Dodaj 24sata među omiljene izvore na Googleu
Ako jednog dana otvorimo vrata prema prošlosti - hoće li netko s druge strane doista čekati?
PITANJE KOJE MUČI ZNANSTVENIKE
Zabava na koju nitko nije došao: Je li putovanje kroz vrijeme san ili buduća stvarnost
Čitanje članka:
8
min
Dodaj 24sata među omiljene izvore na Googleu
Bio je to party kao i svaki drugi. Baloni su bili vezani za stolice, u srebrnoj posudi hladio se šampanjac, a preko sobe bio je razapet natpis s tihim optimizmom: „Dobrodošli, putnici kroz vrijeme.” Tog 28. lipnja 2009. godine Stephen Hawking čekao je goste na Sveučilištu u Cambridgeu koji, prema svim razumnim očekivanjima, nikada neće stići. Sjedio je u svojim kolicima blizu osvježenja, a njegove oči promatrale su ulaz.
Ključni detalj? Pozivnicu s točnim vremenom i koordinatama Hawking je objavio tek nakon što je događaj već završio. Bio je to mamac neodoljive vrste: prilika za susret sa samim Hawkingom. No nitko nije došao. Postoji posebna tišina koja lebdi u sobi u kojoj se trebalo dogoditi nešto epohalno, ali nije. Hawking se samo nasmiješio.
Eksperiment koji je testirao granice svemira
Hawking nije bio naivan. Njegova zabava bila je, prije svega, duhoviti misaoni eksperiment. Ako je putovanje kroz vrijeme u prošlost moguće, rezonirao je, možda bi budući znanstvenici ili pustolovi mogli pronaći njegovu pozivnicu, odabrati navedeno vrijeme i mjesto te se pojaviti.
Kasnije je događaj opisao jednostavno: dugo je čekao, ali nitko nije došao.
Za Hawkinga prazne stolice nisu bile samo razočaranje. Bile su savršen materijal za njegov karakteristični humor. U šali je tvrdio da ima 'eksperimentalni dokaz' protiv putovanja kroz vrijeme.
No, strogo znanstveno gledano, jedan neuspjeli party ne može dokazati da putovanje kroz vrijeme nije moguće. Buduća civilizacija možda neće moći putovati toliko daleko u prošlost, možda neće imati razloga posjetiti upravo taj događaj ili možda sama fizika dopušta samo određene vrste putovanja kroz vrijeme. Hawkingova zabava zato nije bila pravi eksperiment u smislu kontroliranog znanstvenog istraživanja.
Pa ipak, upravo je zbog toga bila toliko dobra.
Zašto se uopće potrudio? Zašto je ukrašavao sobu i pripremao piće za goste koji, prema tadašnjem razumijevanju fizike, nisu imali poznat način da dođu?
Ovdje priča prestaje biti samo o fizici i postaje nešto duboko ljudsko. Na površini, to je bio inteligentan PR potez i šala. Dublje, bio je to svojevrsni odraz jedne od naših najstarijih čežnji: želje da pomaknemo granice mogućeg.
Ponekad testiramo granice ne zato što očekujemo da ćemo ih odmah probiti, već zato što nas sam čin testiranja podsjeća tko smo -. nemirni, znatiželjni i nespremni prihvatiti da je granica između mogućeg i nemogućeg zauvijek fiksirana.
Odsutnost gostiju tako je postala najrječitiji rezultat jednog vrlo neobičnog eksperimenta. Prazna soba u Cambridgeu postala je simbolom dubljeg pitanja. Može li se vrijeme doista saviti? Može li sutra dosegnuti jučer?
To pitanje vodi nas u čudni svijet relativnosti, crnih rupa, crvotočina, paradoksa i ljudske znatiželje.
Einsteinovo rastezljivo vrijeme
Stvar s vremenom jest da se ne ponaša onako kako bismo mi to voljeli.
Skloni smo ga zamišljati kao uredan, predvidljiv slijed trenutaka koji otkucavaju poput kazaljke na satu. Ali fizika priča znatno neuredniju priču.
U toj priči vrijeme nije univerzalni sat koji svima otkucava jednakim ritmom. Njegov protok ovisi o tome kako se promatrač giba i kakvom je gravitacijskom polju izložen. Na velikim brzinama vrijeme za različite promatrače može proteći različitim ritmom. U snažnom gravitacijskom polju sat također otkucava sporije u odnosu na sat koji se nalazi u slabijem gravitacijskom polju.
Sve počinje s Albertom Einsteinom. Njegova teorija posebne relativnosti iz 1905. godine pokazala je da vrijeme nije univerzalna pozadina koja svima otkucava jednako. Vrijeme je povezano s prostorom i ovisi o stanju gibanja promatrača.
