האפשרויות המדעיות של מסע בזמן

סיפורים הנוגעים לנסיעות אל העבר והעתיד תפסו את דמיוננו זה מכבר, אך השאלה אם הזמן טיול אפשרי הוא קוצני שמגיע ממש ללב ההבנה למה מתכוונים הפיזיקאים כשהם משתמשים במילה "זמן."

הפיזיקה המודרנית מלמדת אותנו שהזמן הוא אחד ההיבטים המסתוריים ביותר ביקום שלנו, אם כי בהתחלה הוא עשוי להיראות פשוט. איינשטיין חולל מהפכה בהבנתנו את המושג, אך אפילו מתוך הבנה מתוקנת זו, ישנם מדענים שעדיין מהרהרים בשאלה האם או לאהזמן קיים למעשה או שמא מדובר בסתם "אשליה עקשנית בעקשנות" (כפי שאינשטיין כינה זאת פעם). עם זאת, מה שלא יהיה הזמן, פיזיקאים (וסופרי ספרות) מצאו כמה דרכים מעניינות לתמרן אותה כדי לשקול לחצות אותה בדרכים לא שגרתיות.

אם כי מוזכר ב H.G. Wells ' מכונת הזמן (1895), המדע בפועל של מסע בזמן לא התרחש רק לפני המאה העשרים, כתופעת לוואי של אלברט איינשטייןהתיאוריה של תורת היחסות הכללית (שפותחה בשנת 1915). היחסות מתארת ​​את המרקם הפיזי של היקום במונחים של זמן מרחב 4-ממדי, אשר כולל שלושה ממדים מרחביים (למעלה / למטה, שמאל / ימין, קדמי / אחורי) יחד עם ממד זמן אחד. תחת תיאוריה זו, שהוכחה על ידי ניסויים רבים במהלך המאה הקודמת, כוח המשיכה הוא תוצאה של כיפוף של מרחב זה בתגובה לנוכחות החומר. במילים אחרות, בהינתן תצורה מסוימת של חומר, ניתן לשנות את מרקם היקום בפועל של היקום בדרכים משמעותיות.

אחת התוצאות המדהימות של תורת היחסות היא שתנועה יכולה לגרום להבדל באופן שחולף הזמן, תהליך המכונה התרחבות הזמן. זה בא לידי ביטוי באופן דרמטי ביותר בקלאסיקה פרדוקס תאומים. בשיטה זו של "מסע בזמן", תוכלו לעבור אל העתיד מהר מהרגיל, אך אין ממש דרך חזרה. (יש חריג קל, אך יותר מכך בהמשך המאמר.)

בשנת 1937 פיסיקאי סקוטי ו. י. ואן סטוקום השתמש לראשונה בתורת היחסות הכללית באופן שפתח את הדלת למסע בזמן. על ידי יישום משוואת היחסות הכללית על סיטואציה עם גליל ארוך וסיבוב עד אינסוף (סוג של עמוד המספרה האינסופי). הסיבוב של אובייקט כה מסיבי יוצר למעשה תופעה המכונה "גרירת מסגרת", שהיא למעשה גוררת איתו רווח זמן. ואן סטוקום מצא שבמצב זה, אתה יכול ליצור נתיב בחלל 4 ממדי שהתחיל והסתיים באותה נקודה - משהו שנקרא עקומה דמוית זמן סגורה - וזו התוצאה הפיזית המאפשרת נסיעה בזמן. אתה יכול לצאת לספינת חלל ולנסוע בשביל שיחזיר אותך לאותו הרגע שבו התחלת.

למרות תוצאה מסקרנת, זה היה מצב מבויס למדי, כך שלא באמת היה חשש גדול מכך. עם זאת, פרשנות חדשה עמדה להתקרב, דבר שהיה הרבה יותר שנוי במחלוקת.

