novih čudovitih idej, povezanih s kozmologijo in gravitacijo, črnimi luknjami in drugimi vesolji ... Mogoče res kaj skriva, na festivalu leta 2009 pa se je znanstvenik spoznal iz prihodnosti in predlagal sebi nekaj svežih misli? Tu srečamo prvi paradoks.

Predstavljajte si, da se je Stephen Hawking iz prihodnosti naučil bistva Teorije vsega iz objave, recimo, v reviji Nature, nato pa je šel v preteklost in povedal sam sebi. Potem bo čez nekaj časa Hawking iz naših dni poročal o velikem odkritju v Naravi, kjer bo v prihodnosti bral o njem ... Toda od kod je odkritje prišlo? Kdo je to storil in kako? Konec koncev je Hawking iz prihodnosti o njem pravkar izvedel iz revije, Hawking iz preteklosti pa je slišal od sebe ...

Vse bo postalo še slabše, če bo imel Stephen Hawking iz prihodnosti v preteklosti konflikt sam s seboj in se poskuša ubiti. Kdo potem ustvari časovni stroj in bo, ko se je preselil v zabavo v njem, storil umor? Ja, nihče. Toda potem bo znanstvenik varno živel v prihodnost, sedel v časovni stroj, se pripeljal na zabavo in se ubil v preteklosti? .. To je resnični kralj vseh časovnih paradoksov in bilo je izumljenih več možnosti, da se to reši.

Eno od teh možnosti je leta 1990 oblikoval Igor Novikov v okviru znanega "načela samoslednosti". Pravi, da je nemogoče motiti naravni potek stvari v časovni zanki, saj se verjetnost kakršnih koli dogodkov, ki vodijo do tega, hitro na nič. Z drugimi besedami, "kar se je že zgodilo", in vse je že vpisano v zgodovino Vesolja. Tudi če se Hawking iz prihodnosti odloči, da se bo v preteklosti uničil, mu iz različnih - kakršnih koli - razlogov ne bo uspelo. Samo bistvo stvari mu ne bo omogočilo, da bi storil umor, ki krši zakone, ne le človeške, ampak tudi fizične.

Druga možnost predlaga teorija obstoja neštetih "vzporednih" univerzumov, v katerih se uresničujejo vsi možni scenariji. V vsakem verjetnostnem dogodku se čas neskončno veže in vsi se pojavljajo v resnici, le v različnih svetovih. V nekaterih od teh vesoljev je Stephen Hawking osebno vključen v ustvarjanje časovnega stroja in se leta 2009 udeležuje njegove zabave. Nekje je v preteklosti v konfliktu s samim seboj, nekje pa sam pove idejo o "Teoriji vsega". Škoda, da se to, očitno, ni zgodilo v našem svetu. Ali pa? ..

Članek "Time Machines, ali Hawking vs. Hawking" je bil objavljen v reviji Popular Mechanics (št. 10, oktober 2015).

Priporočena

Odkrite burje prazgodovinskih črvov: ocean, poln življenja
2019
Kako izgleda Zemlja na razdalji 63,6 milijona kilometrov
2019
Izum stoletja: kdo je izumil "Doshirak"
2019