Kas ir laiks? Augustīns Vissvētais teica: "Es zinu, kāds ir laiks, līdz es par to domāju." Saskaņā ar fizikas standarta modeli laiks ir ceturtā dimensija, papildus trim telpiskajām dimensijām. Tātad jūs varat to iziet cauri. Gadu garumā zinātniskās fantastikas rakstnieki dažādos veidos ir izbaudījuši laika ceļojuma iespējas. Katru gadsimtu mēs apgūstam arvien vairāk jaunu tehnoloģiju, atklājam jaunus zinātnes aspektus. Kas mums atliek uzzināt par laika ceļojumiem, pirms sākam to padarīt par realitāti?
Jūs, iespējams, pamanījāt, ka mēs pastāvīgi virzāmies laikā. Mēs pārvietojamies pa to. Koncepcijas pamatlīmenī laiks ir Visuma izmaiņu ātrums, un neatkarīgi no tā, vai tas mums patīk vai nē, mēs esam pakļauti pastāvīgām izmaiņām. Mēs novecojam, planētas pārvietojas ap Sauli, lietas tiek iznīcinātas.
Laika pāreju mēra sekundēs, minūtēs, stundās un gados, bet tas nenozīmē, ka laiks plūst nemainīgā ātrumā. Tāpat kā ūdens upē, laiks dažādās vietās iet dažādos veidos. Īsāk sakot, laiks ir relatīvs.
Bet kas izraisa īslaicīgas svārstības ceļā no šūpuļa uz kapu? Tas viss izriet no laika un telpas attiecībām. Cilvēks spēj uztvert trīs dimensijās - garumā, platumā un dziļumā. Laiks papildina šo partiju kā svarīgāko ceturto dimensiju. Laiks neeksistē bez telpas, telpa neeksistē ārpus laika. Un šis pāris ir savienots telpas-laika kontinuācijā. Jebkuram notikumam, kas notiek Visumā, jāietver telpa un laiks.
Šajā rakstā mēs apskatīsim reālākās un ikdienas iespējas ceļot cauri mūsu Visumam, kā arī mazāk pieejamus, bet ne mazāk iespējamus ceļus ceturtajā dimensijā.
Pagaidu ceļojums uz nākotni
Ja vēlaties dzīvot dažus gadus nedaudz ātrāk nekā kāds cits, jums jātiek galā ar telpas laiku. Globālie pozicionēšanas satelīti to dara katru dienu, trīs sekundes ceturtdaļas apsteidzot dabisko laika gaitu. Orbītā laiks plūst ātrāk, jo satelīti atrodas tālu no Zemes masas. Un uz virsmas planētas masa nes laiku un palēnina to salīdzinoši nelielā mērogā.
Reklāmas video:
Šo efektu sauc par gravitācijas laika dilatāciju. Saskaņā ar Einšteina vispārējās relativitātes teoriju gravitācija saliec telpas laiku, un astronomi izmanto šo secinājumu, pētot gaismu, kas iet masīvu priekšmetu tuvumā.
Bet kāds tam sakars ar laika grafiku? Atcerieties - jebkurš notikums, kas notiek Visumā, ietver gan telpu, gan laiku. Smagums ne tikai apvieno telpu, bet arī laiku.
Atrodoties laika plūsmā, jūs diez vai pamanīsit izmaiņas tā gaitā. Bet objekti, kas ir pietiekami masīvi, piemēram, supermasīvs melnā cauruma alfa Strēlnieks, kas atrodas mūsu galaktikas centrā, nopietni deformēs laika audumu. Tā singularitātes punkta masa ir 4 miljoni saules. Šī masa palēnina laiku uz pusēm. Pieci gadi melnā cauruma orbītā (neiekrītot tajā) ir desmit gadi uz Zemes.
Kustības ātrumam ir liela nozīme arī mūsu laika plūsmas ātrumā. Jo tuvāk jūs sasniedzat maksimālo kustības ātrumu - gaismas ātrumu -, jo lēnāk plūst laiks. Brauciena beigās ātri braucoša vilciena pulkstenis sāks “nokavēties” ar sekundes miljardo daļu. Ja vilciens sasniedz 99,999% gaismas ātrumu, vienā gadā vilciena pārvadājumā jūs varat ceļot divsimt divdesmit trīs gadus nākotnē.
