Kaj brati: Kratki odgovori na velika vprašanja je najnovejša knjiga Stephena Hawkinga

2024 Avtor: Malcolm Clapton | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2023-12-17 04:10

Odlomek iz dela velikega znanstvenika o tem, ali je potovanje skozi čas možno.

S potovanjem v času je tesno povezana zmožnost hitrega premikanja z ene točke v prostoru na drugo. Kot sem že rekel, je Einstein pokazal, da je za pospeševanje vesoljskega plovila do skoraj svetlobne hitrosti potreben neskončno močan reaktivni potisk. Torej je edini način za premikanje iz enega dela Galaksije v drugega v razumnem časovnem obdobju ta, da lahko prostor-čas zložimo tako, da nastane majhna cev ali "črvino". Lahko poveže dva dela Galaksije in deluje kot najkrajša pot med njima; lahko letiš sem ter tja in še vedno ujameš vse svoje prijatelje žive. Takšne "črvine" so resno obravnavali kot priložnost, ki je na voljo civilizaciji prihodnosti. Če se vam v nekaj tednih uspe preseliti iz enega dela Galaksije v drugega, se lahko vrnete skozi drugo "luknjo" - istočasno, preden se odpravite na pot. Prav tako vam nič ne bo preprečilo, da bi potovali naprej in se vračali v preteklost skozi eno "črvino", če se bosta oba konca premikala drug glede na drugega.

Lahko rečemo, da je za ustvarjanje »črvobine« potrebno prostor-čas upogniti v nasprotno smer od tiste, v katero ga upogne navadna snov. Običajna snov upogiba prostor-čas proti sebi, tako kot površina Zemlje. Toda ustvarjanje "črvovine" zahteva snov, ki upogiba prostor-čas v nasprotni smeri, kot je površina sedla. Enako velja za katero koli drugo ukrivljenost prostor-časa, da potuje v preteklost, razen če je vesolje tako ukrivljeno, da že ima zmožnosti potovanja v času. Samo v tem primeru boste potrebovali snov z negativno maso in negativno gostoto energije.

Energija je kot denar. Če imate na banki pozitivno stanje, lahko denar porabite na poljuben način. Vendar pa po klasičnih zakonih, ki so do nedavnega veljali za nespremenljive, prekoračitev pri porabi energije ni dovoljena.

Klasični zakoni nam onemogočajo, da bi upogibali vesolje, da bi potovanje v času postalo možno. Toda klasične zakone ovrže kvantna teorija - druga po splošni teoriji relativnosti, velika intelektualna revolucija v našem razumevanju vesolja. Kvantna teorija je bolj prilagodljiva in v nekaterih primerih dopušča prekoračitev. Vendar bi morala biti banka dovolj prijazna do nas. Z drugimi besedami, kvantna teorija na nekaterih mestih dovoljuje negativno gostoto energije, če na drugih zagotovite pozitivno gostoto.

Kvantna teorija dovoljuje negativno gostoto energije, ker temelji na načelu negotovosti. In trdi, da nekatere značilnosti, kot sta položaj in hitrost delca, ne morejo hkrati imeti natančno izmerjenih vrednosti. Bolj natančno kot je določen položaj delca, večja je negotovost glede njegove hitrosti in obratno. Načelo negotovosti velja tudi za polja – na primer za elektromagnetno ali gravitacijsko polje. Trdi, da ta polja ne morejo imeti ničelne vrednosti, tudi če mislimo, da je prazen prostor. Dejstvo je, da če so njihove vrednosti enake nič, potem to pomeni, da morajo imeti dobro določen položaj, enak nič, in natančno določeno hitrost, enako nič. In to je v nasprotju z načelom negotovosti. To pomeni, da morajo imeti polja nekaj minimalnega nihanja. Lahko si predstavljamo tako imenovana vakuumska nihanja v obliki parov delcev in antidelcev, ki nenadoma nastanejo, se ločijo, nato spet združijo in izničijo ter se medsebojno izničijo.

Takšni pari delcev - antidelci veljajo za virtualne, saj jih ni mogoče neposredno zaznati z detektorjem delcev. Vendar je mogoče opaziti posredni učinek. Za to se uporablja tako imenovani Casimirov učinek. Poskusite si predstavljati dve vzporedni kovinski plošči, razmaknjeni na kratki razdalji drug od drugega. Plošče delujejo kot ogledala za virtualne delce in antidelce. To pomeni, da je prostor med ploščami podoben organski cevi, le da prenaša svetlobne valove določene resonančne frekvence. Posledično se izkaže, da se med ploščami pojavi določena količina kvantnih nihanj, ki se razlikujejo od tistega, kar se dogaja za njimi, kjer imajo lahko ta nihanja katero koli valovno dolžino. Razlika v številu virtualnih delcev med ploščami in zunanjostjo pomeni, da so plošče na eni strani pod večjim pritiskom kot na drugi. Pojavi se majhna sila, ki plošče približa druga drugi. To silo je mogoče eksperimentalno izmeriti. Torej virtualni delci obstajajo v resnici in imajo resničen učinek.

