Cestovanie v čase nie je možné, alebo áno?

Paul Sutter je astrofyzik v Štátna univerzita v Ohiu a vedúci vedec v Centrum vedy COSI . Sutter je tiež hostiteľom Spýtajte sa Spacemana „Nemáme planétu a COSI Science Now .



Špeciálna relativita nás učí, že tri dimenzie priestoru a osamelý rozmer času sú navzájom prepojené ako tkanina. Nie je možné ich považovať za samostatné entity, iba za jednotnú jednotnú entitu-časopriestor. Nemôžeme myslieť na pohyb priestorom bez toho, aby sme nezabúdali na pohyb v čase a naopak. Vľavo-vpravo, hore-dole, dozadu-dozadu a minulosť-budúcnosť sú na rovnakej úrovni.

A predsa sa zdá, že čas je trochu iný. Vo vesmíre máme úplnú voľnosť pohybu, ale nemôžeme sa vyhnúť našej budúcnosti. Zdá sa, že čas má „šíp“, zatiaľ čo priestorové rozmery sú obojstranné. Vzhľadom na jednotu medzi časom a priestorom vedie k očividnej otázke: Is cestovanie v čase , akéhokoľvek druhu, je to možné? Za žiadnych okolností? Vôbec? [Ako funguje cestovanie v čase v sci -fi (infografika)]





Mnoho sci -fi príbehov skúma ľudstvo

Mnoho sci -fi príbehov skúma túžbu ľudstva cestovať v čase. Je niečo také skutočne možné v našom vesmíre?(Obrazový kredit: univerzálny)



Do budúcnosti: Jasné

Napodiv, odpoveď je áno! Nemôžeme sa vyhnúť pohybu do našej budúcnosti, ale my môcť ovládať rýchlosť, ktorou sa pohybujeme v čase. Je to dôsledok ďalšej lekcie z relativity: Nie všetky hodiny sú rovnaké.

Rýchlosť, ktorou sa pohybujete priestorom, určuje rýchlosť, ktorou sa pohybujete v čase. Stručne povedané: pohybujúce sa hodiny bežia pomaly.



AK by ste mohli postaviť dostatočne veľkú raketu (nepýtajte sa ma ako, to je technický problém) na zaistenie konštantného zrýchlenia 1 g (9,8 metra za sekundu za sekundu; rovnaké zrýchlenie, aké poskytuje gravitácia Zeme na jej povrchu), mohli ste sa dostať do centra galaxie Mliečna dráha-zdravých 20 000 svetelných rokov ďaleko-len za niekoľko desaťročí vášho osobného času.

Mohli by ste sa na pár hodín zastaviť a urobiť si piknik v blízkosti Strelec A* (čierna diera v strede galaxie) a potom naskočte späť do svojej rakety a vráťte sa na Zem.

Kým sa vrátite, budete mať nárok na starobný dôchodok, ak je inštitúcia poskytujúca tieto výhody dokonca rovnaká, pretože hoci ste cestovali iba niekoľko desaťročí podľa hodín na vašej lodi, uplynulo by asi 40 000 rokov. Zem.

Uzavretie slučky

Čas je relatívny, ale pre všetkých stále plynie rovnakým smerom. Doména všeobecná relativita (GR)-toto je matematický jazyk, ktorý používame nielen na pochopenie gravitácie, ale aj na úplné spojenie medzi časopriestorom a pohybom.

V GR si kladieme trochu technickejšiu otázku: Existuje nejaké usporiadanie hmoty a energie (materiál, ktorý deformuje časopriestor), ktoré by umožňovalo existenciu uzavretých časových kriviek alebo CTC? Viem, že je to žargón, ale je to zábavná fráza, ktorou sa môžete hádať na večierkoch. „Krivka“ tu znamená cestu, „podobná času“ znamená, že nikdy nepôjdete rýchlejšie ako rýchlosť svetla a „uzavretá“ znamená, že sa vracia do východiskového bodu-inými slovami do svojej vlastnej minulosti.

Sú teda Oracle z Einsteinu povolené CTC?

Áno!

No & hellip ;.

Tvorcovia sci -fi sa radi hrajú s cestovaním v čase, je však niečo také možné v skutočnom vesmíre?