Ako se krećete vrlo brzo, blizu brzine svjetlosti, vaš sat mjeri manje proteklog vremena nego sat promatrača koji se kreće sporije. Taj je fenomen poznat kao dilatacija vremena i nije znanstvena fantastika. Izmjeren je u brojnim eksperimentima.
Sličan učinak postoji i zbog gravitacije. Prema Einsteinovoj općoj teoriji relativnosti, sat u jačem gravitacijskom polju otkucava sporije u odnosu na sat u slabijem gravitacijskom polju. Taj je učinak toliko stvaran da ga moramo uzimati u obzir čak i kod satelitskih navigacijskih sustava poput GPS-a.
Astronauti na Međunarodnoj svemirskoj postaji također su podložni relativističkoj dilataciji vremena. Primjer astronauta Scotta Kellyja posebno je zanimljiv jer je njegov jednojajčani blizanac Mark Kelly ostao na Zemlji dok je Scott proveo gotovo godinu dana u orbiti. Scott je tijekom misije proveo 340 dana na Međunarodnoj svemirskoj postaji.
Zbog kombinacije relativističkih učinaka njegov je sat tijekom tog razdoblja prošao kroz neznatno manje vremena nego sat njegova brata na Zemlji. Razlika je bila sićušna ,riječ je o milisekundama, ali stvarna.
Važno je pritom razlikovati taj relativistički učinak od brojnih bioloških promjena koje je NASA proučavala u okviru istraživanja blizanaca. Scottovo tijelo u svemiru doživjelo je niz promjena koje nemaju nikakve veze s relativističkim 'putovanjem u budućnost'...
Einsteinova kasnija opća teorija relativnosti gurnula je ideju još dalje. Gravitacija nije samo sila koja djeluje na objekte; u Einsteinovom opisu ona je posljedica zakrivljenosti prostor-vremena. A zakrivljenost prostor-vremena utječe i na način na koji mjerimo vrijeme.
U tom smislu, putovanje u budućnost nije samo teorijska mogućnost.
Mi već znamo da je moguće putovati u budućnost u relativističkom smislu. Ako bi čovjek putovao dovoljno brzo ili proveo vrijeme u vrlo snažnom gravitacijskom polju, za njega bi proteklo manje vremena nego za ljude koji su ostali drugdje. Kada bi se vratio, mogao bi zateći Zemlju u vremenu koje je za druge prošlo znatno više nego za njega.
Problem je samo u razmjeru. Za dramatično putovanje kroz budućnost potrebne su brzine ili gravitacijski uvjeti koje danas ne možemo praktično ostvariti za ljude.
A onda dolazimo do puno težeg pitanja.
Što je s prošlošću?
Tu fizika postaje još bizarnija.
Crvotočine kao teorijska vrata
Ideja o crvotočinama, tunelima kroz prostor-vrijeme, popularizirana je u znanstvenoj fantastici, ali njezini korijeni sežu do Einsteinove opće relativnosti. Einsteinove jednadžbe dopuštaju određena matematička rješenja koja možemo interpretirati kao svojevrsne tunele između različitih područja prostor-vremena. Ideja je da bi udaljenost kroz takav tunel mogla biti mnogo kraća nego putovanje kroz uobičajeni prostor.
Ali ovdje je ključna riječ: matematički.
Nemamo opažajne dokaze da crvotočine postoje u prirodi. Još manje znamo možemo li ih stvoriti ili kontrolirati.
Njihova moderna popularnost velikim je dijelom povezana s radom fizičara Kip Thornea. Godine 1985. astronom i pisac Carl Sagan obratio mu se tijekom pisanja svojeg romana Kontakt. Sagan je tražio znanstveno uvjerljiv način da njegova junakinja brzo prijeđe golemu udaljenost između Zemlje i zvijezde Vege, udaljene oko 26 svjetlosnih godina.
Sagan je razmatrao putovanje kroz crnu rupu, ali problem je bio očit: crne rupe nisu poznati prolazni tuneli koji bi omogućili sigurno putovanje do druge zvijezde.
Thorne je zato razvio ideju prolazne crvotočine kao mnogo prikladnijeg teorijskog rješenja. Ta je ideja kasnije postala dio ozbiljnog fizičkog istraživanja.
No, crvotočine imaju golem problem.
Najjednostavnije poznate strukture nalik Einstein-Rosenovu mostu nisu prolazne: zatvaraju se prebrzo da bi ih putnik mogao prijeći. Teorijski modeli prolaznih crvotočina zahtijevaju vrlo neobična svojstva materije i energije. U klasičnoj relativnosti, za održavanje takve crvotočine otvorenom bilo bi potrebno kršenje određenih energetskih uvjeta.