בשנת 1949 המתמטיקאי קורט גודל - חבר של איינשטיין ועמיתו בפרינסטון המכון לחקר מתקדם באוניברסיטה - החליט להתמודד עם מצב בו היקום כולו נמצא מסתובב. בפתרונות של גודל, המשוואות למעשה הותרו לנסוע בזמן אם היקום מסתובב. יקום מסתובב יכול עצמו לתפקד כמכונת זמן.

כעת, אם היקום מסתובב, היו דרכים לזהות אותו (קרני אור היו מתכופפות, למשל, אם היקום כולו הסתובב), ועד כה העדויות חזקות להפליא שאין סוג אוניברסלי סיבוב. אז שוב, פסילת זמן פוסלת על ידי קבוצת התוצאות הספציפית הזו. אך העובדה היא שדברים ביקום מסתובבים וזה שוב פותח את האפשרות.

בשנת 1963, המתמטיקאי הניו זילנדי רוי קר השתמש במשוואות השדה כדי לנתח מסתובב חור שחור, קרא חור שחור של קר וגילה שהתוצאות מאפשרות דרך דרך א חור תולעת בתוך החור השחור, חסר את הייחודיות במרכז, וממציא את הקצה השני. תסריט זה מאפשר גם עקומות דמויות-זמן סגורות, כפי שהבין הפיזיקאי התאורטי קיפ תורן שנים לאחר מכן.

בתחילת שנות השמונים, בזמן שקרל סייגן עבד על הרומן שלו משנת 1985 איש קשרהוא פנה אל קיפ תורן בשאלה על הפיזיקה של מסע בזמן, מה שיצר השראה לתורן לבחון את מושג השימוש בחור שחור כאמצעי מסע בזמן. יחד עם הפיזיקאי סונג-וון קים, ת'ורן הבין שאתה יכול (בתיאוריה) לקבל שחור חור עם חור תולעת המחבר אותו לנקודה אחרת בחלל המוחזקת על ידי סוג שלילי אנרגיה.

אבל רק בגלל שיש לך חור תולעת לא אומר שיש לך מכונת זמן. עכשיו, נניח שאתה יכול להזיז קצה אחד של חור התולעת ("הקצה המטלטל). אתה מציב את הקצה המטלטל על חללית ויורה אותו לחלל כמעט ליד השטח מהירות האור. התרחבות הזמן בועטת, והזמן שחווה הקצה המטלטל הוא הרבה פחות מהזמן שחווה הקצה הקבוע. בואו נניח שאתה מעביר את הקצה המטלטל 5,000 שנה לעתיד כדור הארץ, אך הסוף המטלטל "מתיישן" רק 5 שנים. אז אתה עוזב בשנת 2010 לספירה, נגיד, ומגיע לשנת 7010 לספירה.

עם זאת, אם תיסעו דרך המטלטלין, תוכלו למעשה לצאת מהקצה הקבוע בשנת 2015 לספירה (מאז חלפו 5 שנים על כדור הארץ). מה? איך זה עובד?

ובכן, העובדה היא ששני קצוות חור התולעת קשורים זה לזה. לא משנה עד כמה הם רחוקים זה מזה, בחלל החלל, הם עדיין "כמעט" זה בזה. מכיוון שהקצה המטלטל מבוגר רק בחמש שנים מאשר כשהוא עזב, מעבר זה יחזיר אותך לנקודה הקשורה לחור התולעת הקבוע. ואם מישהו משנת 2015 לספירה כדור הארץ עובר דרך חור התולעת הקבוע, הוא היה יוצא בשנת 7010 לספירה מחור התולעת הזזה. (אם מישהו עבר דרך חור התולעת בשנת 2012 לספירה, הוא היה בסופו של דבר בחללית אי שם באמצע הטיול וכן הלאה.)

למרות שזה התיאור הגיוני ביותר של מכונת זמן, עדיין קיימות בעיות. איש אינו יודע אם קיימים חורי תולעת או אנרגיה שלילית, וגם לא כיצד להרכיבם בדרך זו אם הם קיימים. אבל זה אפשרי (בתיאוריה).