Viss nav tik vienkārši
Iedomājieties, ka jums sejā ir salauzta olšūna, un tas nav runas skaitlis. Žonglēšanas mēģinājums ar olām izraisīja to, ka viens no tiem nokrita un salauza galvu, un tagad jums jāiet dušā un jāmaina drēbes.
Bet vai nebūtu vienkāršāk laiku pagriezt par minūti atpakaļ? Galu galā olšūna sabojājās tikai dažās sekundēs - kāpēc jūs nevarat darīt to pašu, tieši pretēji? Vienkārši salieciet čaumalu kopā, iemetiet balto un dzeltenumu - un tas arī viss. Jums būtu tīra seja, tīras drēbes un matos nebūtu dzeltenuma.
Tas izklausās smieklīgi - bet kāpēc? Kāpēc es nevaru atsaukt šo darbību? Patiesībā šajā ziņā nekas nav neiespējams. Nav tāda dabiska likuma, kas aizliegtu to darīt.
Turklāt fiziķi ziņo, ka jebkurš mirklis, kas rodas ikdienas dzīvē, jebkurā brīdī var notikt pretējā secībā. Tātad, kāpēc ne "salauzt" olas, "sadedzināt" sērkociņu vai pat "izmežģīt" kāju atpakaļ?
Kāpēc šīs lietas nenotiek katru dienu? Kāpēc nākotne vispār atšķiras no pagātnes? Šis jautājums izskatās diezgan vienkāršs, taču, lai uz to atbildētu, jums jāatgriežas pie Visuma dzimšanas, jāgriežas atomu pasaulē un jāsasniedz fizikas robežas.
Tāpat kā daudzi stāsti fizikas pasaulē, arī šis datēts ar izcilo fiziķi Īzaku Ņūtonu. Buboniskais mēris apbēra Lielbritāniju 1666. gadā, un tieši viņa piespieda Ņūtonu pamest Kembridžas universitāti un doties mājās pie mātes, kura dzīvoja Linkolnšīras laukos. Tur Ņūtonam apnika un, būdams izolēts no ārpasaules, viņš sāka nodarboties ar fiziku.
Viņš atklāja trīs kustības likumus, ieskaitot slaveno maksimumu, ka katrai darbībai ir sava opozīcija. Viņš arī nāca klajā ar skaidrojumu, kāpēc darbojas gravitācija.
Reklāmas video:
Ņūtona likumi ir neticami efektīvi, aprakstot apkārtējo pasauli. Viņi var izskaidrot daudzas parādības, sākot no tā, kāpēc āboli nokrīt no kokiem, līdz tam, kāpēc zeme griežas ap sauli.
Bet viņiem ir dīvains īpašums - viņi strādā tāpat un otrādi. Ja olšūna saplīst, tad Ņūtona likumi nosaka, ka tā var atgriezties sākotnējā stāvoklī. Acīmredzot tā ir nepareiza, taču praktiski katrai teorijai, kuru zinātnieki izstrādājuši kopš Ņūtona, ir tieši tāda pati problēma.
Fizikas likumos vienkārši nav ņemts vērā, kā laiks plūst - uz priekšu vai atpakaļ. Viņiem tas rūp tikpat daudz kā informācija par to, vai rakstāt ar labo roku vai ar kreiso. Bet jums noteikti rūp!
Cik jūs zināt, laikam ir bultiņa, kas norāda tā virzienu, un tas vienmēr ir vērsts pret nākotni. Jūs varat sajaukt austrumus un rietumus, bet jūs nekad nesajauksit vakar un rīt. Tomēr fizikas pamatlikumi nenošķir pagātni un nākotni.
Pirmais cilvēks, kurš nopietni saskārās ar šo problēmu, bija austriešu fiziķis Ludvigs Boltsmans, kurš dzīvoja 19. gadsimta otrajā pusē. Tajos laikos visas idejas, kuras tagad tiek akceptētas kā aksioma, bija pretrunīgas.
Jo īpaši fiziķi nebija tik pārliecināti kā mūsdienās, ka viss pasaulē ir izgatavots no daļiņām, kuras sauc par atomiem. Pēc lielākās daļas fiziķu domām, atomu ideju nevarēja pierādīt, to nevarēja pārbaudīt ar praktiskām metodēm.
Boltsmans bija pārliecināts, ka atomi tiešām pastāv, tāpēc viņš izmantoja šo ideju, lai izskaidrotu visas ikdienas lietas, piemēram, uguns liesmu, plaušu darbu un arī to, kāpēc tēja atdziest, kad jūs uz tās pūšat. Viņš domāja, ka var saprast visas šīs lietas, izmantojot viņam tik tuvo jēdzienu - atomu teoriju.