Tvorcovia sci -fi sa radi hrajú s cestovaním v čase, je však niečo také možné v skutočnom vesmíre?(Obrazový kredit: BBC)

Možnosti sú konečné

Existuje asi pol tuctu známych konfigurácií časopriestoru, ktoré umožňujú CTC alebo cestovanie časom do minulosti. Napríklad Kurt Gödel (z Gödelovej slávy o vete o neúplnosti) zistil, že ak sa expanzia vesmíru zrýchľuje (čo je) a vesmír sa tiež otáča, CTC by bolo dovolené a my by sme mohli z rozmaru cestovať do svojej minulosti.

Pokiaľ môžem povedať, Gödel použil toto riešenie na poukázanie Albertovi Einsteinovi na to, že GR možno nebolo všetko, čo bolo v poriadku-teda, poďme, nemala by sa vyhýbať žiadna sebaúctová teória prírodného sveta také evidentne absurdné riešenie?

Gödelov bod bol však nezmyselný - všetky pozorovania naznačujú, že vesmír sa neotáča, takže konkrétne riešenie sa na náš vesmír nevzťahuje a cestovanie časom do minulosti je verboten.

Ach! Ale čo keby sme skonštruovali nekonečne dlhý masívny valec a nastavili ho na otáčanie sa okolo svojej osi v blízkosti rýchlosti svetla. Vlieklo by sa to časopriestorom okolo neho a určité cesty okolo tohto rotujúceho valca by skončili v ich vlastnej minulosti. Je dobré, že vo vesmíre nie sú nekonečne dlhé masívne valce, alebo si budeme musieť robiť starosti.

Počkajte, mám jednu: Ak urobíte červiu dieru (skratka medzi dvoma vzdialenými miestami v časopriestore) a pošlete jeden koniec pretekať blízko rýchlosti svetla a vrátiť ho späť, normálne efekty dilatácie času by dali jeden skončiť v 'budúcnosti' toho druhého, aby ste mohli valčíkom rovno cez hrdlo červej diery a skončiť vo svojej minulosti. Čo je to? Červie diery vyžadujú na existenciu „negatívnej hmotnosti“ a negatívna hmotnosť vo vesmíre neexistuje? No, hmm.

Do minulosti: Nie

Zakaždým je to ten istý príbeh (ospravedlňte príliš ťažko odolnú slovnú hračku). Pre každý scenár, ktorý vo všeobecnej teórii relativity vymyslíme, aby sme umožnili CTC a cestovaniu časom do našej vlastnej minulosti, príroda našla spôsob, ako zmiasť naše plány a vylúčiť scenár.

Čo sa deje? Všeobecná relativita umožňuje - v princípe - cestovanie v čase do minulosti, ale zdá sa, že je to v každom prípade vylúčené. Zdá sa, že sa deje niečo zábavné, že by malo existovať nejaké základné pravidlo, ktoré zakazuje cestovanie v čase. Ale ani jeden nie je. Nemôžeme poukázať na žiadnu interakciu častíc na subatomárnej úrovni, ktorá jasne bráni tvorbe CTC.

Nevyhnutný postup času z minulosti do budúcnosti pripomína ďalší nezlomný zákon prírody: entropiu. To je železný zákon termodynamiky, ktorý hovorí, že uzavreté systémy prechádzajú z usporiadaného do neusporiadaného. (Tento zákon vysvetľuje, prečo sa vajíčko nikdy nerozbije, ak ho necháte dostatočne dlho samotné). Je čas spojený s entropiou? Možno, ale o tom je ďalší článok & hellip ;.

Viac sa dozviete počúvaním epizódy Je možné cestovanie v čase? 'v podcaste Ask A Spaceman, k dispozícii na iTunes a na webe na adrese http://www.askaspaceman.com . Vďaka Jack S., Evan W., @myscienceylife a @TanyaDavis. za otázky, ktoré viedli k tomuto dielu! Položte si vlastnú otázku na Twitteri pomocou #AskASpaceman alebo podľa Pavla @PaulMattSutter a facebook.com/PaulMattSutter .

Nasleduj nás @Spacedotcom , Facebook a Google+ . Pôvodný článok na Space.com .