Ideasta, että voisimme mennä taaksepäin muuttaakseen menneisyyttä, on tullut yksi suosikki tekniikoita elokuvissa, kirjallisuudessa ja televisiosarjoissa. "Harry Potter", "Takaisin tulevaisuuteen", "Groundhog Day" ja monet muut elokuvat lupasivat meille mahdollisuuden valita uudelleen menneisyydessämme. Useimmille ihmisille tämä mahdollisuus pysyy fantastisena, koska kaikki fysiikan lait osoittavat, että ajaminen eteenpäin on väistämätöntä ja välttämätöntä. Filosofiassa on ollut jopa paradoksia, joka korostaa tämän mahdollisuuden järjetöntä: jos aikamatka olisi mahdollista, voisit mennä ajassa taaksepäin ja tappaa isoisäsi ennen kuin vanhempasi edes tapasivat, ja näin eliminoit oman olemassaolosi mahdollisuuden. Pitkään kauan uskottiin, ettei paluuta ollut. Mutta avaruuden ja ajan mielenkiintoisten ominaisuuksien ansiosta Einsteinin yleisessä suhteellisuusteoriassa matkailu ajassa voi olla mahdollista, sanoo fyysikko Ethan Siegel.
Esimerkki varhaisesta maailmankaikkeudesta, joka koostuu kvanttivaahdosta, jossa kvanttivaihtelut ilmenevät pienimmissä mittakaavoissa. Positiiviset ja negatiiviset energianvaihtelut voivat luoda pieniä kvantti-madonreikiä.
Aloitetaan fyysiseltä idealta madonreiästä. Tunnetussa maailmankaikkeudessa pienimmissä asteikkoissa avaruus-ajan kankaaseen ilmestyy pieniä kvanttivaihteluita. Tähän sisältyy energian vaihtelut positiiviseen ja negatiiviseen suuntaan, jotka esiintyvät usein hyvin lähellä toisiaan. Vahva, tiheä, positiivinen energianvaihtelu voi luoda kaarevan tilan tietyllä tavalla, ja voimakas, tiheä, negatiivinen energianvaihtelu taivuttaa tilaa päinvastaisella tavalla. Jos yhdistät nämä kaksi kaarevuusaluetta, saat - lyhyesti - kvantti-madonreiän. Jos madonreikä kestää tarpeeksi kauan, voit yrittää kuljettaa hiukkasen sen läpi niin, että se katoaa hetkessä yhdessä paikassa avaruuden aikana ja ilmestyy toiseen.
Tarkka matemaattinen käyrä Lorentzian madonreiästä. Jos madonreiän toinen pää rakennetaan positiivisesta massasta / energiasta ja toinen negatiivisesta massasta / energiasta, madonreikasta tulee kulkuttava.
Esimerkiksi kaiken tämän skaalaaminen ja ihmisen salliminen kulkea madonreiän läpi vaatii jonkin verran työtä. Vaikka kaikilla maailmankaikkeuksemme tunnetuilla hiukkasilla on positiivista energiaa ja joko positiivista tai nollamassaa, on mahdollista, että hiukkasilla, joilla on negatiivinen massa ja energia, voi olla yleisen relatiivisuuden suhteen. Emme tietenkään ole vielä löytäneet niitä, mutta jos uskot teoreettisiin fyysikoihin, mikään ei sulje pois heidän olemassaolonsa mahdollisuutta.
Jos aine, jolla on negatiivinen massa ja energia, syntyy supermassiivisen mustan aukon ja sen vastineen negatiivisen massan ja energian kanssa ja yhdistämällä ne sitten kulkeutuvaan madonreikään. Ei väliä kuinka kauan nämä kaksi päällekkäin olevaa objektia erotetaan, jos niillä on tarpeeksi massaa ja energiaa - sekä positiivista että negatiivista - välitön yhteys säilyy. Kaikki tämä on hienoa välitöntä matkustamista varten avaruuden läpi. Entä ajoitus? Ja tässä kohtaavat erityisen suhteellisuussääntöjen lait.
Erityisen suhteellisuustekniikan lain mukaan kiinteät ja liikkuvat osat ikääntyvät eri nopeudella.
