Fizyk teoretyczny Ben Tippett z University of British Columbia wraz z astrofizykiem z University of Maryland David Zang stworzyli, jak mówią, działający model matematyczny „wehikułu czasu”, który wykorzystuje zasadę krzywizny czasoprzestrzeni wszechświata. Badania i odkrycia naukowców zostały opublikowane w czasopiśmie Classical and Quantum Gravity.
Naukowcy, opierając się na ogólnej teorii względności, wydedukowali model matematyczny, który nazwali TARDIS lub Traversable Acausal Retrograde Domain in Space-time („Zadowalające acausal retrograde zone in space-time”). Ale nie spiesz się, aby cieszyć się z okazji odwiedzenia swojej dawno zmarłej babci w przeszłości, mówią naukowcy. Jest problem, który nie pozwala na sprawdzenie poprawności ich modelu matematycznego, ale o tym później.
„Ludzie myślą o podróżach w czasie jako fikcji. W rzeczywistości uważamy, że jest to niemożliwe tylko dlatego, że nie próbowaliśmy jeszcze tego zrobić”- mówi fizyk teoretyk i matematyk Ben Tippett.
„Jednak wehikuł czasu jest możliwy, przynajmniej matematycznie” - dodaje naukowiec.
Model naukowców oparty jest na idei obecności czwartego wymiaru Wszechświata, którym jest czas. To z kolei pozwala założyć istnienie kontinuum czasoprzestrzennego, w którym różne kierunki przestrzeni i czasu są połączone tkaniną Wszechświata.
Teoria względności Einsteina wiąże grawitacyjne efekty Wszechświata z krzywizną czasoprzestrzeni, zjawiskiem stojącym za eliptycznymi orbitami planet i gwiazd. W obecności „płaskiej” lub niekrzywionej czasoprzestrzeni planety poruszałyby się po linii prostej. Jednak teoria względności mówi, że geometria czasoprzestrzeni zostaje zakrzywiona w obecności bardzo masywnych obiektów, powodując ich okrążenie gwiazd.
Tippett i Tsang uważają, że nie tylko przestrzeń może być zakrzywiona we wszechświecie. Pod wpływem obiektu o dużej masie czas można również zakrzywić. Jako przykład podają przestrzeń wokół czarnych dziur.
„Przebieg ruchu czasu w czasoprzestrzeni również może być zakrzywiony. Przykładem są czarne dziury. Im bardziej się do nich zbliżamy, tym wolniej zaczyna płynąć dla nas czas”- mówi Tippett.
Film promocyjny:
„Mój model wehikułu czasu wykorzystuje zakrzywioną czasoprzestrzeń, aby uczynić czas dla pasażerów raczej okręgiem niż linią. Ruch w tym kręgu może cofnąć nas w czasie”.
Aby przetestować hipotezę, naukowcy proponują stworzenie czegoś w rodzaju bańki, która może przenosić każdego, kto się w niej znajdzie, w czasie i przestrzeni po zakrzywionej trajektorii. Jeśli ta bańka porusza się z prędkością wyższą niż prędkość światła (według naukowców jest to również matematycznie możliwe), to pozwoli to każdemu, kto znajduje się w bańce, cofnąć się w czasie.
Pomysł staje się jaśniejszy, gdy spojrzysz na schemat zaproponowany przez Tippet. Są w nim dwie postacie: jedna jest wewnątrz bańki / wehikułu czasu (osoba A), druga to zewnętrzny obserwator znajdujący się poza bańką (osoba B).
Strzałka czasu, która w normalnych warunkach (czyli w naszym Wszechświecie) porusza się zawsze do przodu, w przedstawionym schemacie sprawia, że przeszłość staje się teraźniejszością (zaznaczona czarnymi strzałkami). Zdaniem naukowca każda z tych osób inaczej będzie odczuwać ruch czasu:
„Wewnątrz bańki obiekt A będzie widział, jak zdarzenia B okresowo się zmieniają, a następnie odwracają. Poza bańką obserwator B zobaczy, że dwie wersje A wychodzą z tego samego miejsca: wskazówka godzinowa obraca się w prawo, a druga w lewo”.