Ker je med ploščami manj virtualnih delcev oziroma kvantnih nihanj v vakuumu, je tudi tu energijska gostota manjša kot v okoliškem prostoru. Toda energijska gostota praznega prostora na veliki razdalji od plošč mora biti enaka nič. V nasprotnem primeru bo prostor-čas ukrivljen in Vesolje ne bo popolnoma ravno. To pomeni, da mora biti energijska gostota v območju med ploščami negativna.

Eksperimentalno dokazano odklon svetlobe kaže, da je prostor-čas ukrivljen, Casimirjev učinek pa potrjuje, da je ukrivljenost lahko negativna. In morda se zdi, da bomo z razvojem znanosti in tehnologije lahko ustvarili "črvine" ali kako drugače ukrivili prostor in čas, da bi lahko potovali v preteklost. Toda v tem primeru se neizogibno pojavljajo številna vprašanja in težave.

Na primer: če je potovanje skozi čas možno v prihodnosti, zakaj se ni nihče vrnil k nam iz prihodnosti in nam povedal, kako to storiti.

Tudi če obstajajo dobri razlogi, da nas držijo v temi, je ljudem sam po sebi težko verjeti, da se nihče noče pokazati in nam ubogim nazadnjaškim kmetom razkriti skrivnost potovanja skozi čas. Seveda nekateri trdijo, da nas gostje iz prihodnosti že obiskujejo – letijo na NLP-jih, vlade pa so vpletene v velikansko zaroto, da bi prikrila ta dejstva, da bi uporabila znanstvena spoznanja, ki jih gostje nosijo s seboj. Lahko rečem samo eno: če vlade nekaj skrivajo, še vedno ne morejo uporabiti koristnih informacij, ki jih prejmejo od nezemljanov. Zelo sem skeptičen glede "teorije zarote" in zdi se mi bolj verjetna "teorija nereda". Poročila o NLP-jih ne morejo biti povezana izključno z nezemljani, ker so si medsebojno nasprotujoča. A če priznamo, da so nekatera od teh opazovanj le napake ali halucinacije, ali ni bolj logično priznati, da so, kot pa verjeti, da nas obiščejo gostje iz prihodnosti ali iz drugega dela Galaksije? Če ti gostje res želijo kolonizirati Zemljo ali nas opozoriti na kakšno nevarnost, potem so skrajno neučinkoviti.

Obstaja način, kako uskladiti idejo o potovanju skozi čas z dejstvom, da še nikoli nismo srečali gostov iz prihodnosti. Lahko rečemo, da bo takšna potovanja mogoča šele v prihodnosti. Prostor-čas naše preteklosti je fiksiran, ker smo ga opazovali in videli, da ni bil dovolj ukrivljen, da bi lahko potovali nazaj v čas. In prihodnost je odprta, zato se bomo nekega dne naučili upogibati prostor-čas in dobili priložnost potovati v času. Ker pa bomo prostor-čas lahko ukrivili šele v prihodnosti, se iz njega ne bomo mogli vrniti v sedanjost ali celo prej.

Takšna slika lahko dobro pojasni, zakaj ne doživljamo navala turistov iz prihodnosti. A še vedno pušča prostor za številne paradokse. Recimo, da obstaja možnost leteti v vesoljski ladji in se vrniti pred začetkom leta. Kaj vam bo preprečilo, da bi na izstrelitvi sprožili raketo in s tem sami sebi izključili možnost takšnega poleta? Obstajajo tudi druge nič manj paradoksalne različice: na primer, vrniti se v preteklost in ubiti svoje starše, preden ste se rodili. Za to sta možni dve rešitvi.

Ena stvar, ki bi jo poimenoval dosleden zgodovinski pristop. V tem primeru je mogoče najti konsistentno rešitev fizikalnih enačb – čeprav je prostor-čas ukrivljen do te mere, da je mogoče potovati v preteklost. S tega vidika rakete ne morete pripraviti za potovanje v preteklost, če se vanjo niste vrnili in niste uspeli razstreliti izstrelitve. To je zaporedna slika, vendar pravi, da smo popolnoma odločeni: svojih misli ne moremo spremeniti. To je preveč za svobodno voljo.

