”Jos kukaan tehnyt tutkimusta apurahan sovellus toimimaan aika matkustaa se olisi hylättävä välittömästi”, kirjoittaa fyysikko Stephen Hawking hänen postuumi kirja Lyhyitä Vastauksia suuriin Kysymyksiin. Hän oli oikeassa. Mutta hän oli myös oikeassa siinä, että aikamatkustuksen mahdollisuuden kysyminen on ”erittäin vakava kysymys”, jota voidaan vielä lähestyä tieteellisesti.,
väittäen, että nykyinen ymmärryksemme ei voi sulkea sitä pois, Hawking, se näyttää, oli varovaisen optimistinen. Mihin tämä johtaa? Emme voi rakentaa aikakonetta tänään, mutta voisimmeko me tulevaisuudessa?
aloitetaan arkikokemuksestamme. Otamme itsestäänselvyytenä kyky soittaa ystävien ja perheen missä he ovat maailmassa saada selville, mitä he ovat nyt. Mutta tätä Emme voi koskaan tietää. Heidän ääntään ja kuviaan kantavat signaalit kulkevat käsittämättömän nopeasti, mutta näiden signaalien tavoittaminen vie silti rajallisen ajan.,
kykenemättömyytemme päästä käsiksi kaukaisen ihmisen ”nyt” – teorioihin on Albert Einsteinin avaruutta ja aikaa koskevien teorioiden ytimessä.
Valon nopeus
Einstein kertoi meille, että avaruus ja aika ovat osia yksi asia – aika-avaruus – ja että meidän pitäisi olla valmis ajatella etäisyydet ovat etäisyyksiä avaruudessa. Niin oudolta kuin tämä kuulostaakin, vastaamme ilomielin ”noin kaksi ja puoli tuntia”, kun joku kysyy, kuinka kaukana Birmingham on Lontoosta. Me tarkoitamme sitä, että matka kestää noin pitkän keskinopeudella 50 mailia tunnissa.,
matemaattisesti lausuntomme vastaa sitä, että Birmingham on noin 125 mailin päässä Lontoosta. Kuten fyysikot Brian Cox ja Jeff Forshaw kirjoittavat kirjassaan Why does E = mc2?, aika ja etäisyys”voidaan vaihtaa käyttäen jotain, joka on valuutta nopeuden”. Einsteinin älyllinen harppaus oli olettaa, että vaihtokurssi aika – avaruuden etäisyydelle on universaalinen-ja se on valon nopeus.
valon nopeus on nopein mitään signaalia voi matkustaa, asettaa keskeinen raja, kuinka pian voimme tietää, mitä on tekeillä muualla maailmankaikkeudessa., Tämä antaa meille ”syy-yhteyden” – lain, jonka mukaan vaikutusten täytyy aina tulla niiden syiden jälkeen. Se on vakava teoreettinen piikki aikamatkustavien päähenkilöiden kyljessä. Jos matkustan ajassa taaksepäin ja käynnistän tapahtumat, jotka estävät syntymäni, minun on pantava vaikutus (minä) ennen syytä (syntymääni).
Nyt, jos valon nopeus on universaali (tyhjiössä tyhjää tilaa), meidän täytyy mitata se olla sama – 299,792,458 metriä sekunnissa – kuitenkin nopeasti me itse liikkuvat. Einstein ymmärsi, että absoluuttisen valon nopeuden seuraus on se, että itse avaruus ja aika eivät voi olla., Ja käy ilmi, että kellojen siirtämisen täytyy tikittää hitaammin kuin paikallaan olevien.
Jos olisin lentää pois uskomaton nopeus avaruusalus ja palata Maahan, vähemmän aikaa kulkisi minulle kuin se olisi kaikkien jätin taakse. Kaikki palasin voisi päätellä, että elämäni oli ajaa ikään kuin hidastettuna – olisin vuotiaiden hitaammin kuin ne, ja haluaisin päätellä, että heidän oli juosta niin, jos nopeasti eteenpäin. Mitä nopeammin matkustin, sitä hitaammin kelloni tikittäisi suhteessa maan kelloihin. Ja jos tekisin matkan valonnopeudella, palaisin kuin olisin jähmettynyt ajoissa.,
joten mitä jos matkustaisimme valoa nopeammin, kulkisiko aika taaksepäin, kuten tieteiskirjallisuus on opettanut?
valitettavasti ihmisen kiihdyttämiseen valon nopeuteen, saati sen yli tarvitaan ääretöntä energiaa. Mutta vaikka voisimmekin, aika ei vain kulkisi taaksepäin. Sen sijaan ei olisi enää järkevää puhua eteen-ja taaksepäin ollenkaan. Syy-seuraussuhteen lakia rikottaisiin ja syyn ja seurauksen käsite menettäisi merkityksensä.
