Teoreettinen fyysikko Ben Tippett British Columbian yliopistosta yhdessä Marylandin yliopiston astrofyysikon David Zangin kanssa ovat luoneet toimivan matemaattisen mallin "aikakoneesta", joka käyttää maailmankaikkeuden avaruusajan kaarevuuden periaatetta. Tutkijoiden tutkimus ja havainnot julkaistiin lehdessä Classical and Quantum Gravity.
Tutkijat tekivät yleisen suhteellisuusteorian perusteella johtopäätöksen matemaattisesta mallista, jota he kutsuivat TARDISiksi tai Traversable Acausal Retrograde Domain in Space-Time ("Passable acausal retrograde zone in space-time"). Mutta älä kiirehdi iloitsemaan mahdollisuudesta vierailla kauan kuolleen isoäitisi luona aiemmin, sanovat tutkijat. On ongelma, joka ei salli matemaattisen mallin oikeellisuuden tarkistamista, mutta siitä myöhemmin.
”Ihmiset ajattelevat aikamatkaa fiktiona. Itse asiassa mielestämme se on mahdotonta vain siksi, että emme ole vielä yrittäneet tehdä sitä vielä”, sanoo teoreettinen fyysikko ja matemaatikko Ben Tippett.
"Aikakone on kuitenkin ainakin matemaattisesti mahdollista", lisää tutkija.
Tutkijoiden malli perustuu ajatukseen maailmankaikkeuden neljännen ulottuvuuden, joka on aika, olemassaolosta. Tämä puolestaan antaa meille mahdollisuuden olettaa, että on olemassa aika-aikajakso, jossa maailmankaikkeuden kangas yhdistää tilaa ja aikaa eri suuntiin.
Einsteinin suhteellisuusteoria yhdistää maailmankaikkeuden gravitaatiovaikutukset avaruuden kaarevuuteen, ilmiöön planeettojen ja tähtien elliptisten kiertoradojen takana. "Tasaisen" tai kaaremattoman aika-ajan läsnä ollessa planeetat liikkuisivat suorassa linjassa. Suhteellisuusteoria sanoo kuitenkin, että aika-ajan geometria käyristyy erittäin massiivisten esineiden läsnä ollessa, mikä saa ne kiertämään tähtiä.
Tippett ja Tsang uskovat, että avaruus ei voi olla kaareva maailmankaikkeudessa. Suuren massan kohteen vaikutuksesta aika voi myös olla kaareva. He mainitsevat esimerkiksi mustien aukkojen ympärillä olevan tilan.
”Aikaliikkeen kulku aika-avaruudessa voi myös olla kaareva. Mustat aukot ovat esimerkki. Mitä lähemmäs heitä olemme, sitä hitaammin aika alkaa kulua meille”, Tippett sanoo.
Mainosvideo:
”Aikakoneen mallini käyttää kaarevaa avaruusaikaa, jotta matkustajien aika olisi ympyrä eikä viiva. Ja liike tässä ympyrässä voi lähettää meidät ajassa taaksepäin."
Hypoteesin testaamiseksi tutkijat ehdottavat sellaisen kuplan luomista, joka voi kuljettaa kaikki siinä olevat ihmiset läpi ajan ja avaruuden kaarevalla polulla. Jos tämä kupla liikkuu valon nopeutta suuremmalla nopeudella (tutkijoiden mukaan tämä on myös matemaattisesti mahdollista), tämä antaa kaikille kuplassa oleville mahdollisuuden liikkua ajassa taaksepäin.
Idea tulee selvemmäksi, kun tarkastellaan Tippetin ehdottamaa järjestelmää. Siinä on kaksi merkkiä: yksi on kuplan / aikakoneen sisällä (henkilö A), toinen on ulkopuolinen tarkkailija kuplan ulkopuolella (henkilö B).
Ajan nuoli, joka tavanomaisissa olosuhteissa (ts. Maailmankaikkeudessamme) aina liikkuu eteenpäin, esittää esitetyssä järjestelmässä menneisyydestä nykyisyyden (osoitettu mustilla nuolilla). Tutkijan mukaan jokainen näistä ihmisistä tuntee ajan liikkeen eri tavalla:
"Kuplan sisällä objekti A näkee B: n tapahtumat säännöllisesti muuttumassa ja sitten kääntymässä. Kuplan ulkopuolella tarkkailija B näkee, että kaksi A-versiota on tulossa samasta paikasta: tuntiosoitin kääntyy oikealle ja toinen vasemmalle."