Druga rešitev, ki jo imenujem pristop alternativne zgodovine. Zagovarjal ga je fizik David Deutsch, verjetno pa so ga mislili ustvarjalci Nazaj v prihodnost. S tem pristopom v eni alternativni zgodovini ne bo vrnitve iz prihodnosti pred izstrelitvijo rakete in zato ne bo možnosti, da bi jo eksplodirali. Ko pa se popotnik vrne iz prihodnosti, se znajde v drugi alternativni zgodovini. V njem se človeštvo neverjetno trudi zgraditi vesoljsko ladjo, a preden začne iz drugega dela Galaksije, se pojavi podobna ladja in uniči zgrajeno.

David Deutsch ima raje alternativni zgodovinski pristop k konceptu pluralnosti zgodovin, ki ga je predstavil fizik Richard Feynman. Njegova ideja je, da po kvantni teoriji vesolje nima edinstvene in edinstvene zgodovine.

V vesolju obstajajo vse možne zgodbe, vsaka s svojo stopnjo verjetnosti.

Obstajati bi morala možnost zgodbe, v kateri je na Bližnjem vzhodu stabilen mir, vendar je verjetnost takšne zgodbe najverjetneje majhna.

V nekaterih zgodbah je prostor-čas izkrivljen, tako da se lahko predmeti, kot so rakete, vrnejo v svojo preteklost. Toda vsaka zgodba je celostna in samozadostna, ne opisuje le ukrivljenega prostor-časa, temveč tudi vse predmete v njem. Zato raketa, ki se vrača, ne more priti v drugo alternativno zgodovino. Ostaja v isti zgodbi, ki mora biti samoskladna. In jaz, za razliko od Deutscha, verjamem, da ideja o množici zgodb deluje v prid doslednemu zgodovinskemu in ne alternativnemu zgodovinskemu pristopu.

Očitno ne moremo opustiti dosledne zgodovinske slike. Vendar to morda ne bo obravnavalo vprašanj determinizma in svobodne volje, če obstaja zelo majhna verjetnost zgodb, v katerih je prostor-čas ukrivljen tako, da je potovanje v času možno preko makroskopskega merila. Temu pravim kronološka varnostna hipoteza: zakoni fizike so zasnovani tako, da preprečijo potovanje v času na makroskopski ravni.

Videti je, da če je prostor-čas ukrivljen skoraj dovolj, da omogoča potovanje v preteklost, potem lahko virtualni delci postanejo skoraj resnični delci, ki se premikajo po zaprtih trajektorijah. Gostota virtualnih delcev in njihova energija se močno povečata, kar pomeni, da je verjetnost tovrstnih zgodb zelo majhna. Čeprav to postaja podobno delovanju agencije za kronološko zaščito, ki si prizadeva ohraniti svet za zgodovinarje. Toda tema ukrivljenosti prostora in časa je še v povojih. V skladu z združevalno obliko teorije strun, znano kot M-teorija, za katero veliko upamo, da bo združila splošno relativnost in kvantno teorijo, bi moral imeti prostor-čas enajst dimenzij in ne štirih, ki jih doživljamo.

Bistvo je, da je sedem od teh enajstih dimenzij zvite v tako majhen prostor, da tega ne opazimo. Po drugi strani pa so preostale štiri dimenzije praktično ravne in predstavljajo tisto, čemur pravimo prostor-čas. Če je ta slika pravilna, bi moralo biti mogoče nekako povezati štiri ravne dimenzije s preostalimi sedmimi močno ukrivljenimi ali popačenimi dimenzijami. Kaj bo iz tega, še ne vemo. Toda priložnosti so razburljive.

Za zaključek bom povedal naslednje.

Naši sodobni koncepti ne izključujejo možnosti hitrega potovanja v vesolje in vračanja v preteklost. To lahko povzroči velike logične težave, zato upajmo, da obstaja nekakšen kronološki varnostni zakon, ki bo ljudem preprečil, da bi se vrnili v preteklost in ubili svoje starše.

Toda ljubitelji znanstvene fantastike ne bi smeli biti razburjeni. M-teorija daje upanje.

Zadnje delo svetovno znanega fizika Stephena Hawkinga, knjiga-oporoka, v kateri povzema in govori o najpomembnejših temah, ki skrbijo vsakogar.

Bo človeštvo preživelo? Ali bi morali biti tako aktivni v vesolju? Ali obstaja Bog? To je le nekaj vprašanj, na katera je v svoji zadnji knjigi odgovoril eden največjih umov v zgodovini.