Fizyk: podróże w czasie tylko w przyszłość, powrót do przeszłości wątpliwy

Pytanie, które wielu z nas nosi w sobie, brzmi: dokąd pojechałbyś, gdybyś miał wehikuł czasu?

REKLAMA

REKLAMA

Przekręciłbyś pokrętło wstecz jak Marty McFly i zaryzykowałbyś sabotowanie własnej przyszłości? Zanim zaczniesz się pakować, fizyk ma wieści, które mogą popsuć kilka filmów Marvela: być może da się podróżować tylko w jedną stronę – i nie jest to przeszłość.

Hongsheng Zhang, badacz z Uniwersytetu w Jinanie w Chinach, pokazał, że w szerokiej klasie teoretycznych wszechświatów podróż do własnej przeszłości jest niemożliwa.

Cały wywód opiera się na jednym fakcie. W teorii względności kierunek rozchodzenia się światła nigdy nie może być prostopadły do kierunku, w jakim obiekt porusza się w czasie.

Wyobraź sobie czasoprzestrzeń pociętą na warstwy, po których może poruszać się samo światło. Wszystko, co przemieszcza się wolniej lub szybciej niż światło, musi przecinać te powierzchnie w tym samym kierunku – jak ktoś, kto wspina się po schodach, z których nie da się zejść w dół.

Jeśli możesz tylko iść w górę, nigdy nie wrócisz na stopień, z którego wystartowałeś.

Ten argument nie wymaga egzotycznej materii, efektów kwantowych ani założeń co do tego, czym wypełniony jest wszechświat. „Cała treść to księgowość kierunków” – powiedział Zhang portalowi ScienceAlert.

Dwie furtki

Fizycy nazywają podróże w przeszłość „zamkniętymi krzywymi czasopodobnymi”: są to trasy w czasoprzestrzeni, które wracają do dokładnie tego samego miejsca i momentu, w którym się zaczęły. Równania Einsteina dopuszczają je w kilku scenariuszach, na przykład w pobliżu jądra wirującej czarnej dziury.

Co ważne, badania Zhanga (źródło w Angielski) – które czekają jeszcze na recenzję – pokazują też dokładnie, jak wehikuł czasu mógłby umożliwić podróż w przeszłość, i twierdzą, że są tylko dwa sposoby.

Pierwszy to skręt. Wyobraź sobie promienie światła, które zamiast biec równolegle, skręcają spiralnie wokół siebie jak włókna liny. W takiej sytuacji gładkie powierzchnie światła nie mogą się utworzyć, więc nie ma jednoznacznej „klatki schodowej”, która zmuszałaby cię do wspinaczki w górę.

Tak dzieje się w pobliżu centrum wirującej czarnej dziury. Teoria Einsteina mówi, że wirująca masa wciąga w ruch przestrzeń i czas wokół siebie – efekt ten zmierzył satelita Gravity Probe B NASA na orbicie Ziemi w 2011 roku. Blisko jądra czarnej dziury to „wleczenie” jest tak silne, że ruch „naprzód w czasie” zakrzywia się w okrąg.

Podróżnik podążający taką pętlą widziałby, jak jego zegar tyka do przodu jak zwykle, ale jego trasa doprowadziłaby go z powrotem do chwili, w której wyruszył. Fizyk Brandon Carter pokazał w 1968 roku, że takie pętle istnieją wewnątrz wirujących czarnych dziur.

Drugi sposób zależy od kształtu samego wszechświata. Schody mogą być zbudowane idealnie, ale poprowadzone wokół budynku tak, że najwyższy stopień prowadzi prosto z powrotem na najniższy – jak na niemożliwych schodach z rysunków Eschera. Wciąż się wspinasz, a mimo to kończysz tam, skąd wyruszyłeś. Większość wehikułów czasu projektowanych przez fizyków na papierze, w tym tych opartych na tunelach czasoprzestrzennych, korzysta z tej sztuczki.

Twierdzenie ma swoje ograniczenia, co Zhang sam przyznaje.

„Nie mówi nam ono, czy natura w ogóle dopuszcza takie konstrukcje. To wciąż otwarte zagadnienie i pytanie, na które najbardziej chciałbym poznać odpowiedź” – wyjaśnił Zhang w rozmowie z ScienceAlert (źródło w Angielski).

Kierunek: jutro

Podróże w przyszłość są za to dobrze ugruntowane. Einstein pokazał, że bardzo szybki ruch lub przebywanie w silnym polu grawitacyjnym spowalnia twój zegar względem zegarów innych. Według Europejskiej Agencji Kosmicznej astronauci z Międzynarodowej Stacji Kosmicznej wracają na Ziemię o kilka tysięcznych sekundy młodsi, niż by byli bez takiej podróży.

To badanie nie rozstrzyga, czy nasz własny wszechświat dopuszcza podróż w przeszłość.

Na razie jednak każdy, kto planuje taką wyprawę, powinien raczej pakować się na jutro niż na wczoraj... chyba że ma Kamień Czasu.