Kan vi rejse i tid? En teoretisk fysiker giver nogle svar

Tidsrejser optræder regelmæssigt i populærkulturen med utallige tidsrejsehistorier i film, tv og litteratur. Men det er en overraskende gammel idé:Man kan argumentere for, at den græske tragedie Oedipus Rex, skrevet af Sofokles for over 2.500 år siden, er den første tidsrejsehistorie.

Men er tidsrejser faktisk muligt? I betragtning af konceptets popularitet er dette et legitimt spørgsmål. Som teoretisk fysiker oplever jeg, at der er flere mulige svar på dette spørgsmål, som ikke alle er modstridende.

Det enkleste svar er, at tidsrejser ikke kan lade sig gøre, for hvis det var, ville vi allerede gøre det. Man kan argumentere for, at det er forbudt af fysikkens love, ligesom termodynamikkens anden lov eller relativitetsteorien. Der er også tekniske udfordringer:det kan være muligt, men det vil involvere enorme mængder energi.

Der er også spørgsmålet om tidsrejseparadokser; vi kan – hypotetisk – løse disse, hvis fri vilje er en illusion, hvis der findes mange verdener, eller hvis fortiden kun kan bevidnes, men ikke opleves. Måske er tidsrejser umulige, blot fordi tiden skal flyde på en lineær måde, og vi ikke har kontrol over det, eller måske er tiden en illusion, og tidsrejsen er irrelevant.

fysiske love

Da Albert Einsteins relativitetsteori – som beskriver naturen af ​​tid, rum og tyngdekraft – er vores mest dybtgående teori om tid, vil vi gerne tro, at tidsrejser er forbudt af relativitet. Desværre opfandt en af ​​hans kolleger fra Institute of Advanced Study, Kurt Gödel, et univers, hvor tidsrejser ikke bare var mulige, men fortiden og fremtiden var uløseligt sammenfiltret.

Vi kan faktisk designe tidsmaskiner, men de fleste af disse (i princippet) vellykkede forslag kræver negativ energi eller negativ masse, som ikke ser ud til at eksistere i vores univers. Hvis du taber en tennisbold med negativ masse, vil den falde opad. Dette argument er temmelig utilfredsstillende, da det forklarer, hvorfor vi ikke kan rejse i tid i praksis, kun ved at inddrage en anden idé - den om negativ energi eller masse - som vi ikke rigtig forstår.

Matematisk fysiker Frank Tipler konceptualiserede en tidsmaskine, der ikke involverer negativ masse, men som kræver mere energi, end der findes i universet.

Tidsrejser overtræder også termodynamikkens anden lov, som siger, at entropi eller tilfældighed altid skal stige. Tiden kan kun bevæge sig i én retning – med andre ord, du kan ikke løsne et æg. Mere specifikt, ved at rejse ind i fortiden går vi fra nu (en høj entropitilstand) ind i fortiden, som skal have lavere entropi.

Dette argument stammer fra den engelske kosmolog Arthur Eddington, og er i bedste fald ufuldstændigt. Måske stopper det dig med at rejse ind i fortiden, men det siger intet om tidsrejser ind i fremtiden. I praksis er det lige så svært for mig at rejse til næste torsdag, som det er at rejse til sidste torsdag.

Løsning af paradokser

Der er ingen tvivl om, at hvis vi kunne rejse frit i tiden, løber vi ind i paradokserne. Det mest kendte er "bedstefar-paradokset":man kunne hypotetisk bruge en tidsmaskine til at rejse til fortiden og myrde deres bedstefar før deres fars undfangelse og derved eliminere muligheden for deres egen fødsel. Logisk set kan du ikke både eksistere og ikke eksistere.

Kurt Vonneguts antikrigsroman "Slagterhus-fem", udgivet i 1969, beskriver, hvordan man unddrager sig bedstefar-paradokset. Hvis den frie vilje simpelthen ikke eksisterer, er det ikke muligt at dræbe sin bedstefar i fortiden, da han ikke blev dræbt i fortiden. Romanens hovedperson, Billy Pilgrim, kan kun rejse til andre punkter på sin verdenslinje (den tidslinje, han eksisterer i), men ikke til noget andet punkt i rum-tid, så han kunne ikke engang overveje at dræbe sin bedstefar.

Universet i "Slaughterhouse-Five" stemmer overens med alt, hvad vi kender. Termodynamikkens anden lov fungerer perfekt inden for den, og der er ingen konflikt med relativitetsteorien. Men det stemmer ikke overens med nogle ting, vi tror på, såsom fri vilje – du kan observere fortiden, som at se en film, men du kan ikke blande dig i folks handlinger i den.

Kunne vi tillade faktiske ændringer af fortiden, så vi kunne gå tilbage og myrde vores bedstefar – eller Hitler? Der er flere multiverse teorier, der antager, at der er mange tidslinjer for forskellige universer. Dette er også en gammel idé:I Charles Dickens' "A Christmas Carol" oplever Ebeneezer Scrooge to alternative tidslinjer, hvoraf den ene fører til en skammelig død og den anden til lykke.

Tiden er en flod

Den romerske kejser Marcus Aurelius skrev, at:"Tiden er som en flod, der består af de begivenheder, der sker, og en voldsom strøm; for så snart en ting er blevet set, bliver den ført bort, og en anden kommer i dets sted, og dette vil også blive revet med."

Vi kan forestille os, at tiden flyder forbi hvert eneste punkt i universet, som en flod omkring en sten. Men det er svært at præcisere ideen. En strømning er en ændringshastighed - strømmen af ​​en flod er den mængde vand, der passerer en bestemt længde på en given tid. Hvis tiden derfor er et flow, er det med en hastighed på et sekund pr. sekund, hvilket ikke er en særlig nyttig indsigt.

Teoretisk fysiker Stephen Hawking foreslog, at en "kronologibeskyttelsesformodning" må eksistere, et endnu ukendt fysisk princip, der forbyder tidsrejser. Hawkings koncept udspringer af ideen om, at vi ikke kan vide, hvad der foregår inde i et sort hul, fordi vi ikke kan få information ud af det. Men dette argument er overflødigt:vi kan ikke rejse i tid, fordi vi ikke kan rejse i tid!

Forskere undersøger en mere fundamental teori, hvor tid og rum "dukker op" fra noget andet. Dette kaldes kvantetyngdekraften, men det eksisterer desværre ikke endnu.

Så er det muligt at rejse i tid? Sandsynligvis ikke, men vi ved det ikke med sikkerhed! + Udforsk yderligere

Tidsrejser kunne være mulige, men kun med parallelle tidslinjer

Denne artikel er genudgivet fra The Conversation under en Creative Commons-licens. Læs den originale artikel.