Innymi słowy, zewnętrzny obserwator zobaczy dwie wersje obiektów wewnątrz wehikułu czasu: jedna wersja będzie ewoluować do przodu w czasie, a druga do tyłu.
To wszystko brzmi oczywiście bardzo interesująco, ale Tippett i Zang mówią, że nie osiągnęliśmy takiego poziomu technologii, aby tę hipotezę można było sprawdzić w praktyce. Po prostu nie mamy materiałów nadających się do budowy takiego wehikułu czasu.
„Chociaż może to działać z matematycznego punktu widzenia, nie możemy zbudować takiej maszyny do podróżowania w czasoprzestrzeni, ponieważ nie mamy do tego niezbędnych materiałów. Wymagane są tutaj egzotyczne materiały. Pozwolą zakrzywić czasoprzestrzeń. Niestety nauka jeszcze czegoś takiego nie wymyśliła”- mówi Tippett.
Pomysł Tippetta i Zanga jest echem innej idei wehikułu czasu, tak zwanej bańki Alcubierre, która również powinna wykorzystywać egzotyczne materiały do poruszania się w czasie i przestrzeni. Tylko w tym przypadku nie mówimy o ruchu kołowym w polu czasoprzestrzeni, ale o ruchu poprzez kompresję przestrzeni przed tobą i rozszerzanie jej za.
* * *
Poprzednio:
Fizycy z University of Queensland w Australii postawili sobie wyzwanie.
zasymuluj eksperyment komputerowy, który udowodni możliwość podróży w czasie na poziomie kwantowym, przewidzianą w 1991 roku.
Udało im się zasymulować zachowanie pojedynczego fotonu, który przechodzi w czasoprzestrzeni przez tunel czasoprzestrzenny do przeszłości i wchodzi w interakcję ze sobą.
Taka trajektoria cząstki nazywana jest zamkniętą krzywą czasopodobną - foton powraca do pierwotnego punktu czasoprzestrzeni, tj. jej światowa linia zostaje zamknięta.
Badacze przyjrzeli się dwóm scenariuszom. W pierwszym z nich cząstka przechodzi przez kreta, wracając do swojej przeszłości i oddziałuje ze sobą. W drugim scenariuszu foton, na zawsze zamknięty w zamkniętej, podobnej do czasu krzywej, oddziałuje z inną, zwykłą cząstką.
Zdaniem naukowców, ich praca wniesie ważny wkład w unifikację dwóch wielkich teorii fizycznych, które do tej pory niewiele miały ze sobą wspólnego: ogólnej teorii względności Einsteina (GR) i mechaniki kwantowej.
Teoria Einsteina opisuje świat gwiazd i galaktyk, podczas gdy mechanika kwantowa bada głównie właściwości cząstek elementarnych, atomów i cząsteczek.
- Martin Ringbauer, University of Queensland
Ogólna teoria względności Einsteina dopuszcza możliwość cofnięcia się obiektu w czasie, który wpada w zamkniętą krzywą podobną do czasu. Taka możliwość może jednak wywołać szereg paradoksów: podróżnik w czasie może na przykład przeszkodzić rodzicom w spotkaniu, a to uniemożliwi jego własne narodziny.
W 1991 roku po raz pierwszy zasugerowano, że podróże w czasie w świecie kwantowym mogą wyeliminować takie paradoksy, ponieważ właściwości cząstek kwantowych nie są dokładnie zdefiniowane, zgodnie z zasadą nieoznaczoności Heisenberga.
W eksperymencie komputerowym australijscy naukowcy jako pierwsi zbadali zachowanie cząstek kwantowych w takim scenariuszu. Jednocześnie ujawniono nowe interesujące efekty, których pojawienie się jest niemożliwe w standardowej mechanice kwantowej.
Na przykład okazało się, że można dokładnie rozróżnić różne stany układu kwantowego, co jest całkowicie wykluczone, jeśli pozostaje się w ramach teorii kwantowej.