Bez względu na to, co piszą pisarze science fiction, współczesna nauka nie dopuszcza możliwości podróży do przeszłości. Ale naukowcy są dalecy od jednoczenia się w podróżach do przyszłości …
Brytyjski popularyzator nauki Brian Clegg opublikował niedawno książkę o spektakularnym tytule How to Build a Time Machine: The Real Science of Time Travel (How to Build a Time Machine: The Real Science of Time Travel).
Książka omawia sposoby praktycznej realizacji odwiecznego marzenia człowieka o doczesnych wędrówkach. Clegg jest poważnym pedagogiem o międzynarodowej renomie, dlatego mówi tylko o projektach, które można uzasadnić naukowo, choć nie w 100%.
Izolacja od czasu
Jedną z takich możliwości wielokrotnie opisywali pisarze science fiction. Wybierz się na kosmiczny spacer na odległości międzygwiazdowe, które będą wymagały co najmniej dwóch przyspieszeń do prędkości bliskich światłu, a będziesz mógł powrócić na swoją rodzimą planetę setki lub tysiące lat po odlocie, a sam się nieco zestarzejesz.
Podstawową możliwość takiej czasowej podróży gwarantują formuły szczególnej teorii względności. To prawda, że przyspieszenie do prędkości relatywistycznych musi być również zapewnione za pomocą superenergetycznego paliwa (najlepiej antymaterii), ale to są szczegóły.
Film promocyjny:
Jednak w specjalnej teorii względności światło nie zbiegało się jak klin, w końcu można zastosować ogólną. Zgodnie z jej równaniami grawitacja spowalnia prędkość czasu (poprawki na ten efekt są zawarte w oprogramowaniu systemów nawigacji satelitarnej GPS i GLONASS, a liczbowo przewyższają podobne poprawki, które specjalna teoria względności nakazuje wprowadzać w związku z ruchem orbitalnym satelitów).
Stopień tego spowolnienia rośnie wraz z siłą pola grawitacyjnego. Oto kolejna wehikuł czasu dla Ciebie: znajdź obszar przestrzeni o wyjątkowo silnej grawitacji, pozostań tam przez chwilę, a po powrocie znajdziesz się w przyszłości.
Naturalne wagi super ciężkie
Generatory grawitacyjne są w zasadzie możliwe, ale jest za wcześnie, aby o nich mówić. Jednak natura stworzyła w kosmosie takie naturalne skupiska grawitacji, jak gwiazdy neutronowe. Jeden centymetr sześcienny zdegenerowanej materii w centrum gwiazdy neutronowej ciągnie setki milionów ton, a jego średnica nie przekracza 20-30 km.
Czy możliwe byłoby wejście na orbitę w pobliżu takiego kosmicznego potwora, a stamtąd katapultowanie w przyszłość? Nie zaleca się siadania na jego powierzchni, jest tam sto razy cieplej niż w atmosferze Słońca.
Jednak ta opcja jest również bardzo niebezpieczna. Każdy obiekt krążący wokół gwiazdy neutronowej zostanie zdeformowany i rozerwany przez siły pływowe. To samo by się oczywiście stało, gdyby statek z chronografami został wysłany nie do gwiazdy neutronowej, ale do czarnej dziury.
Powłoka „nieprzenikniona dla czasu”
Clegg jest przekonany, że istnieje wyjście. Isaac Newton wykazał, że wypadkowa siła grawitacji działająca na dowolny obiekt wewnątrz masywnej kulistej izotropowej powłoki jest równa zeru. Wniosek ten jest w pełni uzasadniony w ogólnej teorii względności.
Teraz wyobraź sobie gwiazdę neutronową z wnęką w środku. Nie będzie tam sił pływowych, a upływ czasu w stosunku do świata zewnętrznego będzie nadal spowolniony.
Zatem już teraz można sformułować projekt inżynieryjny dla przyszłej supercywilizacji. Konieczne jest rozbicie gwiazdy neutronowej na wiele części i zbudowanie z nich kulistej powłoki wokół statku z podróżnikami w czasie.
Aby uchronić je przed siłami pływowymi, muszle będą musiały zostać zmontowane bez przerywania izotropii, dodając za każdym razem dwa bloki o jednakowej masie z przeciwnych stron, w jednakowej odległości od statku. Demontaż będzie musiał zostać przeprowadzony w ten sam sposób, w przeciwnym razie grawitacja zniszczy w przyszłości chrononautów.
Zadanie supercywilizacji
Jak skuteczny jest taki wehikuł czasu? Jeśli użyjesz czystej materii neutronowej jako materiału budowlanego, możesz osiągnąć pięciokrotne spowolnienie w czasie - w każdym razie Brian Clegg podaje właśnie takie oszacowanie.
Wynik jest raczej skromny, więc nadal musisz się zastanowić, czy gra jest warta świeczki. Można jednak przypuszczać, że supercywilizacja będzie miała do dyspozycji technologie, które dodatkowo będą kompresowały materię neutronową do jeszcze wyższych gęstości.
Należy to jednak robić ostrożnie, w przeciwnym razie cała konstrukcja zapadnie się w czarną dziurę z nieprzyjemnymi konsekwencjami dla statku i jego załogi. Zatem koszt takiego eksperymentu niezmiernie przekroczy jego praktyczną wartość - przynajmniej z naszego punktu widzenia. Jednak supercywilizacja może mieć zupełnie inne kryteria.
Jak działa gwiazda neutronowa
Po wypaleniu się paliwa jądrowego w jądrze gwiazdy czeka go nieuchronne zapadnięcie grawitacyjne. Jeśli ciśnienie zdegenerowanego gazu elektronowego nie jest w stanie wytrzymać grawitacji, elektrony są dosłownie „wciskane” w protony jąder, tworząc neutrony. Końcowym produktem tego procesu jest gwiazda neutronowa zbudowana z supergęstej (do 1015 g / cm3 w rdzeniu) materii o średnicy 10–20 km.
Struktura gwiazdy neutronowej jest dość złożona - jej atmosfera składa się ze zwykłych rdzeni, poniżej rdzenie zawieszone są w nadciekłym neutronie, nawet pod nim neutrony łączą się, tworząc nitkowate struktury lub arkusze. Rdzeń zewnętrzny składa się z ciągłej materii neutronowej, podczas gdy rdzeń wewnętrzny może zawierać jeszcze bardziej egzotyczne stany materii, takie jak kondensat pionu, hiperony lambda lub plazma kwarkowo-gluonowa.