Jos matkustat lähellä valonopeutta, koet ilmiön, jota kutsutaan ajan dilaatioksi. Avaruusliikkeesi ja aikasiirronne yhdistää valon nopeus: mitä nopeammin liikutat tilan läpi, sitä hitaammin ajan myötä. Kuvittele, että määränpääsi on 40 valovuoden päässä ja voit matkustaa uskomattoman nopeudella: yli 99,9% valon nopeudesta. Jos nouset alukselle, matkustat tähtiä melkein valon nopeudella, pysähdy, käänny ympäri ja palaa maan päälle, löytyy jotain outoa.
Mainosvideo:
Ajan hidastumisen ja pituuden lyhentymisen vuoksi voit päästä määränpäähänsi vain vuodessa ja palata sitten toiseen vuoteen. Mutta 82 vuotta kuluu maapallolla. Jokainen tuntemasi vanhenee. Näin aikamatka on fyysisesti mahdollista: matkustat tulevaisuuteen, ja aikamatka riippuu vain liikkumisestasi avaruudessa.
Onko aikamatka mahdollista? Tarvittavan suuren madonreiän avulla, jonka esimerkiksi kaksi supermassiivista mustaa reikää (positiiviset ja negatiiviset massat ja energiat) ovat luoneet, voimme yrittää.
Jos rakennat yllä kuvatun kaltaisen madonreiän, tarina muuttuu. Kuvittele, että madonreiän toinen pää on liikkumaton esimerkiksi jonnekin lähellä maata, kun taas toinen liikkuu nopeudella, joka on lähellä valoa. Kun matoreikän yksi pää on kulunut vuoden ajan nopeasti, siirryt sen läpi. Mitä tapahtuu seuraavaksi?
No, vuosi tulee olemaan kaikille erilainen, varsinkin jos kaikki liikkuvat ajassa ja tilassa eri tavalla. Jos puhumme samoista nopeuksista kuin ennen, madonreiän "liikkuva" pää ikää 40 vuotta, mutta "rauhallinen" loppu - vain yksi vuosi. Astu madonreiän relativistiseen päähän ja päästä maahan vain vuoden kuluttua madonreiän luomisesta, ja sinä itse ikäät 40 vuotta.
Jos joku loisi 40 vuotta sitten tällaisen pari sekalaisia madonreikiä ja lähettäisi ne samanlaiselle matkalle, he voisivat astua yhteen niistä tänään, vuonna 2017 ja matkustaa vuoteen 1978. Ainoa ongelma on, että et itse voinut olla tässä paikassa vuonna 1978; joudut olemaan madonreiän toisessa päässä tai matkustamaan avaruuden läpi tarttuaksesi siihen.
Loimimatka NASA: n näkemyksen mukaan. Jos luot madonreiän kahden avaruuspisteen väliin siten, että yksi reikä liikkuu suhteellisesti suhteessa toiseen, sen läpi kulkevat tarkkailijat ikääntyisivät eri tavalla.
Ja muuten, tämä aikamatka kieltää myös isoisän paradoksin! Vaikka madonreikä olisi luotu ennen vanhempiesi raskautta, mikään tapa ei olisi voinut ilmestyä madonreiän toiseen päähän riittävän varhain matkustaaksesi ajassa taaksepäin ja löytääksesi isoisäsi ennen kyseistä ratkaisevaa hetkeä. Parhaimmillaan voit viedä vastasyntyneen isäsi ja äitisi alukselle, seurata madonreiän toista päätä, antaa heidän kypsyä, ikääntyä, tulla raskaaksi ja matkustaa sitten takaisin madonreiästä yksin. Sitten tapaat isoisäsi hänen pääministerissään, mutta teknisesti se tapahtuu noin aikaan, jolloin vanhempasi syntyivät.
Universumi antaa vapaan hillin epätavallisimmille asioille. Varsinkin jos negatiivinen massa ja energia todella esiintyy universumissa ja niitä voidaan hallita. Mutta ajassa taaksepäin ajaminen on jotain täysin epätavallista. Sekä erityisen että yleisen suhteellisuuden suhteen omituisuuksien vuoksi aikamatka menneisyyteen ei välttämättä ole mahdollista vain fiktion avulla.