To se u popularnoj literaturi često opisuje izrazom "egzotična materija s negativnom gustoćom energije”.
Kvantna teorija polja dopušta pojave u kojima se mogu pojaviti lokalno negativne gustoće energije, primjerice u određenim kvantnim konfiguracijama povezanim s Casimirovim učinkom. Ali iz toga ne slijedi da imamo spremnik "negativne energije” kojim možemo stabilizirati crvotočinu veličine svemirskog broda.
Ne znamo možemo li takve kvantne učinke proizvesti, kontrolirati i povećati do razmjera potrebnih za prolaz kroz crvotočinu.
Zato je prolazna crvotočina zasad matematička mogućnost, a ne tehnologija koja čeka da je izgradimo.
Zagonetka paradoksa
Thorne je shvatio još nešto fascinantnije: ako bi prolazna crvotočina postojala i ako bismo mogli manipulirati njezinim krajevima, ona bi u određenim okolnostima mogla postati i svojevrsni vremeplov.
Zamislite da imate dva kraja iste crvotočine. Ako jedan kraj odnesete na putovanje brzinom bliskom brzini svjetlosti, zbog relativističke dilatacije vremena taj bi kraj mogao doživjeti manje proteklog vremena od kraja koji je ostao na mjestu. Kada biste ih ponovno spojili u odgovarajućoj konfiguraciji, razlika u proteklom vremenu mogla bi značiti da ulazak na jedan kraj vodi do izlaska u trenutku koji je, iz perspektive drugog kraja, raniji.
Na papiru to otvara mogućnost putovanja u prošlost.
I tu se otvara Pandorina kutija logičkih problema.
Najpoznatiji je paradoks djeda.
Što ako otputujete u prošlost i spriječite svog djeda da upozna vašu baku? Kao rezultat toga vi se nikada ne biste rodili. Ali ako se niste rodili, kako ste uopće mogli otputovati u prošlost i izazvati taj događaj? To je čvor koji desetljećima zbunjuje fizičare i filozofe.
Postoje i drugi paradoksi, poput takozvanog 'bootstrap' paradoksa. Zamislite da se vratite u prošlost i Shakespeareu predate primjerak Hamleta. On ga objavi. Stoljećima kasnije vi ste inspirirani Hamletom, otputujete u prošlost i predate ga Shakespeareu.
Tko je onda zapravo napisao dramu?
Takvi primjeri pokazuju da putovanje u prošlost ne bi bilo samo tehnološki problem. Ono bi otvorilo duboka pitanja o uzročnosti i samoj strukturi vremena.
Upravo je zbog takvih problema Stephen Hawking formulirao svoju poznatu hipotezu zaštite kronologije.
Hawking je pretpostavio da bi zakoni fizike mogli spriječiti stvaranje zatvorenih vremenskih krivulja - putanja kroz prostor-vrijeme koje bi omogućile povratak u vlastitu prošlost.
Njegova ideja bila je da bi kvantni učinci mogli postati toliko snažni u blizini područja gdje bi se pojavile vremenske petlje da bi spriječili njihovo stvaranje. U nekim teorijskim scenarijima povratna reakcija kvantnih polja mogla bi postati golema i onemogućiti nastanak stabilnog vremeplova.
Hawking je tu ideju opisao gotovo kao da svemir ima ugrađeni imunološki sustav protiv paradoksa. Ali važno je naglasiti: to je hipoteza, a ne dokazani zakon prirode.
Još nemamo konačnu teoriju kvantne gravitacije koja bi nam omogućila da sa sigurnošću kažemo što se događa kada se opća relativnost i kvantna mehanika susretnu u ekstremnim uvjetima potrebnima za ovakve scenarije.
Hawking je zato mogao šaljivo reći da ima "eksperimentalni dokaz” protiv putovanja kroz vrijeme, ali njegova ozbiljna fizika nije se temeljila na praznim stolicama. Njegova možda najpoznatija šala na tu temu bila je još jednostavnija: najbolji dokaz da putovanje kroz vrijeme nije moguće jest činjenica da nismo preplavljeni turistima iz budućnosti.
Problem je samo u tome što ni taj argument nije pravi znanstveni dokaz.
Možda budući turisti ne postoje. Možda ne mogu putovati u prošlost. Možda mogu putovati samo do trenutka kada je nastao prvi vremeplov. Možda postoje, ali imaju vrlo stroga pravila protiv posjećivanja prošlosti.
Fizika zasad nema odgovor.
A što kaže teorija mnogih svjetova?
Jedan od pokušaja da se izbjegnu određeni paradoksi povezan je s idejama o različitim kvantnim granama stvarnosti.