Faktiski hipotētiski nākotnes ceļojumi nākotnē ir balstīti uz šo ideju, apžēlojiet tautoloģiju. Bet kā ir ar pagātni? Vai jūs varat pagriezt laiku atpakaļ?
Pagaidu ceļojums pagātnē
Mēs noskaidrojām, ka ceļojums nākotnē notiek vienmēr. Zinātnieki to ir pierādījuši eksperimentāli, un ideja ir Einšteina relativitātes teorijas pamatā, kurai šogad aprit 100. Ir pilnīgi iespējams pāriet nākotnē, vienīgais jautājums ir "cik ātri"? Ja runa ir par ceļošanu atpakaļ laikā, atbilde ir jāskatās uz nakts debesīm.
Piena ceļa galaktika ir aptuveni 100 000 gaismas gadu plata, kas nozīmē, ka gaismai no tālām zvaigznēm jābrauc tūkstošiem un tūkstošiem gadu, pirms tā sasniedz Zemi. Noķeriet šo gaismu, un būtībā jūs vienkārši ielūkosities pagātnē. Kad astronomi mēra kosmisko mikroviļņu starojumu, viņi ieskatās kosmosā, kā tas bija pirms 10 miljardiem gadu. Bet tas vēl nav viss.
Einšteina relativitātes teorijā nekas neliedz iespēju ceļot uz pagātni, bet ļoti iespējamā pogas esamība, kas jūs varētu atgriezt vakar, pārkāpj cēloņsakarības likumu vai cēloni, vai sekas. Kad kaut kas notiek Visumā, notikums ģenerē jaunu bezgalīgu notikumu ķēdi. Cēlonis vienmēr ir dzimis pirms efekta. Iedomājieties pasauli, kurā upuris mirtu, pirms lode atsitās pret viņas galvu. Tas ir realitātes pārkāpums, taču, neskatoties uz to, daudzi zinātnieki neizslēdz iespēju ceļot uz pagātni.
Piemēram, tiek uzskatīts, ka pārvietošanās ātrāk nekā gaismas ātrums var atgriezties pagātnē. Ja laiks palēninās, objektam tuvojoties gaismas ātrumam, vai šīs barjeras pārrāvums var pagriezt laiku atpakaļ? Protams, tuvojoties gaismas ātrumam, aug arī objekta relativistiskā masa, tas ir, tas tuvojas bezgalībai. Šķiet neiespējami paātrināt bezgalīgu masu. Teorētiski šķēru ātrums, tas ir, ātruma deformācija kā tāda, var maldināt universālo likumu, bet pat tas prasīs kolosālas enerģijas izmaksas.
Ko darīt, ja laika ceļojums uz nākotni un pagātni ir atkarīgs ne tik daudz no mūsu pamatzināšanām par kosmosu, bet gan vairāk no esošajām kosmiskajām parādībām? Apskatīsim melno caurumu.
Melnie caurumi un Kerra gredzeni
Orbīta apkārt melnajam caurumam ir pietiekami gara, un gravitācijas laika dilatācija iemetīs jūs nākotnē. Bet ko tad, ja jūs tieši iekritīsit šī kosmiskā monstra žokļos? Mēs jau esam rakstījuši par to, kas notiks, iegrimstot melnajā caurumā, taču mēs nepieminējām tik eksotisku melno caurumu dažādību kā Kerras gredzens. Vai Kerijas melnais caurums.
1963. gadā Jaunzēlandes matemātiķis Rijs Kerrs ierosināja pirmo reālistisko rotējošā melnā cauruma teoriju. Koncepcija ietver neitronzvaigznes - masīvas sabrukušās zvaigznes, piemēram, Sanktpēterburgas lielumā, bet ar Zemes Saules masu. Mēs esam iekļāvuši neitronu caurumus visnoslēpumaināko objektu sarakstā Visumā, nosaucot tos par magnātiem. Kerrs teorēja, ka, ja mirstošā zvaigzne sabruks neitronu zvaigžņu rotējošajā gredzenā, to centrbēdzes spēks neļaus tām kļūt par singulāritāti. Un tā kā melnajam caurumam nebūs singularitātes punkta, Kerrs saprata, ka būs iespējams iekļūt iekšā, nebaidoties, ka centrā to var sagraut smagums.
