Călătoria în timp ar putea deveni realitate?
De la romanul Mașina timpului până la filmul Interstellar, trecând prin opera lui Isaac Asimov și trilogia Înapoi în viitor, culturii populare îi place să revizuiască periodic mitul deplasării temporale, deși legile implacabile ale termodinamicii fac călătoria în timp dificil de imaginat.
În fiecare moment, există o ramificație a viitorurilor posibile, care există toate în paralel unele cu altele. Deci, când vorbim despre întoarcerea în trecut, una dintre întrebările pe care le ridică este: mă întorc în trecut în același univers în care mă aflu în prezent, sau pot călători în alt univers paralel?
Deși pare o tentație la care nu ai putea rezista, morala oricărei cărți, a fiecărei povești care implică o călătorie în trecut este: ar fi mai bine să nu faci asta. Poate că ar fi mai bine să-ți accepti viața așa cum este, pentru că este cu adevărat foarte periculos să schimbi lucrurile.
De la Epopeea lui Ghilgameș, la legenda arthuriană, avem adesea figura marelui adormit, așadar, a cuiva care va adormi timp de 200, 300 de ani și care va vedea cum lumea se schimbă între timp. Avem multe exemple de călătorii în spațiu chiar înainte de a exista nave spațiale, dar călătoria în trecut, se pare că înainte de Einstein, nu era aproape nimic. Cu toate acestea, Einstein nu ne face posibil acest lucru, dar contribuie la dezvoltarea fanteziei întoarcerii în trecut, spunându-ne în ce măsură concepția noastră despre timp a fost poate prea simplistă sau eronată. Deci, deschide această posibilitate, care este foarte modernă, și care nu este chiar atât de rea pentru secolul al XX-lea.
Ceea ce a lansat Einstein, în cultura populară, cu cele două teorii ale relativității, este ideea că timpul este relativ, că măsurarea distanțelor este de asemenea relativă și cauzalitatea – deci un eveniment care are loc înaintea altuia – depinde de observator. Pentru doi observatori, dintre care unul este în repaus, iar celălalt în mișcare cu viteză mare, fulgerele și tunetele pot fi inversate în anumite situații. Această reconsiderare a cauzalității datează de fapt de la Einstein. De aici cultura populară a înțeles un pic consecințele relativității generale și ale relativității restrânse.
Conceptul de călătorie în timp a captivat cititorii și iubitorii de film de multe decenii. Dar, dacă această idee i-a fascinat pe oameni, nimeni nu a putut să o transforme în realitate. Și da, este un vis puțin prea departe de realitate… Dar într-un moment în care știința continuă să depășească limitele posibilului, știm măcar, teoretic, ce ar putea implica călătoria în timp?
Cum funcționează?
Oricât de surprinzător ar părea, modul în care funcționează timpul rămâne un mister pentru fizicieni. Deocamdată pare posibil să călătorim în viitor, din moment ce ne grăbim într-acolo în fiecare zi.
Dar când vine vorba de întâlnirea cu stră-stră-străbunicii noștri atunci când călătorești în trecut, pare fie extrem de dificil, fie aproape complet imposibil.
Albert Einstein și teoria relativității
Albert Einstein a jucat un rol esențial în înțelegerea noastră actuală a călătoriei în timp. Într-adevăr, teoria sa a relativității descrie spațiul, timpul, masa și gravitația.
Pentru Einstein, timpul este relativ. Unul dintre principalele rezultate ale relativității este faptul că scurgerea timpului nu este constantă. Timpul poate accelera sau încetini, în funcție de circumstanțe.
Timpul este relativ
Faptul că timpul poate accelera sau încetini este punctul în care conceptul de călătorie în timp intră în joc, cu implicații în lumea reală.
Viteza luminii
Cu cât mergi mai repede, cu atât timpul încetinește, dar pentru ca efectul să fie vizibil, ar trebui să călătorești cu viteza luminii.
Forța gravitațională
La fel, timpul trece mai lent într-un câmp gravitațional intens, de exemplu într-o gaură neagră.
Paradox amuzant
Conform teoriei relativității generale, creșterea valorii câmpului gravitațional încetinește curgerea timpului.
Atracția pământului este mai puternică la nivelul picioarelor, care deci îmbătrânesc mai încet decat capul! Altfel spus, capul îmbătrânește mai repede decât picioarele. Cu cât un obiect este mai aproape de originea câmpului gravitațional (adică de centrul planetei), cu atât timpul trece mai lent pentru el.
