Deși călătoria în timp este adesea privită ca un simplu scenariu science-fiction, fizica modernă demonstrează, prin teoria relativității elaborată de Albert Einstein, că manipularea spațiu-timpului este matematic posibilă. Dincolo de fantezie, înțelegerea mecanismelor precum dilatarea timpului sau găurile de vierme ne ajută să descifrăm direct legile fundamentale care guvernează realitatea și structura universului nostru.
Poveștile despre călătoriile în trecut și în viitor ne-au captivat imaginația de generații, dar întrebarea dacă călătoria în timp este cu adevărat posibilă rămâne una complexă. Este o dilemă care ajunge direct la esența modului în care fizicienii înțeleg însuși cuvântul „timp”. Fizica modernă ne învață că timpul este unul dintre cele mai misterioase aspecte ale universului nostru, chiar dacă la o primă vedere ne poate părea un concept extrem de simplu. Albert Einstein a revoluționat complet perspectiva noastră, dar, chiar și cu această înțelegere revizuită a realității, unii oameni de știință încă se întreabă dacă timpul există cu adevărat sau dacă este doar o „iluzie încăpățânat de persistentă” (așa cum a numit-o odată chiar Einstein). Indiferent de natura sa fundamentală, fizicienii – alături de scriitorii de science-fiction – au găsit de-a lungul deceniilor câteva modalități fascinante de a-l manipula teoretic, explorând traversarea lui în moduri de-a dreptul neortodoxe.
Teoria relativității și spațiu-timpul: este posibilă călătoria în timp în realitate?
Deși conceptul a fost popularizat în literatură de faimoasa Mașina timpului (1895) a lui H.G. Wells, știința propriu-zisă din spatele călătoriei în timp a apărut abia în secolul al XX-lea. Aceasta s-a născut ca un efect secundar uluitor al teoriei relativității generale a lui Albert Einstein, dezvoltată în 1915. Relativitatea descrie structura fizică a Universului în termeni de spațiu-timp cu patru dimensiuni: aceasta include cele trei dimensiuni spațiale cunoscute (sus/jos, stânga/dreapta și față/spate), împletite inseparabil cu o dimensiune temporală. Conform acestei teorii – care a fost demonstrată riguros prin numeroase experimente de-a lungul secolului trecut – gravitația nu este pur și simplu o forță invizibilă de atracție, ci rezultatul curburii acestui spațiu-timp ca răspuns la prezența materiei. Cu alte cuvinte, având o anumită configurație a materiei, structura reală a spațiu-timpului din univers poate fi deformată în moduri semnificative.
Una dintre cele mai uluitoare consecințe ale relativității este faptul că mișcarea poate schimba efectiv modul în care trece timpul, un proces fizic cunoscut sub numele de Fenomen fizic demonstrat prin care timpul se scurge mai lent pentru un obiect aflat în mișcare la viteze uriașe (sau într-un câmp gravitațional intens) comparativ cu un observator static.. Acest fenomen se manifestă cel mai dramatic în clasicul Paradox al gemenilor. Prin această metodă de „călătorie în timp”, te poți deplasa în viitor mult mai repede decât în mod normal, dar aparent nu există cu adevărat nicio cale de a te întoarce. Există, totuși, o mică excepție astrofizică, asupra căreia vom reveni mai târziu în articol.
Cilindri rotativi și universuri care se învârt: drumul spre trecut
În anul 1937, fizicianul scoțian W. J. van Stockum a fost primul care a aplicat relativitatea generală într-un mod care a deschis teoretic ușa către călătoria în timp. Acesta a aplicat ecuația relativității generale pentru o situație ipotetică ce implica un cilindru rotativ infinit de lung și extrem de dens (imaginați-vă un fel de stâlp de frizerie cosmic, fără sfârșit). Rotația unui obiect cu o masă atât de colosală creează un fenomen fizic numit Efect prezis de relativitatea generală prin care un corp masiv aflat în rotație «trage» sau distorsionează structura însăși a spațiu-timpului din jurul său. ceea ce înseamnă că obiectul antrenează, pur și simplu, spațiu-timpul odată cu el în mișcarea sa de rotație. Van Stockum a descoperit că, într-o astfel de situație extremă, s-ar putea crea o traiectorie în spațiu-timpul cu patru dimensiuni care să înceapă și să se termine exact în același punct. Acest concept este cunoscut sub numele de O traiectorie teoretică în spațiu-timp care se curbează până când se întoarce la propriul ei punct de pornire, permițând matematic întoarcerea în trecut. și reprezintă rezultatul fizic care ar permite, matematic, călătoria în timp. Concret, ai putea porni la bordul unei nave spațiale, ai parcurge această traiectorie curbată și te-ai întoarce înapoi exact în momentul în care ai pornit.
Deși este un rezultat științific absolut intrigant, scenariul era prea artificial pentru a stârni îngrijorări reale cu privire la posibilitatea sa practică. Cu toate acestea, urma să apară o nouă interpretare a fizicii, mult mai controversată.
În anul 1949, matematicianul Kurt Gödel – prieten apropiat al lui Einstein și coleg la Institutul de Studii Avansate al Universității Princeton – a decis să abordeze o situație în care întregul nostru Univers s-ar roti. În soluțiile matematice găsite de Gödel, ecuațiile permiteau de fapt călătoria în timp, cu condiția ca universul să se afle într-o mișcare de rotație. Un univers rotativ ar putea funcționa, prin însăși natura sa, ca o imensă mașină a timpului.