Ja pastāv Kerras melnie caurumi, mēs varētu tos iziet un iziet baltajā caurumā. Tas ir kā melnā cauruma izpūtējs. Tā vietā, lai iesūktu visu, ko var, baltais caurums, gluži pretēji, izmetīs visu, ko var. Varbūt pat citā laikā vai citā Visumā.
Kerra melnie caurumi joprojām ir teorija, bet, ja tādi pastāv, tie ir sava veida portāli, kas piedāvā ceļojumus vienā virzienā uz nākotni vai pagātni. Un, lai gan ārkārtīgi attīstīta civilizācija varētu attīstīties šādā veidā un ceļot cauri laikam, neviens nezina, kad pazudīs “mežonīgā” Kerras melnais caurums.
Tārpi
Kerra teorētiskie gredzeni nav vienīgais veids, kā, iespējams, "saīsināt" ceļus uz pagātni vai nākotni. Zinātniskās fantastikas filmas - no Star Trek līdz Donnie Darko - bieži risina teorētisko Einšteina-Rozenas tiltu. Jums šie tilti ir labāk pazīstami kā tārpi.
Einšteina vispārējā relativitātes teorija ļauj pastāvēt tārpu caurumiem, jo lielā fiziķa teorija balstās uz telpas-laika izliekumu masas ietekmē. Lai saprastu šo izliekumu, iztēlojieties kosmosa laika audumu kā baltu lapu un salieciet to uz pusēm. Loksnes laukums nemainīsies, pats nedeformēsies, bet attālums starp diviem saskares punktiem acīmredzami būs mazāks nekā tad, kad loksne gulēja uz līdzenas virsmas.
Šajā vienkāršotajā piemērā telpa tiek attēlota kā divdimensiju plakne, nevis četrdimensionāla, kāda tā patiesībā ir (atcerieties ceturto dimensiju - laiku). Hipotētiski tārpi darbojas līdzīgi.
Ātri uz priekšu kosmosā. Masas koncentrācija divās dažādās Visuma daļās telpā varētu radīt sava veida tuneli. Teorētiski šis tunelis savienos divus dažādus telpas-laika kontinuuma segmentus savā starpā. Protams, ir pilnīgi iespējams, ka dažas fizikālās vai kvantu īpašības neļauj šādiem tārpiem parādīties paši. Nu, vai arī viņi piedzimst un tūlīt pazūd, būdami nestabili.
Pēc Stefana Hawkinga teiktā, tārpu caurumi var pastāvēt kvantu putās, kas ir mazākā barotne Visumā. Pastāvīgi piedzimst un plīst sīki tuneļi, kas īsiem mirkļiem savieno atsevišķas vietas un laikus.
Tārpu caurumi var būt pārāk mazi un īslaicīgi, lai cilvēks varētu pārvietoties, bet kā būtu, ja kādu dienu mēs tos varētu atrast, noturēt, stabilizēt un paplašināt? Ar nosacījumu, ka Hokings atzīmē, ka jūs būsit gatavs atsauksmēm. Ja mēs vēlamies mākslīgi stabilizēt telpas-laika tuneli, mūsu darbības radītais starojums to var iznīcināt, tāpat kā skaņas reversija var sabojāt skaļruni.
Kosmiskās stīgas
Mēs cenšamies izspiest caur melnajiem caurumiem un tārpiem, bet vai ir kāds cits laika pavadīšanas veids, izmantojot teorētisko kosmisko parādību? Ņemot vērā šīs domas, mēs vēršamies pie fiziķa J. Ričarda Gota, kurš 1991. gadā ieskicēja kosmiskās virknes ideju. Kā norāda nosaukums, šie ir hipotētiski objekti, kas varētu būt izveidojušies Visuma attīstības sākumposmā.
Šīs stīgas caurstrāvo visu Visumu, ir plānākas par atomu un ir pakļautas spēcīgam spiedienam. Protams, no tā izriet, ka tie piešķir gravitācijas vilci visam, kas iet netālu no tiem, un tas nozīmē, ka objekti, kas piestiprināti pie kosmiskās stīgas, var ceļot laikā ar neticamu ātrumu. Ja jūs pievelkat divas kosmiskās virknes tuvāk viena otrai vai novietojat vienu no tām blakus melnajam caurumam, varat izveidot tā saucamo slēgto laika līkni.