Sateliții GPS
Pentru noi, zilnic, efectele relativiste ale timpului sunt prea subtile pentru a fi percepute. Dar ele afectează de fapt sateliții utilizați pentru sistemul de poziționare globală (GPS).
Reglarea ceasurilor
Ceasurile de pe cer ticăie mai repede decât ceasurile de pe pământ, așa că cele de pe cer trebuie reajustate constant pentru a le asigura acuratețea. Dacă nu, aplicația cartografică ar putea fi inexactă cu aproximativ 10 km pe zi!
Călătoria în viitor
Relativitatea înseamnă că este posibil să călătorești în viitor. Fie că ai călători cu viteza luminii sau ai petrece timp într-un câmp gravitațional intens, ai experimenta un timp subiectiv relativ scurt.
Pe de altă parte, în restul universului ar trece decenii sau secole. Deci, când te vei întoarce, vei fi mai departe în viitor decât vremea în care ai trăit. Ciudat, nu?
Călătoria în trecut
Relativitatea deschide anumite uși pentru a călători în trecut, dar pentru moment nu au depășit stadiul teoriei.
Relativitatea generală sugerează că o geometrie adecvată a spațiu-timpului sau anumite tipuri de mișcare în spațiu pot permite călătoria în timp dacă aceste geometrii sau mișcări ar fi posibile. Posibilitatea curbelor închise în timp (linii ale universului care formează bucle închise în spațiu), precum spațiu-timpul Gödel, pentru care există soluții la ecuațiile relativității generale, ar permite călătoria în trecut, dar plauzibilitatea soluțiilor este nesigură.
Teoria buclei închise
Un studiu publicat în 1949 de Kurt Gödel propunea o buclă de timp închisă, o cale în care spațiul și timpul se înfășoară în jurul lor înșiși, care ar putea face posibilă călătoria în trecut.
Dar problema majoră cu această teorie este că nu există o buclă închisă în univers. Este teorie pură.
Fără dovada existenței unei bucle închise, nu există nicio modalitate de a o recrea. Emily Adlam, filozof la Universitatea Chapman din California, spunea: „Chiar dacă am avea puteri tehnologice mult mai mari decât le avem acum, pare puțin probabil să reușim să creăm în mod voluntar bucle de timp închise.”
Pentru călătoria în timp este necesară o deplasare mai rapidă decât viteza luminii, ca în cazul corzilor cosmice, a găurilor de vierme și a metricii Alcubierre. Hawking a formulat conjenctura protecției cronologice, sugerând că legile fundamentale ale naturii împiedică călătoria în timp, dar o decizie clară se poate lua numai într-o teorie complet unificată a gravitației cuantice.
Corzile cosmice
În 1991, fizicianul Richard Gott a propus teoria conform căreia o astfel de buclă închisă ar fi posibilă dacă ar exista două „corzi cosmice” care se mișcă una pe lângă cealaltă în direcții opuse.
Numai că aceste corzi nu există… Și ele sunt ipotetice, unele teorii crezând că ele au format chiar începutul universului.
Găurile de vierme
Un alt fenomen aparent permis de relativitate este cel al găurilor de vierme. În teorie, este posibil ca spațiu-timpul să fie pliat ca o foaie de hârtie, ceea ce permite perforarea unui tunel pentru a crea o scurtătură între două puncte foarte îndepărtate, ceea ce este cunoscut sub numele de gaură de vierme.
Găurile de vierme sunt un spațiu-timp ipotetic curbat, permise de ecuațiile câmpului Einstein de relativitate generală. Călătoria în timp este posibilă în acest caz dacă un capăt al găurii de vierme este accelerat la o fracțiune semnificativă a vitezei luminii și apoi adus înapoi în punctul de origine.
Alternativ, se poate folosi o singură intrare a găurii de vierme deplasând-o în câmpul gravitațional al unui obiect care are o gravitație mai mare decât cealaltă intrare și apoi se readuce într-o poziție aproape de cealaltă intrare. În ambele cazuri dilatarea timpului determină ca acel capăt al găurii de vierme care a fost mutat să aibă o vârstă mai mică decât capătul staționar.
Dar din nou, problema vortexurilor este că, deși s-a demonstrat teoretic că ar putea exista, ca posibilitate matematică, întrebarea dacă ele există fizic este o chestiune cu totul diferită.