Desigur, dacă Universul s-ar roti cu adevărat, ar exista modalități practice de a detecta acest lucru (de exemplu, razele de lumină s-ar curba vizibil dacă întregul cosmos s-ar roti). Până în prezent, dovezile observaționale sunt copleșitor de puternice în a demonstra că nu există absolut niciun fel de rotație universală. Așadar, și de această dată, călătoria în timp este exclusă de acest set particular de rezultate. Dar un adevăr incontestabil rămâne: lucrurile din interiorul universului se rotesc, iar acest detaliu redeschide larg posibilitatea.
Găurile negre, găurile de vierme și mașina timpului supremă
În 1963, matematicianul neozeelandez Roy Kerr a folosit ecuațiile de câmp pentru a analiza o gaură neagră aflată în rotație, numită astăzi gaură neagră Kerr. El a descoperit că rezultatele matematice permiteau existența unei căi printr-o gaură de vierme situată în gaura neagră, o cale care ar ocoli Punctul teoretic din centrul unei găuri negre unde densitatea și gravitația devine infinite, iar legile fizicii clasice se prăbușesc. distructivă din centru și ar ieși intactă la celălalt capăt. Acest scenariu extrem permite, de asemenea, existența curbelor temporale închise, o realitate fizică pe care fizicianul teoretician Kip Thorne avea să o realizeze abia ani mai târziu.
La începutul anilor 1980, în timp ce celebrul astronom Carl Sagan lucra la romanul său din 1985, Contact, l-a abordat pe Kip Thorne cu o întrebare specifică despre fizica din spatele călătoriei în timp. Această discuție l-a inspirat pe Thorne să examineze serios conceptul de utilizare a unei găuri negre ca mijloc de traversare a timpului. Lucrând împreună cu fizicianul Sung-Won Kim, Thorne a dedus că s-ar putea (cel puțin în teorie) să existe o gaură neagră dotată cu o gaură de vierme care o leagă direct de un alt punct din spațiu, coridorul fiind menținut deschis de o formă exotică de energie negativă. În fizica teoretică, energia negativă este esențială în acest scenariu deoarece ar acționa ca o forță antigravitațională, prevenind colapsul imediat al găurii de vierme și permițând unei nave să o traverseze în siguranță.
Dar, doar pentru că ai la dispoziție o gaură de vierme, nu înseamnă automat că ai o mașină a timpului. Cum ar funcționa totuși? Să presupunem că ai avea capacitatea de a muta un capăt al găurii de vierme (să-l numim capătul „mobil”). Pui acest capăt mobil pe o navă spațială și o lansezi în cosmos cu o viteză care se apropie de viteza luminii. Aici intră în acțiune dilatarea timpului: timpul trăit de capătul mobil devine mult mai scurt decât cel trăit de capătul care a rămas fix.
Să presupunem că muți capătul mobil cu 5.000 de ani în viitorul Pământului, însă, datorită vitezei uriașe, capătul mobil „îmbătrânește” cu doar 5 ani. Așadar, nava pleacă, să zicem, în anul 2010 d.Hr. și ajunge la destinație abia în anul 7010 d.Hr.
Aici intervine paradoxul uluitor: dacă te decizi să călătorești prin capătul mobil, vei ieși de fapt din capătul fix direct în anul 2015 d.Hr. (deoarece pe Pământ au trecut doar cei 5 ani experimentați de capătul aflat pe navă). Poftim? Cum funcționează mai exact asta?
Explicația stă în faptul că cele două capete ale găurii de vierme sunt intim conectate. Indiferent cât de departe ar fi unul de celălalt în spațiul fizic, în dimensiunea spațiu-timp ele rămân practic „aproape” una de cealaltă. Deoarece capătul mobil este cu doar cinci ani mai în vârstă decât era atunci când a plecat, o simplă trecere prin el te va trimite înapoi la punctul cronologic corespunzător de pe gaura de vierme fixă. La fel, dacă cineva aflat pe Pământul anului 2015 d.Hr. ar trece prin gaura de vierme fixă, ar ieși direct în anul 7010 d.Hr. prin gaura de vierme mobilă. (Dacă cineva ar alege să treacă prin gaura de vierme în anul 2012 d.Hr., ar ajunge pe nava spațială undeva la jumătatea călătoriei sale, și așa mai departe.)
Deși, conform fizicii actuale, aceasta reprezintă cea mai rezonabilă descriere teoretică a unei mașini a timpului, ne confruntăm încă cu probleme fundamentale. Nimeni nu știe cu certitudine dacă există de fapt găuri de vierme sau energie negativă, și cu atât mai puțin cum am putea să le asamblăm în acest fel dacă ele ar exista cu adevărat. Cu toate acestea, din punct de vedere strict științific, este (în teorie) posibil.
(FAQ) Întrebări frecvente despre călătoria în timp și fizica modernă
Este călătoria în timp posibilă din punct de vedere științific?
Cum ne permite dilatarea timpului să călătorim în viitor?
Pot fi folosite găurile de vierme ca mașini ale timpului?
Ne putem întoarce în trecut dacă universul s-ar roti?
Ce s-a mai descoperit în Știință?
Pupilele se dilată la surpriză, iar creierul pare să treacă într-un mod de „reîmprospătare”
Bacteriile care dau gust brânzeturilor artizanale ar putea fi utile și intestinului
Cum poate fi transformat ADN-ul într-un dispozitiv de stocare a datelor care consumă de 100 de ori mai puțină energie
Oamenii de știință explică de ce mersul devine mai greu odată cu vârsta