Daži fiziķi bija iespaidoti par Boltzmana darbu, bet lielākā daļa to noraidīja. Par savām idejām zinātnieku aprindās viņu drīz vien atraidīja.
Tomēr tieši viņš parādīja, kā atomi ir saistīti ar laika raksturu. Tajās dienās parādījās termodinamikas teorija, kas apraksta, kā uzvedas karstums. Boltsmana pretinieki uzstāja, ka nevar raksturot siltuma raksturu; viņi teica, ka siltums ir tikai siltums.
Boltzmans nolēma pierādīt, ka viņi ir kļūdījušies, un siltumu izraisa haotiskā atomu kustība. Viņam bija taisnība, bet viņš visu atlikušo dzīvi bija jāpavada, aizstāvēdams savu viedokli.
Boltzmans sāka, mēģinot izskaidrot kaut ko dīvainu - "entropiju". Saskaņā ar termodinamikas likumiem visam pasaulē ir noteikts entropijas daudzums, un, kad kaut kas notiek ar šo objektu, entropija palielinās.
Piemēram, ja jūs ievietojat ledus gabaliņus ūdens glāzē, tie izkausēsies un glāzē pieaugs entropija. Un entropijas pieaugums atšķiras no visa fizikā - process virzās vienā virzienā. Fiziķi jau sen ir domājuši, vai laika plūsmas veidu nosaka entropijas palielināšanās.
Kā jūs varētu nojaust, Boltzmann bija pirmais, kurš izvirzīja šo jautājumu, bet tad daudzi citi zinātnieki sāka šo jautājumu pētīt. Rezultātā kļuva skaidrs, ka laiks potenciāli var plūst pretējā virzienā - bet tikai tad, ja entropija samazinās, kas ir vienkārši neiespējami.
Tomēr, ja laiks var plūst pretējā virzienā, ir iespējams uzbūvēt laika mašīnu. 2009. gadā britu fiziķis S. Hokings rīkoja laika ceļotāju ballīti - triks bija tas, ka gadu vēlāk viņš izsūtīja ielūgumus uz ballīti (neviens no viesiem to nedarīja).
Tātad, iespējams, nav iespējams ceļot atpakaļ laikā. Pat ja šī iespēja pastāvēja, Hokings un citi apgalvo, ka jūs nekad nevarat nokļūt noteiktā laikā līdz brīdim, kad jūsu laika mašīna tika uzbūvēta.
Bet ceļojums nākotnē? Šis ir cits stāsts. Protams, mēs visi, laika ceļotāji, sacenšamies laika plūsmā no pagātnes uz nākotni ar ātrumu viena stunda stundā. Bet tāpat kā upe, laika plūsma dažādās vietās plūst ar dažādu ātrumu. Mūsdienu zinātne piedāvā vairākus veidus, kā tuvināt nākotni. Šeit ir viņu būtības kopsavilkums.
Vienkāršākais un praktiskākais veids, kā nokļūt tālā nākotnē, ir pārvietošanās ļoti ātri. Saskaņā ar Einšteina relativitātes teoriju, kad jūs ceļojat ar ātrumu, kas tuvs gaismas ātrumam, laiks jums palēninās attiecībā pret ārpasauli.
Tas nav tikai hipotēze vai domu eksperiments - tas ir mērījuma rezultāts. Ar divu identisku atomu pulksteņu palīdzību (daži lidoja ar reaktīvo lidmašīnu, citi palika nekustīgi uz Zemes), fiziķi pierādīja, ka lidojošie pulksteņi ātruma dēļ ērces lēnāk ķeksē.
Lidaparāta gadījumā efekts ir minimāls. Bet, ja jūs atrastos uz kosmosa kuģa, kas pārvietojas ar 90% gaismas ātrumu, laiks jums pārietu 2,6 reizes lēnāk nekā uz Zemes. Un, jo tuvāk jūsu ātrums tuvojas gaismas ātrumam, jo ekstrēmāks kļūst laika ceļojums.
Par augstāko ātrumu, kas panākts, pateicoties cilvēku tehnoloģijām, var saukt ātrumu, ar kādu protoni slaucās ap Lielo hadronu sadursmi - 99,9999991% no gaismas ātruma. Izmantojot relativitātes teoriju, var aprēķināt, ka viena sekunde protonam ir līdzvērtīga 27 777 778 sekundēm vai praksē mums ir 11 mēneši.
Pārsteidzoši, ka daļiņu fiziķi, strādājot ar pūdošām daļiņām, ņem vērā palēninājumu. Laboratorijā muonu daļiņas parasti sadalās 2,2 mikrosekundēs. Bet ātri kustīgie mūoni, kas rodas, kosmiskajiem stariem sasniedzot atmosfēras augšējo daļu, noārdās 10 reizes ilgāk.
