Ce să citești: Răspunsuri scurte la întrebări mari este cea mai recentă carte a lui Stephen Hawking

2024 Autor: Malcolm Clapton | [email protected]. Modificat ultima dată: 2023-12-17 04:09

Un extras din munca marelui om de știință despre dacă călătoria în timp este posibilă.

Strâns legată de călătoria în timp este capacitatea de a se deplasa rapid dintr-un punct din spațiu în altul. După cum am spus mai devreme, Einstein a arătat că ar fi necesară o tracțiune infinită de puternică a jetului pentru a accelera o navă spațială până la viteza luminii. Așadar, singura modalitate de a vă deplasa dintr-o parte a Galaxiei în alta într-o perioadă rezonabilă de timp este să puteți plia spațiu-timp în așa fel încât să se formeze un tub mic, sau „găură de vierme”. Poate lega două părți ale Galaxiei și poate acționa ca cea mai scurtă cale între ele; poți zbura înainte și înapoi și totuși să-ți prinzi toți prietenii în viață. Astfel de „găuri de vierme” au fost considerate serios ca o oportunitate disponibilă pentru civilizația viitorului. Dacă reușiți să vă mutați dintr-o parte a Galaxiei în alta în câteva săptămâni, atunci vă puteți întoarce printr-o altă „găură” - în același timp înainte de a porni la drum. De asemenea, nimic nu vă va împiedica să călătoriți înainte și să vă întoarceți în trecut printr-o „găură de vierme” dacă ambele capete ale acesteia se mișcă unul față de celălalt.

Putem spune că pentru a crea o „găură de vierme”, este necesar să îndoiți spațiu-timp în direcția opusă celei în care o îndoaie materia obișnuită. Materia obișnuită curbează spațiu-timp spre sine, ca suprafața Pământului. Dar crearea unei „găuri de vierme” necesită materie care îndoaie spațiu-timp în direcția opusă, ca suprafața unei șei. Același lucru este valabil și pentru orice altă curbură a spațiului-timp care să călătorească în trecut, cu excepția cazului în care universul este atât de curbat încât are deja capabilități de călătorie în timp. Numai în acest caz veți avea nevoie de materie cu masă negativă și densitate de energie negativă.

Energia este ca banii. Dacă aveți un sold pozitiv în bancă, puteți folosi banii în orice mod doriți. Cu toate acestea, conform legilor clasice, care până de curând erau considerate imuabile, descoperirea de cont nu este permisă la utilizarea energiei.

Legile clasice ne fac imposibil să îndoim universul, astfel încât călătoria în timp să devină posibilă. Dar legile clasice sunt infirmate de teoria cuantică - a doua după teoria generală a relativității, marea revoluție intelectuală în înțelegerea noastră a Universului. Teoria cuantică este mai flexibilă și permite descoperirea de cont în unele cazuri. Cu toate acestea, banca ar trebui să fie destul de amabil cu noi. Cu alte cuvinte, teoria cuantică permite o densitate de energie negativă în unele locuri, dacă furnizați o densitate pozitivă în altele.

Teoria cuantică permite densitatea energiei negative deoarece se bazează pe principiul incertitudinii. Și el susține că unele caracteristici, cum ar fi poziția și viteza unei particule, nu pot avea simultan valori exact măsurate. Cu cât este determinată mai precis poziția particulei, cu atât este mai mare incertitudinea cu privire la viteza acesteia și invers. Principiul incertitudinii se aplică și câmpurilor - de exemplu, unui câmp electromagnetic sau gravitațional. El susține că aceste câmpuri nu pot avea o valoare nulă chiar și acolo unde credem că există spațiu gol. Faptul este că, dacă valorile lor sunt egale cu zero, atunci aceasta înseamnă că trebuie să aibă o poziție bine definită, egală cu zero, și o viteză bine definită, egală cu zero. Și acest lucru este contrar principiului incertitudinii. Aceasta înseamnă că câmpurile trebuie să aibă o fluctuație minimă. Ne putem imagina așa-numitele fluctuații de vid sub formă de perechi de particule și antiparticule care apar brusc, se separă, apoi se contopesc din nou și se anihilează, anihilându-se reciproc.