Toisin sanoen ulkopuolinen tarkkailija näkee aikakoneen sisällä kaksi versiota esineistä: yksi versio kehittyy ajassa eteenpäin, toinen taaksepäin.
Kaikki tämä kuulostaa tietysti erittäin mielenkiintoiselta, mutta Tippett ja Zang sanovat, ettemme ole saavuttaneet tekniikan tasoa niin paljon, että tätä hypoteesia voitaisiin testata käytännössä. Meillä ei yksinkertaisesti ole materiaaleja, jotka sopivat tällaisen aikakoneen rakentamiseen.
”Vaikka se saattaa toimia matemaattisesta näkökulmasta, emme voi rakentaa tällaista konetta kulkemaan avaruudessa, koska meillä ei ole tähän tarvittavia materiaaleja. Tässä vaaditaan eksoottisia materiaaleja. Ne antavat tilaa-ajan taipua. Valitettavasti tiede ei ole vielä keksinyt mitään sellaista”, Tippett sanoo.
Tippettin ja Zangin ajatus toistaa toisen ajatuksen aikakoneesta, ns. Alcubierre-kuplasta, jonka tulisi liikkua eksoottisilla materiaaleilla myös tilassa ja ajassa. Vain tässä tapauksessa emme puhu pyöreästä liikkeestä aika-aika-kentässä, vaan liikkeestä puristamalla tilaa edessänne ja laajentamalla sitä takana.
* * *
Aiemmin:
Australialaisen Queenslandin yliopiston fyysikot ovat asettaneet itselleen haasteen.
simuloi tietokonekokeilua, joka todistaa aikamatkan mahdollisuuden kvanttitasolla, ennustettiin jo vuonna 1991.
He onnistuivat simuloimaan yhden fotonin käyttäytymistä, joka kulkee madonreiän läpi aika-ajassa menneisyyteen ja tulee vuorovaikutukseen itsensä kanssa.
Tällaista hiukkasen liikerataa kutsutaan suljetuksi aikakäyräksi - fotoni palaa alkuperäiseen aika-ajan pisteeseen, ts. sen maailmanlinja sulkeutuu.
Tutkijat tarkastelivat kahta skenaariota. Ensimmäisessä niistä hiukkanen kulkee myyrän läpi palaten menneisyyteen ja on vuorovaikutuksessa itsensä kanssa. Toisessa skenaariossa fotoni, joka ikuisesti suljetaan suljettuun aikakäyrään, on vuorovaikutuksessa toisen, tavallisen hiukkasen kanssa.
Tutkijoiden mukaan heidän työstään tulee merkittävä panos kahden suuren fysikaalisen teorian yhdistymiseen, joilla on toistaiseksi ollut vähän yhteistä: Einsteinin yleinen suhteellisuusteoria (GR) ja kvanttimekaniikka.
Einsteinin teoria kuvaa tähtien ja galaksien maailmaa, kun taas kvanttimekaniikka tutkii pääasiassa alkeishiukkasten, atomien ja molekyylien ominaisuuksia.
- Martin Ringbauer, Queenslandin yliopisto
Einsteinin yleinen suhteellisuusteoria myöntää kohteen kulkemisen taaksepäin ajassa, joka putoaa suljettuun aikakäyrään. Tällainen mahdollisuus voi kuitenkin aiheuttaa useita paradokseja: aikamatkailija voi esimerkiksi estää vanhempiaan tapaamasta, mikä tekee hänen omasta syntymästä mahdotonta.
Vuonna 1991 ehdotettiin ensin, että aikamatka kvanttimaailmassa voisi eliminoida tällaiset paradoksit, koska kvanttihiukkasten ominaisuuksia ei ole määritelty tarkasti Heisenbergin epävarmuusperiaatteen mukaisesti.
Tietokonekokeessa australialaiset tutkijat tutkivat ensimmäisinä kvanttihiukkasten käyttäytymistä samanlaisessa tilanteessa. Samalla paljastettiin uusia mielenkiintoisia vaikutuksia, joiden ulkonäkö on mahdotonta tavallisessa kvanttimekaniikassa.
Esimerkiksi kävi ilmi, että on mahdollista erottaa tarkasti kvanttijärjestelmän eri tilat, mikä ei ole täysin kysymys, jos pysyt kvanttiteorian puitteissa.