Izmantojot divu kosmisko virkņu (vai virknes un melnā cauruma) radīto smagumu, kosmosa kuģis teorētiski varētu sevi nosūtīt atpakaļ laikā. Lai to izdarītu, jums vajadzētu izveidot cilpu ap kosmiskajām stīgām.
Starp citu, par kvantu stīgām šobrīd tiek karsti diskutēts. Gots paziņoja, ka, lai ceļotu atpakaļ laikā, vajadzētu cilpas ap virkni, kas satur pusi no visas galaktikas masas enerģijas. Citiem vārdiem sakot, puse no atomiem galaktikā būtu jāizmanto kā degviela jūsu laika mašīnai. Nu, kā visi zina, jūs nevarat atgriezties laikā, pirms pati mašīna tika izveidota.
Turklāt pastāv arī pagaidu paradoksi.
Laika ceļojuma paradoksi
Kā jau teicām, ideju par ceļošanu laikā nedaudz aizēno cēloņsakarības likuma otrā daļa. Cēlonis ir spēkā, vismaz mūsu Visumā, kas nozīmē, ka tas var sagraut pat visizdomātākos laika ceļojuma plānus.
Sākumā iedomājieties, ja jūs ceļojat 200 gadus atpakaļ laikā, jums parādīsies ilgi pirms jūsu dzimšanas. Padomā par to uz brīdi. Kādu laiku efekts (jūs) pastāvēs pirms cēloņa (jūsu dzimšanas).
Lai labāk saprastu, ar ko mēs nodarbojamies, apsveriet slavenā vectēva paradoksu. Jūs esat slepkava laika ceļojumos, jūsu mērķis ir vectēvs. Jūs līst caur tuvējo slieku caurumu un ejat līdz dzīvajam 18 gadus vecajam tēva tēva versijai. Jūs paceļat savu pistoli, bet kas notiek, kad velkat sprūdu?
Padomā par to. Jūs vēl neesat dzimis. Pat tavs tēvs vēl nav dzimis. Ja jūs nogalināsit savu vectēvu, viņam nebūs dēla. Šis dēls jūs nekad nedzemdēs, un jūs nevarat ceļot atpakaļ laikā ar asiņainu uzdevumu. Un jūsu prombūtne nekādā gadījumā neizvilks sprūdu, tādējādi noliedzot visu notikumu ķēdi. Mēs to saucam par nesavienojamu iemeslu cilpu.
Alternatīvi apsveriet secīgas cēloņsakarības ideju. Lai arī tas liek aizdomāties, tas teorētiski novērš laicīgos paradoksus. Pēc fiziķa Pola Deivisa domām, šāda cilpa izskatās šādi: matemātikas profesors nonāk nākotnē un nozog sarežģītu matemātikas teorēmu. Tad viņš to piešķir spožākajam studentam. Pēc tam daudzsološais students aug un mācās, lai kādu dienu kļūtu par cilvēku, no kura profesors reiz nozaga teorēmu.
Turklāt ir vēl viens laika ceļojuma modelis, kas, ticot pie paradoksāla notikuma iespējas, ietver varbūtības sagrozīšanu. Ko tas nozīmē? Atkal atgriezīsimies jūsu vectēva slepkavas kurpēs. Šoreiz ceļojuma modelis praktiski var nogalināt jūsu vectēvu. Jūs varat vilkt sprūdu, bet lielgabals nešaudīs. Putns īstajā brīdī čīkstēs vai notiks kaut kas cits: kvantu svārstības novērsīs paradoksālas situācijas rašanos.
Un visbeidzot - pats interesantākais. Nākotne vai pagātne, uz kuru dodaties, var vienkārši pastāvēt paralēlajā Visumā. Iedomāsimies to kā atdalīšanas paradoksu. Jūs varat iznīcināt visu, ko vēlaties, bet tas nekādā veidā neietekmēs jūsu mājas pasauli. Jūs nogalināsit savu vectēvu, bet nepazudīsit - iespējams, ka cits “tu” pazudīs paralēlajā pasaulē, vai scenārijs notiks pēc paradoksu paraugiem, kurus mēs jau esam apsvēruši. Tomēr ir iespējams, ka šis laika ceļojums būs vienreizējs ceļojums un jūs nekad nevarēsit atgriezties mājās.
Vai jūs esat pilnīgi sajaukušies? Laipni lūdzam laika ceļojumu pasaulē.
Iļja Khel