Fizyk sprowadził zagadnienie podróży w czasie do trzech linijek dowodu: jeśli czasoprzestrzeń da się podzielić na warstwy światła, każdy podróżnik przechodzi przez nie w tym samym kierunku, więc żadna podróż nie może zawrócić wstecz.
Wielu z nas zadało sobie kiedyś pytanie: dokąd byśmy się udali, gdybyśmy mieli machinę czasu?
REKLAMA
REKLAMA
Czy polecielibyście w rok 3000, żeby zobaczyć, co stało się z ludzkością? A może, jak Marty McFly, przekręcilibyście pokrętło wstecz i zaryzykowali, że pokrzyżujecie własną przyszłość? Zanim jednak zaczniecie się pakować, fizyk ma wiadomość, która może popsuć kilka filmów Marvela: podróż może być możliwa tylko w jedną stronę – i nie jest to przeszłość.
Hongsheng Zhang, badacz z Uniwersytetu w 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 wskazywać w bok względem kierunku, w którym podróżujemy w czasie” – mówi Zhang.
Wyobraźmy 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 wspinacz po schodach, z których nie da się zejść w dół.
Jeśli można tylko iść w górę, nigdy nie wrócimy na stopień, z którego wystartowaliśmy.
„Mój artykuł stawia węższe pytanie: kiedy czasoprzestrzeń dopuszcza taką pętlę, a kiedy sama geometria ją wyklucza?” – powiedział Zhang w rozmowie z Euronews Next.
Dwie furtki
Fizycy nazywają podróże w przeszłość „zamkniętymi krzywymi czasopodobnymi” – są to drogi w czasoprzestrzeni, które wracają do tego samego miejsca i momentu, w którym się zaczęły.
„Załóżmy, że chcielibyście uścisnąć dłoń młodszemu sobie” – mówi Zhang. „Żeby to zrobić, potrzebowalibyście drogi w czasoprzestrzeni, która zawija się sama na siebie, nigdy nie przekraczając prędkości światła”.
Równania Einsteina dopuszczają takie ścieżki w kilku scenariuszach, na przykład w pobliżu jądra wirującej czarnej dziury.
Co ważne, badania Zhanga (źródło w Angielski), które trafiły do recenzji, pokazują też dokładnie, w jaki sposób maszyna czasu mogłaby ten zakaz obejść – i że są na to tylko dwa sposoby.
Pierwszy to skręt. Wyobraźmy sobie promienie światła, które zamiast biec równolegle, spiralnie oplatają się wokół siebie jak pasma liny. W takiej sytuacji gładkie powierzchnie światła nie mogą się uformować, więc nie ma schodów, po których bylibyśmy zmuszeni cały czas iść w górę.
Tak dzieje się w pobliżu środka wirującej czarnej dziury. Teoria Einsteina mówi, że obracająca się masa „wlecze” za sobą przestrzeń i czas, a blisko rdzenia czarnej dziury to wleczenie jest tak silne, że ruch „naprzód w czasie” wygina się w okrąg.
Podróżnik, który podążałby po takim okręgu, widziałby swój zegar tykający normalnie do przodu, a jednak jego wędrówka doprowadziłaby go z powrotem do chwili startu. Fizyk Brandon Carter już w 1968 roku pokazał, że takie pętle istnieją wewnątrz wirujących czarnych dziur.
Zhang podkreśla jednak, że sam skręt nie jest winowajcą. „Sam skręt nie wytwarza zamkniętej krzywej. Jedynie obala mój argument” – wyjaśnia. – „Skręt występuje wszędzie we wszechświecie i, o ile wiemy, jest nieszkodliwy”.
Drugi czynnik to kształt samego wszechświata. Schody mogą być zbudowane poprawnie, ale mogą okrążać budynek tak, że ostatni stopień prowadzi prosto na pierwszy – jak na niemożliwych schodach z grafik Eschera. Ciągle się wspinamy, a mimo to wracamy tam, skąd wyszliśmy. Większość maszyn czasu, które fizycy zaprojektowali na papierze, w tym te oparte na tunelach czasoprzestrzennych, korzysta właśnie z tej sztuczki.
Fizycy nazywają tę furtkę topologią i to ją Zhang uważa za kluczową. „Furtką, która może mieć znaczenie, jest topologia – i właśnie ona wydaje się najmniej prawdopodobna, by pojawiła się bez celowego zaprojektowania” – mówi Zhang.
Kierunek: jutro
Podróże w przyszłość są natomiast dobrze ugruntowane. Einstein pokazał, że bardzo szybki ruch albo przebywanie w silnym polu grawitacyjnym spowalnia nasz zegar względem zegarów innych osób. Astronauci wracający po sześciu miesiącach z pokładu Międzynarodowej Stacji Kosmicznej są – według Europejskiej Agencji Kosmicznej – młodsi o około pięć tysięcznych sekundy, niż by byli, gdyby zostali na Ziemi.
Zhang mocno podkreśla jednak ograniczenia swoich analiz. „To nie jest twierdzenie, że podróże w czasie są niemożliwe” – zaznacza.
Na razie więc lepiej pakować się na jutro niż na wczoraj… chyba że macie Kamień Czasu, rzecz jasna.