Fizyk sprowadził podróże w czasie do trzech równań: jeśli czasoprzestrzeń da się podzielić na warstwy światła, każdy podróżnik musi przecinać je w tym samym kierunku, więc żadna podróż nie może zawrócić.
Pytanie, które wielu z nas kiedyś sobie zadawało, brzmi: dokąd poleciałbyś, gdybyś miał maszynę czasu?
REKLAMA
REKLAMA
Wybrałbyś rok 3000, żeby zobaczyć, co stało się z ludzkością? A może cofnąłbyś się jak Marty McFly i ryzykował sabotowanie własnej przyszłości? Zanim zaczniesz się pakować, fizyk ma wiadomość, która może zepsuć kilka filmów Marvela: podróż w czasie może być tylko w jedną stronę i nie jest to przeszłość.
Hongsheng Zhang, badacz z Uniwersytetu Jinan w Chinach, pokazał, że w szerokiej klasie teoretycznych wszechświatów podróż do własnej przeszłości jest niemożliwa.
Cały wywód opiera się na jednym fakcie: „światło nigdy nie może być skierowane w bok względem kierunku podróży w czasie”, mówi Zhang.
Wyobraź sobie czasoprzestrzeń pociętą na warstwy, po których może poruszać się samo światło. Wszystko, co porusza się wolniej niż światło, musi przecinać te powierzchnie w tym samym kierunku, jak przy wchodzeniu po schodach, które nigdy nie pozwalają zrobić kroku w dół.
Jeśli możesz tylko iść w górę, nigdy nie wrócisz na stopień, z którego wyruszyłeś.
„W moim artykule stawiam węższe pytanie: kiedy czasoprzestrzeń dopuszcza taką pętlę, a kiedy sama geometria ją wyklucza?” powiedział Zhang w rozmowie z Euronews Next.
Dwa wyłomy w zasadzie
Fizycy nazywają podróże do przeszłości „domkniętymi krzywymi czasopodobnymi”: są to trajektorie w czasoprzestrzeni, które zawracają do dokładnie tego samego miejsca i momentu, w którym się zaczęły.
„Załóżmy, że chcesz uścisnąć dłoń swojemu młodszemu ja”, mówi Zhang. „Żeby to zrobić, potrzebowałbyś drogi w czasoprzestrzeni, która zawija się z powrotem na siebie, nigdy nie przekraczając prędkości światła”.
Równania Einsteina dopuszczają takie ścieżki w kilku szczególnych sytuacjach, na przykład blisko jądra wirującej czarnej dziury.
Co ważne, badania Zhanga (źródło w Angielski), złożone obecnie do recenzji naukowej, pokazują też dokładnie, w jaki sposób maszyna czasu mogłaby obejść ten zakaz. I wychodzą z tego tylko dwie możliwości.
Pierwsza to skręt. Wyobraź sobie promienie światła, które zamiast biec równolegle, spiralnie oplatają się wokół siebie jak włókna liny. W takiej sytuacji gładkie powierzchnie światła nie mogą powstać, więc nie ma „klatki schodowej”, która zmuszałaby cię do wchodzenia w górę.
Tak dzieje się w pobliżu centrum wirującej czarnej dziury. Teoria Einsteina mówi, że wirująca masa wlecze za sobą przestrzeń i czas, a blisko jądra czarnej dziury ten efekt jest tak silny, że ruch „naprzód w czasie” wykrzywia się w okrąg.
Podróżnik, który podążałby taką pętlą, widziałby swój zegar tykający normalnie do przodu, 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.
Zhang podkreśla jednak, że sam skręt nie jest winny. „Skręt sam w sobie nie tworzy domkniętej krzywej. On jedynie unieważnia mój argument” – mówi Zhang. „Skręt jest wszędzie we wszechświecie i, o ile wiemy, jest nieszkodliwy”.
Drugi czynnik to kształt samego wszechświata. Schody mogą być zbudowane idealnie, ale mogą też okrążać budynek tak, że najwyższy stopień prowadzi prosto z powrotem na najniższy, jak na niemożliwych schodach z rysunków Eschera. Wchodzisz wciąż w górę, a i tak kończysz tam, skąd wyruszyłeś. Większość maszyn czasu projektowanych na papierze przez fizyków, w tym tych zbudowanych z tuneli czasoprzestrzennych, wykorzystuje właśnie tę sztuczkę.
Fizycy nazywają ten wyłom topologią i Zhang uważa, że to ją warto obserwować. „Wyłom, który może mieć znaczenie, to topologia. I właśnie on wydaje się najmniej prawdopodobny bez celowego inżynierowania” – mówi Zhang.
Cel: jutro
Podróże w przyszłość są natomiast dobrze opisane. Einstein pokazał, że bardzo szybki ruch lub przebywanie w silnym polu grawitacyjnym spowalnia twój zegar względem zegarów innych ludzi. Według Europejskiej Agencji Kosmicznej astronauci wracający z półrocznej misji na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej są młodsi o około pięć tysięcznych sekundy, niż byliby, gdyby zostali na Ziemi.
Zhang mocno podkreśla granice swoich wniosków. „To nie jest twierdzenie, że podróże w czasie są niemożliwe” – mówi.
Na razie jednak lepiej spakować się na jutro niż na wczoraj... chyba że masz Kamień Czasu, oczywiście.