Arī Einšteina darbs ir iedvesmojis šo metodi. Saskaņā ar viņa vispārējās relativitātes teoriju, jo vairāk jūtat smagumu, jo lēnāk laiks pārvietojas. Piemēram, tuvojoties Zemes centram, palielinās gravitācijas spēks. Laiks kājām iet lēnāk nekā galvai.
Atkal šis efekts ir izmērīts. 2010. gadā ASV Nacionālā standartu un tehnoloģijas institūta fiziķi uz plauktiem novietoja divus atomu pulksteņus, kas bija par 33 cm garāki par otru, un izmērīja to kutēšanas ātruma starpību. Zemāk esošā plaukta pulkstenis atzīmējās lēnāk, jo tas bija nedaudz vairāk pakļauts smagumam.
Lai atrastos tālā nākotnē, viss, kas mums nepieciešams, ir vieta ar ārkārtīgi spēcīgu smagumu, piemēram, melnais caurums. Jo tuvāk robežai, jo lēnāk pārvietojas, bet tas ir riskanti, jo, šķērsojot līniju, jūs nekad nevarat atgriezties. Jebkurā gadījumā efekts nav tik spēcīgs, tāpēc ceļojums, iespējams, nav tā vērts.
Teiksim, ka jums ir tehnoloģija, lai nobrauktu lielus attālumus, lai nokļūtu melnajā caurumā (tuvākā ir aptuveni 3000 gaismas gadu attālumā). Paša ceļojuma laikā laiks palēnināsies daudz vairāk nekā ceļojuma laikā caur pašu melno caurumu.
(Starp zvaigznīšu aprakstītā situācija, kad viena stunda uz planētas, kas atrodas netālu no melnā cauruma, ir ekvivalenta septiņiem gadiem uz Zemes, ir pārāk ekstrēma un pilnīgi neiespējama mūsu Visumam, saka filmas zinātniskais konsultants Kips Torns.)
Varbūt pārsteidzošākais ir tas, ka GPS sistēmām savā darbā ir jāņem vērā laika dilatācijas ietekme (gan satelītu ātruma, gan smaguma spēka dēļ, kas uz tiem iedarbojas). Bez šiem labojumiem tālruņa GPS nespēs noteikt jūsu atrašanās vietu uz Zemes, pat vairāku kilometru rādiusā.
Vēl viena iespēja ceļot uz nākotni ir palēnināt laika uztveri, palēninot vai apturot ķermeņa dzīves procesus un pēc tam tos atsākot.
Baktēriju sporas var dzīvot miljoniem gadu apturētā animācijā, līdz pareiza temperatūra, mitrums un pārtikas apstākļi atkal sāk vielmaiņu. Daži zīdītāji, piemēram, lāči un vāveres, hibernācijas laikā var palēnināt vielmaiņu, kas ievērojami samazina viņu šūnu vajadzību pēc skābekļa un pārtikas. Vai cilvēki kādreiz spēs rīkoties tāpat?
Lai gan pilnīga ķermeņa metabolisma apstāšanās vēl nav pakļauta mūsdienu zinātnei, daži zinātnieki strādā pie tā, lai panāktu īslaicīgas "hibernācijas" efektu, kas ilgst vairākas stundas. Tas var būt pietiekami ilgs laiks, lai palīdzētu personai izdzīvot, piemēram, sirdsdarbības apstāšanās laikā, pirms viņu var nogādāt slimnīcā.
Vēl viena metode, kas liek ķermenim nonākt hipotermiskā "hibernācijā" - asiņu aizstāšana ar aukstu fizioloģisko šķīdumu - ir darbojusies ar cūkām un pašlaik tiek veikta klīniska izpēte ar cilvēkiem Pitsburgā.
Vispārējā relativitāte arī dod iespēju ātri pārvietoties pa laika-telpas tuneļiem, kas varētu palīdzēt pārvarēt attālumus miljardos gaismas gadu vai vienkārši dažādos laikos.
Daudzi fiziķi, ieskaitot S. Hokingu, uzskata, ka telpas-laika tuneļi, kas pastāvīgi parādās dažādās kvantu apvalka vietās, ir daudz mazāki nekā atomi.
Viltība ir paķert vienu un palielināt to līdz cilvēka proporcijām - tas ir varoņdarbs, kuram būs nepieciešams milzīgs enerģijas daudzums, bet tas ir iespējams tikai teorētiski.
Mēģinājumi pierādīt šādu metodi nav izdevušies, galu galā vispārējās relativitātes un kvantu mehānikas nesaderības dēļ.
Balstīts uz žurnāla "Nezināms" materiāliem