Madonreikiä
Einstein kertoi myös, että painovoima on seurausta siitä, miten massa vääristää tilaa ja aikaa., Mitä enemmän massaa puristamme avaruuden alueelle, sitä enemmän avaruusaikaa vääntyy ja hitaammat lähikellot tikittävät. Jos me purista tarpeeksi, massa, aika-avaruus on niin kieroutunut, että edes valo voi paeta sen vetovoima ja musta aukko on muodostettu. Ja jos lähestymistapa reuna musta aukko – sen horisontti – kellon rasti äärettömän hitaasti suhteessa ne, kaukana siitä.
Joten voimme taivuttaa aika-avaruutta, juuri oikealla tavalla sulkea sen takaisin itselleen ja matkustaa ajassa taaksepäin?
vastaus on ehkä, ja soimaa meidän on traversable madonreikä. Sen vakauttamiseksi tarvitaan kuitenkin myös negatiivisen energiatiheyden alueita, ja 1800-luvun klassinen fysiikka estää sen. Nykyinen kvanttimekaniikan teoria ei kuitenkaan välttämättä ole.
kvanttimekaniikan mukaan tyhjä tila ei ole tyhjä. Sen sijaan se on täynnä hiukkaspareja, jotka putkahtavat sisään ja ulos olemassaolosta., Jos saadaan aikaan alue, jossa harvempi parivaljakko saa piipahtaa sisään ja ulos kuin muualla, niin tällä alueella on negatiivinen energiatiheys.
Kuitenkin, löytää johdonmukainen teoria, joka yhdistää kvanttimekaniikka Einsteinin teorian painovoima on edelleen yksi suurimmista haasteista teoreettinen fysiikka. Yksi ehdokas, säieteoria (tarkemmin M-teoria) voi tarjota toisen mahdollisuuden.
M-teoria edellyttää, että avaruusajalla on 11 ulottuvuutta: yksi ajasta ja kolme avaruudesta, jossa liikumme, ja seitsemän muuta, käpertyneenä näkymättömästi pieneksi., Voisimmeko käyttää näitä ylimääräisiä tilallisia ulottuvuuksia oikotien avaruuteen ja aikaan? Hawking oli ainakin toiveikas.
säästöhistoria
joten onko aikamatkailu todella mahdollista? Nykyinen käsityksemme ei voi sulkea sitä pois, mutta vastaus lienee ei.
Einsteinin teoriat eivät kuvaa aika-avaruuden rakennetta uskomattoman pienillä asteikoilla., Ja kun luonnonlait voivat usein olla täysin ristiriidassa meidän jokapäiväistä kokemusta, he ovat aina self-johdonmukainen – jättäen vähän tilaa paradokseja, jotka runsaasti, kun me sekoittaa syyn ja seurauksen science fiction on ottaa aikaa matkustaa.
Huolimatta hänen leikkisä optimismi, Hawking tunnusti, että tuntemattomien fysiikan lakeja, että jonain päivänä syrjäyttää Einsteinin voivat juonittelevat estää suuria esineitä, kuten sinä ja minä alkaen hyppii rennosti (ei olekaan) ajassa edestakaisin. Kutsumme tätä perintöä hänen ”kronologian suojelukohtauksekseen”.,
onko tulevaisuudessa aikakoneita luvassa vai ei, voimme lohduttautua sillä tiedolla, että kun kiipeämme vuorelle tai ajamme pitkin autojamme, muutamme ajan kulkua.
Niin, tämä ”teeskennellä olevansa aikamatkustaja päivä” (joulukuu 8), muista, että sinulla jo on, mutta eri tavalla kuin voisi toivoa.