Podróż w czasie (nauka)

Z encyklopediafantastyki.pl
Skocz do: nawigacji, wyszukiwania
LEKSYKON FANTASTYKI
science


Podróżowanie w czasie to przemieszczanie się w przód (w tempie przekraczającym naturalne tempo upływu czasu) i przemieszczanie się w tył w czasie, w sposób podobny do przemieszczania się w przestrzeni. Współczesne teorie fizyczne dopuszczają możliwość takiej podróży w przód w czasie, zmniejszając szybkość upływu czasu (patrz niżej: dylatacje). Uzyskanie znaczącej zmiany upływu czasu dla ciała o masie człowieka przekracza jednak obecne możliwości techniczne. Istnieje rozbieżność w stosunku do podróży wstecz w czasie. Nigdy nie zaobserwowano eksperymentalnie przeniesienia energii, materii lub informacji wstecz w czasie, co jest niezbędnym warunkiem pełnego podróżowania w czasie. Nie udowodniono jednak, iż jest to niemożliwe.

Spis treści

Narodziny koncepcji podróży w czasie

Św. Augustyn zastanawiał się w XI księdze Wyznań nad nieuchwytnością czasu i faktem, że przeszłość i przyszłość nie istnieją w teraźniejszości. Nie da się więc rzeczywiście zmierzyć czasu pomiędzy dwoma zdarzeniami, gdyż pierwsze zdarzenie przeminęło i już nie jest do dyspozycji pomiaru. Czas wydaje się jednak być nieodłączny z ruchem materii i na podstawie tego – np. wskazówki zegara, dokonujemy jego subiektywnego pomiaru. Oznacza to, iż czas nie jest czymś absolutnym i obowiązującym zawsze i wszędzie na tych samych zasadach. W naukach ścisłych przez wieki utrzymywał się obraz czasu jako pewnego rodzaju eteru, który jest niezależny od materii i przestrzeni i jednakowy w całym Wszechświecie.

Dopiero teoria względności Alberta Einsteina zerwała z taką koncepcją czasu. Okazało się, że tempo upływu czasu jest zależne od materii i energii, a sam czas nieodłącznie związany jest z przestrzenią tworząc tzw. czasoprzestrzeń.


Pojecie czasu własnego

Czas własny to w teorii względności czas wskazywany przez zegar nierozerwalnie związany z danym ciałem. jego wskazania zależą zarówno od prędkości z jaką porusza się zegar, jak i od tego, w jakim polu grawitacyjnym znajduje się zegar(patrz niżej: dylatacja).

Teorie fizyczne dopuszczające podróże w czasie

O ile podróż do przyszłości jest w naszym zasięgu (patrz poniżej: Dylatacje), o tyle podróż wstecz nie jest juz tak oczywista.

Istnieją jednakże dwie możliwości podróży do przeszłości. Pierwsza to podróżować wstecz w czasie – wskazówki zegara przesuwają się w kierunku odwrotnym niż zazwyczaj. Wymagałoby to podróżowania z szybkością większa od szybkości światła w próżni, co jest niemożliwe z punktu widzenia szczególnej teorii względności. Druga możliwość to podróż w czasie do przodu ale przez zakładkę (fałdę) przestrzeni, co zaprowadzie cię do przeszłości – coś jak przejechanie pętli na kolejce górskiej w wesołym miasteczku. Taka pętla znana jest w fizyce jako zamknęeta pętla czasu. Problem ten jest przedmiotem intensywnych dociekań teoretycznych przez ostatnie kilka dziesięcioleci. Wiadomo od około kilkudziesięciu lat, że równania Einsteina nie wykluczają takiej możliwości. Matematyk amerykański Kurt Gödel pokazał w roku 1945, że teoretycznie podróż do przeszłości jest możliwa.

Podróże nadświetlne

Patrz też: Prędkość nadświetlna

Geometria czasoprzestrzeni

Patrz też: Tunel Czasoprzestrzenny

Dylatacja czasu

  • Związana z przemieszczaniem

Zjawisko różnic w pomiarze czasu dokonywanym równolegle w dwóch różnych układach odniesienia, z których jeden przemieszcza się względem drugiego. Pomiar dotyczy czasu trwania tego samego zjawiska. Zjawisko było przewidziane w szczególnej teorii względności Alberta Einsteina i następnie potwierdzone doświadczalnie.

Zjawisko dylatacji czasu jest sprzeczne z klasycznym postrzeganiem czasu leżącym u podstaw teorii względności Galileusza, która określała transformację odległości i niezmienność czasu przed przyjęciem szczególnej teorii względności.

Δt=γ·Δt0 gdzie γ to tzw. czynnik relatywistyczny zależny od prędkości.

Dla prędkości 50% prędkości światła γ=1,15

Dla prędkości 90% prędkości światła γ=2,29

Dla prędkości 99% prędkości światła γ=7,08

  • Związana z polem grawitacyjnym

Ogólna teoria względności opisuje zjawisko grawitacyjnej dylatacji czasu w pobliżu dużej masy. Tempo upływu czasu w inercjalnym układzie odniesienia jest stałe, zaś spowalnienie czasu na powierzchni planet i innych ciał o wielkich, skoncentrowanych masach poprzez dylatację czasu może być znaczące.


Dla przykładu na poweirzchni Ziemi (w odleglosci ok. 6400 km od środka ciężkosci masy ok. 6x1024 kg) predkosc czasu jest mniejsza o ok. 0.00000000007 (11 zer) jego normalnej szybkosci. Na powierzchni Słońca każda sekunda trwa 1.000002 sekundy, na powierzchni białego karła to już 1.3, a gwiazdy neutronowej (przyspieszenie grawitacyjne = 1012 kg/cm³), to już kilka minut(!).