Astfel de perechi de particule - antiparticulele sunt considerate virtuale, deoarece nu pot fi detectate direct folosind un detector de particule. Dar se poate observa un efect indirect. Pentru aceasta se folosește așa-numitul efect Casimir. Încercați să vă imaginați două plăci metalice paralele distanțate la o distanță mică una de alta. Plăcile acționează ca oglinzi pentru particule virtuale și antiparticule. Aceasta înseamnă că spațiul dintre plăci arată ca o țeavă de orgă, doar că transmite unde luminoase cu o anumită frecvență de rezonanță. Ca urmare, se dovedește că între plăci apar o anumită cantitate de fluctuații cuantice, diferită de ceea ce se întâmplă în spatele lor, unde aceste fluctuații pot avea orice lungime de undă. Diferența dintre numărul de particule virtuale dintre plăci și exterior înseamnă că plăcile sunt supuse unei presiuni mai mari pe o parte decât pe cealaltă. Apare o forță mică, care aduce plăcile mai aproape una de cealaltă. Această forță poate fi măsurată experimental. Deci particulele virtuale există în realitate și au un efect real.

Deoarece există mai puține particule virtuale, sau fluctuații cuantice în vid, între plăci, densitatea de energie este, de asemenea, mai mică aici decât în spațiul înconjurător. Dar densitatea de energie a spațiului gol la o distanță mare de plăci ar trebui să fie egală cu zero. În caz contrar, spațiu-timp va fi curbat și Universul nu va fi complet plat. Aceasta înseamnă că densitatea de energie din zona dintre plăci trebuie să fie negativă.

Deviația luminii demonstrată experimental indică faptul că spațiu-timp este curbat, iar efectul Casimir confirmă că curbura poate fi negativă. Și poate părea că, pe măsură ce știința și tehnologia se dezvoltă, vom fi capabili să creăm „găuri de vierme” sau să îndoim spațiul și timpul într-un alt mod pentru a putea călători în trecut. Dar, în acest caz, apar inevitabil o serie de întrebări și probleme.

De exemplu: dacă călătoria în timp devine posibilă în viitor, de ce nimeni nu s-a întors la noi din viitor și ne-a spus cum să o facem.

Chiar dacă există motive întemeiate să ne țină în întuneric, este în mod inerent dificil pentru oameni să creadă că nimeni nu vrea să apară și să ne dezvăluie nouă, bietilor țărani înapoiați, secretul călătoriei în timp. Desigur, unii susțin că oaspeții din viitor ne vizitează deja - zboară pe OZN-uri, iar guvernele sunt implicate într-o conspirație uriașă pentru a acoperi aceste fapte pentru a folosi cunoștințele științifice pe care oaspeții le poartă cu ei. Pot spune un singur lucru: dacă guvernele ascund ceva, tot nu pot folosi informațiile utile primite de la extratereștri. Sunt foarte sceptic cu privire la „teoria conspirației” și găsesc „teoria mizeriei” mai plauzibilă. Rapoartele OZN nu pot fi legate exclusiv de extratereștri, deoarece sunt reciproc contradictorii. Dar dacă admitem că unele dintre aceste observații sunt doar erori sau halucinații, nu este mai logic să admitem că sunt, decât să credem că suntem vizitați de oaspeți din viitor sau din altă parte a Galaxiei? Dacă acești oaspeți doresc cu adevărat să colonizeze Pământul sau să ne avertizeze de un fel de pericol, atunci ei sunt extrem de ineficienți.

Există o modalitate de a împăca ideea de călătorie în timp cu faptul că nu am întâlnit niciodată oaspeți din viitor. Putem spune că o astfel de călătorie va deveni posibilă doar în viitor. Spațiul-timp al trecutului nostru este fix pentru că l-am observat și am văzut că nu era suficient de curbat pentru ca noi să putem călători înapoi în timp. Și viitorul este deschis, așa că într-o zi vom învăța să îndoim spațiu-timp și vom avea ocazia de a călători în timp. Dar din moment ce vom putea îndoi spațiu-timp doar în viitor, nu ne vom putea întoarce din el în prezent sau chiar mai devreme.

O astfel de imagine poate explica foarte bine de ce nu ne confruntăm cu un aflux de turiști din viitor. Dar încă mai lasă loc pentru multe paradoxuri. Să presupunem că există o oportunitate de a zbura într-o navă spațială și de a vă întoarce înainte de începerea zborului. Ce vă va împiedica să detonați o rachetă la locul de lansare și, prin urmare, să excludeți posibilitatea unui astfel de zbor pentru dvs.? Există și alte versiuni nu mai puțin paradoxale: de exemplu, să te întorci în timp și să-ți omori părinții înainte de a te naște. Există două soluții posibile la acest lucru.

Un lucru pe care l-aș numi o abordare istorică consecventă. În acest caz, se poate găsi o soluție consistentă pentru ecuațiile fizice - chiar dacă spațiu-timp este curbat în măsura în care este posibil să călătorească în trecut. Din acest punct de vedere, nu poți pregăti o rachetă pentru călătoria în trecut dacă nu te-ai întors la ea și nu ai reușit să arunci în aer rampa de lansare. Aceasta este o imagine secvențială, dar spune că suntem complet hotărâți: nu suntem capabili să ne schimbăm gândurile. Acest lucru este prea mult pentru liberul arbitru.