Câmp gravitațional intens
Iar dacă ar exista găuri de vierme, nu ar avea o durată de viață foarte lungă. Într-adevăr, dacă este vorba de două găuri negre care s-au unit așa cum presupunem, câmpul lor gravitațional intens s-ar prăbuși sub efectul propriei gravitații.
Probleme de dimensiune
O altă problemă: aceste găuri de vierme ar fi microscopice, prea mici pentru a se strecura chiar și o bacterie, deci evident, cu atât mai puțin o persoană.
Energia negativă
Pentru a rezolva problemele de dimensiune și gravitație, ar trebui să existe o cantitate mare de energie negativă în interiorul atomului. Cu toate acestea, energia câmpului atomic trebuie să aibă în ansamblu mai multă energie pozitivă, deci, chiar dacă în el s-ar dezvolta mici buzunare de energie negativă, aceasta nu este o propunere foarte realistă.
Construcția unei găuri de vierme traversabile ar necesita existența unei substanțe cu energie negativă, și o distribuție a energiei care încalcă diferite condiții de energie, dar călătoria în timp ar fi totuși posibilă datorită efectului Casimir în fizica cuantică.
Mecanica cuantică
În timp ce relativitatea descrie comportamentul obiectelor mari, cum ar fi oamenii și galaxiile, mecanica cuantică explică obiectele foarte mici: mai mici decât atomii, adică electronii și fotonii.
Non-localitatea
Mecanica cuantică a dat naștere unor observații ciudate, în special non-localitatea particuleleor cuantice. Chiar și după ce două particule s-au separat, ele rămân conectate într-un mod subtil. O acțiune
asupra uneia dintre ele o poate afecta instantaneu pe cealaltă, indiferent de distanța care le separă. Într-adevăr, o schimbare de stare a unei particule într-o anumită locație poate influența instantaneu cealaltă particulă „încurcată” într-o altă locație.
Este ceea ce Albert Einstein a numit „acțiune fantomă la distanță”. A fost demonstrată experimental de multe ori, dar mulți fizicieni nu sunt satisfăcuți de posibilitatea non-localității.
Una din consecințele non-localității este teleportarea cuantică care reprezintă un transfer de informație. Teleportarea cuantică nu este o formă de transport a unei particule fizice, ci de comunicare.
Într-adevăr, pentru ca efectul să fie instantaneu, informația ar trebui să călătorească mai repede decât viteza luminii, lucru nepermis de teoria relativității, ceea ce încă ni se pare imposibil.
În cazul emiterii unui semnal cu viteza mai mică sau egală cu viteza luminii, transmisia s-a întâmplat înainte de recepție. Dacă viteza este mai mare decât viteza luminii, semnalul este recepționat înainte de a fi trimis. Se poate spune că semnalul s-a deplasat înapoi în timp (antitelefon tahionic).
Prin urmare, dacă am putea comunica instantaneu, am putea trimite mesaje în trecut, dar comunicarea cu viteze superluminice încalcă legea cauzei și efectului.
Cauzalitatea inversă
Ca răspuns, unii fizicieni au propus o altă modalitate de interpretare a experimentelor. Unii propun că atunci când ceva pare instantaneu, de fapt a călătorit în viitor și invers. Aceasta introduce cauzalitatea inversă (sau retrocauzalitatea), adică evenimentele care au loc în viitor au un efect asupra trecutului.
Retrocauzalitatea, sau cauzalitatea inversă, este un concept de cauză și efect în care un efect precede cauza sa în timp și astfel un eveniment ulterior afectează un eveniment anterior.
Dacă acesta este cazul, conceptul nostru liniar al timpului nu este neapărat corect. De fapt, aceasta înseamnă că informațiile din viitor revin întotdeauna în spirală pentru a influența trecutul. Trebuie reținut că această teorie nu este, de asemenea, universal acceptată, unii considerând-o mai controversată decât cea a non-localității…
Concluzie
Pentru a rezuma totul… nu există un răspuns complet! Relativitatea și fizica cuantică nu sunt compatibile între ele, dar ajută la explicarea anumitor aspecte ale universului nostru. S-ar putea să existe o teorie globală, unificatoare, care le leagă, dar încă nu a fost descoperită. Deocamdată, călătoria în timp rămâne de neatins, la fel ca și cele mai misterioase mecanisme ale universului.
© CCC