Na gwiazdach neutronowych różnice w tempie upływu czasu stają się zauważalne na odległościach rzędu kilku metrów. Hipotetycznie można sobie wyobrazić, że gdyby istniały na nich wieżowce, czas płynąłby wielokrotnie razy szybciej na najwyższym piętrze niż na parterze. Gdyby więc hipotetyczny mieszkaniec gwiazdy neutronowej miał do rozwiązania czasochłonny problem, to mógłby wjechać windą do biura na 50 piętrze i przepracować tam kilka godzin. Po zjechaniu na parter stwierdziłby, iż na powierzchni minęło ledwie kilka minut. Nie jest to jednak podróż wstecz w czasie, a jedynie zmiana tempa jego upływu. Z 50. piętra obserwowałby swoich kolegów na dole wolnych jak na zwolnionym filmie – a oni jego odwrotnie jak w mocno przyspieszonym.

Jeszcze bardziej ekstremalną odmianę tego zjawiska postuluje się w związku z czarnymi dziurami. Na horyzoncie zdarzeń czarnej dziury czas skurczyłby się do zera.


Podsumowując zatem, podróż z dużymi prędkościami oraz przebywanie w poblizu duzych mas pozwalają nam podróżować w czasie naprzód.

Tachiony i komunikacja tachionowa

Tachion jest hipotetyczną cząstką elementarną, która porusza się z prędkością większą niż prędkość światła. Nie ma jednak żadnego dowodu na istnienie tych cząstek.

Te hipotetyczne cząstki posiadać mają następujące właściwości, które wynikają z pewnych rozwiązań równań szczególnej teorii względności:

  • poruszać się mogą wyłącznie szybciej od światła (bariera prędkości światła jest dla nich również nieprzekraczalna, tyle że „w dół”)
  • poruszają się w czasie wstecz (tzn. „przybywają z przyszłości”)
  • Energia maleje wraz z prędkością (osiągają nieskończoną energię i masę gdy poruszają się z prędkością światła)

Zobacz Antytelefon Tachionowy

Paradoksy związane z podróżami w czasie

Paradoks bliźniąt

Eksperyment myślowy w szczególnej teorii względności, którego domniemana sprzeczność ma wykazywać nieprawdziwość tej teorii. Paradoks wynika z wyciągania wniosków z fałszywych założeń.

żródło: Internet


Założenie:

Rodzą się bliźnięta, jeden z nich pozostaje na Ziemi, a drugi, wysyłany szybkim statkiem kosmicznym w przestrzeń kosmiczną z prędkością relatywistyczną. Po pewnym czasie zawraca, ląduje na Ziemi i spotyka się ze swoim bratem bliźniakiem.

Rozwiązanie:

Zgodnie ze szczególną teorią względności czas w poruszającym się układzie odniesienia płynie wolniej (patrz wyżej: dylatacja czasu). W przypadku opisanej wyżej sytuacji wydawać sie może, że przy podstawie, jaka jest względność ruchu, sytuacja jest symetryzna. Wynika z tego, iż 1) pilot rakiety spodziewa sie zastac młodszego bliźniaka na Ziemi i odwrotnie - 2) pozostały na Ziemi spodziewaq sie, że wróci z kosmosu zdecydowanie młodszy blixniak

Układy obu braci nie są jednak równoważne. Tylko z jednym z nich można związać układ inercjalny. Gdyby obaj bracia mieli zawsze poruszać się względem siebie ze stałą prędkością, to nigdy, poza momentem wyruszania kosmonauty w podróż, nie spotkaliby się.

Paradoks wynika z niezrozumienia szczególnej teorii względności. Nie mówi ona bowiem, że wszyscy obserwatorzy są równoważni, a jedynie, że równoważni są obserwatorzy znajdujący się w układach inercjalnych, tzn. takich, które poruszają się względem siebie bez przyspieszenia. W tym przypadku brat-kosmonauta musi jednak zmienić swoją prędkość (czyli mieć pewne przyspieszenie) kiedy zawraca rakietę. Nie znajduje się on więc w tym samym układzie inercjalnym, co na początku. Rację ma więc jego brat, który pozostał na Ziemi (przypadek 2).


Paradoks dziadka

Paradoks dziadka opiera sie o następujące rozumowanie:

„jeśli ktoś podczas podróży w czasie w przeszłość zabije własnego dziadka przed poczęciem swojego ojca, to ten ktoś się nie narodzi i nie odbędzie podróży w czasie i nie zabije własnego dziadka, więc się narodzi”.

Jest proponowanych kilka rozwiązań tej sprzeczności, jaką jest paradoks dziadka, mających uczynić ją sprzecznością pozorną:

  • podczas podróży w czasie wstecz podróżnik przedostaje się tunelem czasoprzestrzennym do alternatywnego wszechświata, więc zabicie dziadka spowoduje jedynie to, że podróżnik nie narodzi się we wszechświecie do którego się dostał i w którym zabił dziadka;
  • podczas podróży w czasie wstecz nie można dokonać niczego, co mogłoby ją uniemożliwić, gdyż nie zrobiło się tego w przeszłości;
  • nie można się cofać przed moment, w którym powstaje możliwość podróży w czasie wstecz.

Zobacz też:

Osobiste
Przestrzenie nazw
Warianty
Działania
Nawigacja
Narzędzia
Pomoc
Szablony