O altă soluție o numesc abordarea istoriei alternative. A fost susținut de fizicianul David Deutsch și probabil că a fost înțeles de creatorii cărții Înapoi în viitor. Cu această abordare, într-o istorie alternativă nu va exista nicio întoarcere din viitor înainte de lansarea rachetei și, în consecință, nu va exista nicio oportunitate de a o detona. Dar când călătorul se întoarce din viitor, el se află într-o altă istorie alternativă. În ea, rasa umană face eforturi incredibile pentru a construi o navă spațială, dar înainte de a pleca dintr-o altă parte a Galaxiei, apare o navă similară și o distruge pe cea construită.

David Deutsch preferă o abordare istorică alternativă a conceptului de pluralitate de istorii, care a fost propus de fizicianul Richard Feynman. Ideea lui este că, conform teoriei cuantice, universul nu are o istorie unică și unică.

Există toate poveștile posibile în Univers, fiecare cu propriul grad de probabilitate.

Ar trebui să existe posibilitatea unei povești în care să existe o pace stabilă în Orientul Mijlociu, dar probabilitatea unei astfel de povești este cel mai probabil scăzută.

În unele povești, spațiu-timpul este deformat, astfel încât obiecte precum rachetele să se poată întoarce în trecutul lor. Dar fiecare poveste este integrală și autosuficientă, descriind nu numai spațiul-timp curbat, ci și toate obiectele din ea. Prin urmare, racheta, revenind, nu poate intra într-o altă istorie alternativă. Rămâne în aceeași poveste, care trebuie să fie auto-consecventă. Și eu, spre deosebire de Deutsch, cred că ideea unei pluralități de povești funcționează mai degrabă în favoarea unei abordări istorice consecvente decât a unei abordări istorice alternative.

Aparent, nu suntem în măsură să abandonăm tabloul istoric consistent. Cu toate acestea, acest lucru poate să nu abordeze problemele determinismului și liberului arbitru dacă există o probabilitate foarte mică de povești în care spațiu-timp este curbat, astfel încât călătoria în timp să fie posibilă dincolo de scara macroscopică. Eu numesc aceasta ipoteza de securitate cronologică: legile fizicii sunt concepute pentru a preveni călătoria în timp la nivel macroscopic.

Se pare că dacă spațiu-timp este curbat aproape suficient pentru a permite călătoria în trecut, atunci particulele virtuale pot deveni particule aproape reale care se mișcă de-a lungul traiectoriilor închise. Densitatea particulelor virtuale și energia lor cresc semnificativ, ceea ce înseamnă că probabilitatea unor astfel de povești este foarte mică. Deși acest lucru devine similar cu activitățile unei agenții de protecție cronologică care încearcă să păstreze lumea pentru istorici. Dar tema curburii spațiului și timpului este încă la început. Conform unei forme unificatoare de teorie a corzilor cunoscută sub numele de teoria M, despre care avem mari speranțe pentru a uni relativitatea generală și teoria cuantică, spațiu-timp ar trebui să aibă unsprezece dimensiuni, nu cele patru pe care le experimentăm.

Concluzia este că șapte dintre aceste unsprezece dimensiuni sunt rulate într-un spațiu atât de mic încât nu-l observăm. Pe de altă parte, celelalte patru dimensiuni sunt practic plate și reprezintă ceea ce numim spațiu-timp. Dacă această imagine este corectă, atunci ar trebui să fie posibil să se conecteze cumva cele patru dimensiuni plate cu celelalte șapte dimensiuni extrem de curbate sau distorsionate. Ce va veni din asta, încă nu știm. Dar oportunitățile sunt incitante.

În concluzie, voi spune următoarele.

Conceptele noastre moderne nu exclud posibilitatea de a călători rapid în spațiu și de a reveni în trecut. Acest lucru poate crea probleme logice uriașe, așa că să sperăm că există un fel de lege de securitate cronologică care îi va împiedica pe oameni să se întoarcă în timp și să-și ucidă părinții.

Dar fanii science fiction nu ar trebui să fie supărați. Teoria M dă speranță.

Ultima lucrare a fizicianului de renume mondial Stephen Hawking, o carte-testament, în care rezumă și vorbește despre cele mai importante subiecte de interes pentru toată lumea.

Va supraviețui omenirea? Ar trebui să fim atât de activi în spațiu? Există un Dumnezeu? Acestea sunt doar câteva dintre întrebările la care a răspuns în ultima sa carte una dintre cele mai mari minți din istorie.