In 1895 publiceerde de Engelse sciencefictionschrijver Gerber Wells de roman The Time Machine. Het schetste een origineel idee: op een dag zullen wetenschappers een apparaat maken waarmee je naar het verleden en de toekomst kunt reizen, misschien zelfs de loop van de geschiedenis kunt verstoren. Sindsdien heeft dit idee velen gekweld. En het heeft natuurkundigen al tot een ontdekking geleid die, zonder overdrijving, sensationeel kan worden genoemd.
ALLES IS RELATIEF
De eerste voorwaarden voor de studie van de theoretische mogelijkheid van tijdreizen verschenen nadat Albert Einstein de bepalingen van de speciale en algemene relativiteitstheorie had geformuleerd. De eerste beweerde dat de tijd afhankelijk is van de snelheid van een object: hoe dichter bij de snelheid van het licht, hoe langzamer de tijd stroomt. In de tweede - de afhankelijkheid van tijd van de zwaartekracht: in de buurt van massieve lichamen stroomt de tijd weer langzamer.
Einsteins theorieën zorgden voor een revolutie in de perceptie. Het bleek dat de tijdmachine door de natuur zelf was "geconstrueerd"! Als het schip bijvoorbeeld wordt versneld tot bijna-lichtsnelheden, zal de bemanning worden meegenomen naar de verre toekomst. Om dit effect te illustreren, wordt meestal de "tweelingparadox" gebruikt: een astronaut die terugkeert van een vlucht naar de sterren zal jonger zijn dan zijn tweelingbroer die op aarde is gebleven.
Maar de gevolgen van de algemene relativiteitstheorie zien er veel spectaculairder uit. Het blijkt dat het tijdsverloop kan worden veranderd door de ruimte op vrijwel dezelfde manier te buigen als de zwaartekracht. En als je een speciale ruimtelijke formatie bedenkt en creëert, tegenwoordig een 'wormgat' (of 'wormgat') genoemd, die verre punten in de ruimte met elkaar verbindt, dan wordt het theoretisch mogelijk om de oorzakelijke relatie te verbreken - en bij de uitgang van het 'gat' te staan voordat je daarheen ging …
Einstein zelf ontkende het bestaan van "wormgaten", aangezien deze volgens hem onmiddellijk zouden moeten "instorten". Later bewees de Amerikaanse natuurkundige Kip Thorne echter dat de zogenaamde "exotische materie" (theoretisch materiaal met negatieve energiedichtheid) gebruikt kan worden om "wormgaten" te stabiliseren, maar de onmogelijkheid van zijn bestaan in werkelijkheid is nog door niemand bewezen. Bovendien hebben de Russische wetenschappers Arkady Popov, Sergei Sushkov en Sergei Krasnikov aangetoond dat "exotische materie" in theorie kunstmatig kan worden gegenereerd.
Promotie video:
HET PROBLEEM VAN DE OORZAAK
Het blijkt dat er geen serieuze theoretische obstakels zijn om een tijdmachine te maken. En als het in theorie kan worden gemaakt, zal vroeg of laat iemand zeker weten hoe het in de praktijk kan worden geïmplementeerd. Waarom hebben we tot nu toe geen enkele tijdreiziger gezien die vanuit de toekomst naar ons toe kwam? Of is onze tijd voor hen weinig interessant?
Een van de hypothesen die de afwezigheid van dergelijke reizigers verklaart, is dat tijdreizen onmogelijk is vanwege een schending van oorzaak-gevolgrelaties. De klassieke paradox van de "vermoorde grootvader" kan ter illustratie worden aangehaald. Als, bijvoorbeeld, een tijdreiziger om de een of andere reden zijn grootvader wil vermoorden vóór de conceptie van zijn vader en zijn plan vervult, dan zal hij zelf verdwijnen en … zal hij de grootvader niet kunnen doden. Hetzelfde kan gezegd worden voor elke ernstige inmenging in de zaken van het verleden: verstoring van de causaliteit zal onvermijdelijk het universum vernietigen. Daarom moet de natuur beperkingen opleggen aan dergelijke overtredingen. Dezelfde 'vermoorde grootvader'-paradox kan worden opgelost, op voorwaarde dat er op een gegeven moment iets mis gaat met de agressieve tijdreiziger en hij het moordplan niet kan uitvoeren.
Een andere hypothese werd naar voren gebracht door de beroemde astrofysicus Carl Sagan. Hij geloofde dat de makers van de tijdmachine krachtig genoeg waren om causale verbanden op te sporen, dus hoewel ze in het geheim onder ons zijn, slagen ze erin om met elkaar om te gaan zonder zich te mengen in het historische proces.
