Ideja putovanja u prošlost već je dugo fascinirala ljude, poput primjerice, Delorean DMC-12 tvrtke Back to the Future. Nakon desetljeća istraživanja možda smo naišli na rješenje koje je fizički moguće. Kreditna slika: Ed g2s iz Wikimedia Commonsa.

Kako putovanje natrag u vrijeme može biti stvarno, fizički moguće

A čak vam ne treba ni Delorean sa 88 MPH.

To je jedan od najvećih tropa u filmovima, književnosti i televizijskim emisijama: ideja da bismo mogli putovati natrag u vrijeme da bismo promijenili prošlost. Od vremena u Harry Potteru do Povratak u budućnost do dana Groundhoga, putovanje unatrag u vrijeme pruža nam mogućnost ispravljanja nepravde u vlastitoj prošlosti. Za većinu ljudi to je ideja koja se povlači u područje fikcije, jer svaki zakon fizike ukazuje da je kretanje naprijed kroz vrijeme apsolutna nužnost. Filozofski, postoji i poznati paradoks koji, čini se, ukazuje na apsurdnost takve mogućnosti: da je putovanje unatrag kroz vrijeme bilo moguće, mogli biste se vratiti i ubiti svog djeda prije nego što su vaši roditelji začeli, čineći vaše postojanje nemogućim. , Dugo se činilo da nema načina za povratak. Ali zahvaljujući vrlo zanimljivim svojstvima prostora i vremena u Einsteinovoj Općoj relativnosti, putovanje natrag u vrijeme ipak je moguće.

Ilustracija ranog Svemira kao što se sastoji od kvantne pjene, gdje su kvantne fluktuacije velike, raznolike i važne na najmanjoj skali. Pozitivne i negativne fluktuacije energije mogu stvoriti kvantne crvotočine. Kreditna slika: NASA / CXC / M.Weiss.

Mjesto za početak je s fizičkom idejom crvotočine. U našem poznatom Svemiru imamo sitne, neznatne kvantne fluktuacije u tkivu svemirskog vremena i to na najmanjoj skali. Oni uključuju fluktuacije energije i u pozitivnom i u negativnom smjeru, često vrlo blizu jedna drugoj. Vrlo snažna, gusta fluktuacija pozitivne energije stvorila bi zakrivljeni prostor na jedan određeni način, dok bi snažna, gusta fluktuacija negativne energije krivila prostor na sasvim suprotan način. Ako biste ove dvije regije zakrivljenosti spojili zajedno, mogli biste - nakratko - doći do pojma kvantne crvotočine. Ako je crvotočina trajala dovoljno dugo, čak biste mogli potencijalno prenijeti česticu kroz nju, dopuštajući joj da odmah nestane s jednog mjesta u prostornom vremenu i ponovno se pojavi na drugom.

Točan matematički zaplet Lorentzijeve crvotočine. Ako je jedan kraj crvotočne rupe izgrađen od pozitivne mase / energije, dok je drugi izgrađen od negativne mase / energije, crvotočna rupa može postati prohodna. Kreditna slika: Wikimedia Commons korisnik Kes47.

Ako želimo sve to povećati, kako bismo dozvolili nešto poput ljudskog bića, to će potrajati neki posao. Iako svaka poznata čestica u našem Svemiru ima pozitivnu energiju ili pozitivnu ili nultu masu, u okviru Opće relativnosti izrazito je moguće postojati negativne mase / čestice energije. Naravno, još nismo otkrili, ali u skladu sa svim pravilima teorijske fizike, ništa to ne može zabraniti.

Ako ta negativna masa / energija postoji, stvaranje supermasivne crne rupe i negativne mase / energije prema njoj, dok ih povezuju, trebaju omogućiti prolaznu crvotočinu. Bez obzira koliko ste razdvojili ova dva povezana objekta jedan od drugog, ako bi imali dovoljno mase / energije - i pozitivne i negativne vrste - ova trenutna veza će ostati. Sve je to sjajno za trenutna putovanja kroz svemir. Ali što je s vremenom? Evo odakle dolaze zakoni posebne relativnosti.