Everettova interpretacija mnogih svjetova kvantne mehanike, razvijena sredinom 20. stoljeća, pokušava objasniti kvantnu teoriju bez uvođenja posebnog 'kolapsa' valne funkcije. U popularnoj kulturi često se prikazuje kao ideja prema kojoj se svijet pri svakom mogućem ishodu jednostavno razdvaja u paralelne svemire.
Stvarnost je, međutim, suptilnija.
Interpretacija mnogih svjetova sama po sebi nije teorija putovanja kroz vrijeme i ne govori da čovjek može otputovati u prošlost, ubiti djeda i zatim se pojaviti u drugom svemiru. Postoje teorijski modeli koji kombiniraju ideje o kvantnim grananjima, zatvorenim vremenskim krivuljama i različitim povijestima. U takvim modelima moguće je zamisliti scenarije u kojima putnik ne mijenja vlastitu prošlost, nego završava u drugačijoj povijesti.
Ali to su i dalje vrlo spekulativne konstrukcije.
Nemamo eksperimentalni dokaz da takvo putovanje postoji.
Teleskopi kao naši prozori u prošlost
Dok fizičko putovanje u prošlost ostaje hipotetsko, postoji jedan smisao u kojem već danas neprestano gledamo u prošlost. To činimo svaki put kada pogledamo u nebo.
Astrofizičari, 'naoružani' teleskopima, posjeduju svojevrsne prirodne prozore u prošlost. Dok promatraju prostranstva svemira, oni zapravo gledaju objekte onakvima kakvi su bili kada je njihova svjetlost krenula prema Zemlji. Svjetlosti treba vrijeme da prijeđe svemir. Ako je neka galaksija udaljena milijardu svjetlosnih godina, vidimo je približno onakvom kakva je bila prije milijardu godina.
Kada gledamo Sunce, primjerice, vidimo ga kakvo je bilo oko osam minuta ranije. Kada gledamo udaljene galaksije, gledamo milijune ili milijarde godina u prošlost.
U tom smislu, teleskop možemo nazvati vremeplovom za promatranje - ne zato što nas fizički šalje u prošlost, nego zato što nam omogućuje da vidimo svemir u njegovim ranijim fazama.
Svemirski teleskop James Webb posebno je moćan upravo zbog toga.
Webb nije "najnoviji teleskop” samo zato što je lansiran nakon mnogih drugih, ali predstavlja jednu od najnaprednijih opservatorija koje imamo za proučavanje ranog svemira. Njegovi instrumenti omogućuju astronomima da promatraju vrlo udaljene i vrlo stare galaksije.
Neke od njih vidimo kakve su bile samo nekoliko stotina milijuna godina nakon Velikog praska.
Webb je tako omogućio astronomima da zavire dublje u kozmičku povijest nego ikada prije. Promatrajući drevne galaksije, ne gledamo samo udaljene objekte - gledamo tragove vremena kada je svemir bio mlad.
I možda je upravo tu najljepša ironija cijele priče o putovanju kroz vrijeme.
Ne možemo, koliko znamo, sjesti u stroj, pritisnuti gumb i pojaviti se u Cambridgeu 2009. godine. Ne možemo se vratiti u doba dinosaura, razgovarati s Einsteinom ili provjeriti je li Shakespeare doista napisao Hamleta bez ikakvog tuđeg utjecaja. Ali svaki put kada pogledamo dovoljno daleko u svemir, činimo nešto vrlo slično - samo u suprotnom smjeru.
Gledamo prošlost.
Vrijeme se možda ne može otvoriti poput vrata kroz koja možemo zakoračiti. Možda zakoni fizike doista imaju način da spriječe nastanak vremeplova. A možda još uvijek ne razumijemo dovoljno dobro strukturu prostor-vremena da bismo znali što je u konačnici moguće.
Za sada imamo relativnost, crvotočine na papiru, paradokse koji izazivaju glavobolju i teleskope koji nam omogućuju da promatramo svjetlost staru milijardama godina.
I jednu praznu sobu u Cambridgeu.
Na kraju, Hawkingov party možda nije dokazao da putovanje kroz vrijeme nije moguće.
Ali je postavio savršeno pitanje.
Ako jednog dana otvorimo vrata prema prošlosti - hoće li netko s druge strane doista čekati?
*uz korištenje AI-ja
Sve što je bitno, na dohvat ruke
Skini aplikaciju za najbolje iskustvo portala. Čitaj, komentiraj i budi uvijek u toku s najnovijim vijestima.
Odaberi temu koju želiš pratiti
Primaj sve nove vijesti o temi i budi u tijeku