HOKING TIJD MACHINE
Om de onmogelijkheid van het bouwen van een tijdmachine te bewijzen, voerde de Amerikaanse natuurkundige Stephen Hawking een grappig experiment uit. Hij plaatste een advertentie in de kranten en drong er bij alle nieuwkomers uit de toekomst op aan om zijn huis te bezoeken op de avond van de komende kerst. Hij ging ervan uit dat in de toekomst iemand zijn uitnodiging zeker zal lezen en hem wil bezoeken, met behulp van een persoonlijke tijdmachine. Maar met Kerstmis kwam niemand naar hem toe … Wat weerhield hem ervan een reis door de tijd te maken? Stephen Hawking gelooft dat er twee mogelijkheden zijn.
De eerste optie is pessimistisch. De tijdmachine zal nooit worden gebouwd, of ze zullen hem bouwen en proberen te gebruiken, waardoor er een soort wereldwijde catastrofe zal plaatsvinden die een einde maakt aan de ontwikkeling van deze technologie. En in feite: berekeningen tonen aan dat om volgens het schema van Kip Thorne in het verleden door te dringen, energieën nodig zijn die vergelijkbaar zijn met de energie van het hele Universum en die zelfs overtreffen. Het is duidelijk dat het onwaarschijnlijk is dat zelfs in de verre toekomst de macht van de beschaving zal stijgen tot de hoogten die controle over dergelijke krachten mogelijk maken.
De tweede optie is optimistisch. De beschaving van de toekomst kan een bepaald lokaal gebied van het universum veranderen, zodat zelfs met het gebruik van minimale energieën tijdreizen binnen dit gebied echt worden. Stephen Hawking noemt zo'n machine 'eindig', dat wil zeggen eindig zowel in ruimte als in tijd. In dit geval zullen de eerste aliens uit de toekomst pas onder ons verschijnen nadat Hawking's wereldwijde tijdmachine is gebouwd en gelanceerd. Maar zoiets hebben we nog niet gedaan. Dienovereenkomstig kun je kalmeren en vandaag niet proberen buitenaardse wezens onder ons te zoeken.
Lloyd's Tijdmachine
Misschien wel de meest verrassende ontdekking werd gedaan door een andere Amerikaanse natuurkundige, Seth Lloyd, die gespecialiseerd is in kwantumcomputers.
Hij leidde de mogelijkheid af om een tijdmachine te construeren door gesloten tijdachtige curven te onderzoeken - wereldlijnen die een materieel deeltje naar zijn beginpunt leiden. In een slim experiment konden Seth Lloyd en zijn collega's kwantumteleportatie gebruiken om de gesloten curve te corrigeren, zodat de toestand van het foton niet in de ruimte, maar in de tijd werd uitgezonden.
Allereerst werd een interessant detail duidelijk: het blijkt dat de kwantumtoestand van een foton die naar het verleden wordt overgebracht in principe geen invloed kan hebben op de huidige toestand, dat wil zeggen dat het natuurlijke verbod op het optreden van de 'vermoorde grootvader'-paradox werd bewezen door directe ervaring. Het succes van het experiment bevestigde dat kwantumtoestanden, die in feite unieke informatie zijn, naar het verleden kunnen worden overgedragen. De informatietijdmachine is gebouwd!
In dit geval doet zich echter een nieuwe paradox voor, die de "onbewezen stelling" wordt genoemd. Seth Lloyd zei het zo. Stel dat iemand een bewijs van een stelling in een leerboek leest en dit bewijs vervolgens terugstuurt naar de wiskundige die het leerboek heeft geschreven, zelfs voordat de stelling zelf verscheen. De wiskundige neemt het bewijs op in een boek dat zijn tegenhanger in de toekomst zal lezen. Vraag: waar kwam het bewijs vandaan? Lloyd lost de paradox op een fantastische manier op: de kwantumwereld is zo ontworpen dat hij alle mogelijke bewijzen van de stelling "bevat", dus degene die in het leerboek verschijnt, wordt vooraf bepaald door de toekomst, niet door het verleden.
Hoe de wetten van de kwantumwereld kunnen worden overgedragen naar de ruimte van grote materiële objecten, weten wetenschappers nog niet. Hier is echter geen bijzondere behoefte aan. Het belangrijkste is dat er een manier is uitgevonden om de barrière van tijd te overwinnen. En op een dag zal de wetenschap de volgende stap zetten - een zender creëren die kan communiceren met het verleden.
Misschien proberen natuurkundigen uit de toekomst al contact met ons op te nemen en ons iets belangrijks te vertellen. Alleen zijn we er nog niet in geslaagd om een ontvanger te bouwen die dergelijke berichten kan decoderen. Zal het lukken? De toekomst zal het leren …
Anton Pervushin