Čini se da će se

Ako putujete blizu brzine svjetlosti, osjetite fenomen poznat kao vremensko širenje. Vaše kretanje kroz prostor i vaše kretanje kroz vrijeme povezani su brzinom svjetlosti: što je veće vaše kretanje kroz prostor, to je manje vaše kretanje kroz vrijeme. Zamislite da ste imali odredište koje je udaljeno 40 svjetlosnih godina i da ste mogli putovati nevjerojatno velikim brzinama: preko 99,9% brzine svjetlosti. Ako biste ušli u svemirski brod i putovali vrlo blizu brzine svjetlosti prema toj zvijezdi, zatim se zaustavili, okrenuli i vratili natrag na Zemlju, pronašli biste nešto neobično.

Zbog širenja vremena i smanjenja dužine, svoje odredište možete stići za samo godinu dana, a onda se vratite za samo još godinu dana. Ali na Zemlji bi prošle 82 godine. Svi koje poznajete bili bi strahovito stari. Ovo je standardni način na koji fizičko funkcionira putovanje vremenom: vodi vas u budućnost, a količina putovanja naprijed ovisi samo o vašem kretanju kroz prostor.

Je li moguće putovanje vremenom? S dovoljno velikom crvotočinom, poput one koju je stvorila supermasivna crna rupa spojena s kolegom negativne mase / energije, to jednostavno može biti. Kreditna slika: Wikimedia Commons korisnik Kjordand.

Ali ako izgradite crvotočinu kao što smo upravo opisali, priča se mijenja. Zamišljanje jednog kraja crvotočne rupe ostaje gotovo nepomično, poput ostajanja u blizini Zemlje, dok drugi odlazi na relativističko putovanje blizu brzine svjetlosti. Zatim uđete u brzorastući kraj crvotočine nakon što je u pokretu možda godinu dana. Što se događa?

Pa, godina nije ista za sve, pogotovo ako se kroz vrijeme i prostor kreću drugačije! Ako govorimo o istim brzinama kao i ranije, "crtajući" otvor u pokretu imao bi 40 godina, ali "u mirovanju" bi ostario samo godinu dana. Zakoračite u relativistički kraj crvotočine i vraćate se na Zemlju samo godinu dana nakon što je crvotočina stvorena, dok ste i sami možda imali 40 godina vremena da prođe.

Ako se približite brzini svjetlosti, putnik će proći znatno drugačije od nasuprot osobi koja ostaje u stalnom referentnom okviru. Bonus slike: Twin Paradox, putem http://www.twin-paradox.com/.

Da je, prije 40 godina, netko stvorio takav par zapletenih crvotočina i poslao ih na ovo putovanje, bilo bi moguće zakoračiti u jedan od njih danas, u 2017. godini, i ponovno se pretvoriti u vrijeme ustima drugog jedan… davne 1978. Jedino je pitanje što sami niste mogli biti na toj lokaciji davne 1978. godine; morao si biti na drugom kraju crvotočine ili putovati kroz svemir da bi je pokušao sustići.

Warp putovanja, predviđena za NASA. Ako biste stvorili crvotočinu između dviju točaka u svemiru, pri čemu se jedna usta relativiziraju u odnosu na druga, promatrači na bilo kojem poprečnom kraju ostarili bi se po znatno drugačijim količinama. Bonus slike: NASA / Digital art Les Bossinas (Cortez III Service Corp.), 1998.

Zadovoljavajuće otkrivamo da ovaj oblik putovanja u vrijeme zabranjuje i djedovo paradoks! Čak i ako je crvotočina stvorena prije začeća vaših roditelja, ne postoji način da na drugom kraju crvotočine postoji dovoljno rano da se vratite i pronađete svog djeda prije tog kritičnog trenutka. Najbolje što možete učiniti je da novorođenog oca i majku stavite na brod da uhvate drugi kraj crvotočine, da im se omogući da žive, ostare, začeju vas i nakon toga vratite kroz crvotočnu rupu. Moći ćete upoznati svog djeda kad je još vrlo mlad - možda čak i mlađi nego što ste sada - ali to će se ipak, po potrebi, pojaviti u trenutku nakon rođenja vaših roditelja.

Mnogo neobičnih stvari postaje moguće u Svemiru ako je negativna masa / energija stvarna, obilna i pod kontrolom, ali putovanje unatrag u vremenu moglo bi biti najluđe što smo ikad zamislili. Zbog neobičnosti i posebne i opće relativnosti, putovanje kroz prošlost možda ipak neće biti zabranjeno!

Starts With A Bang je sada na Forbesu, a objavljen je na Mediumu zahvaljujući našim pristalicama Patreona. Ethan je autor dvije knjige, Beyond The Galaxy iTreknology: The Science of Star Trek od Tricorders do Warp Drive-a.