Čo čítať: Stručné odpovede na veľké otázky je najnovšou knihou Stephena Hawkinga

2024 Autor: Malcolm Clapton | [email protected]. Naposledy zmenené: 2023-12-17 04:09

Výňatok z práce veľkého vedca o tom, či je možné cestovať v čase.

S cestovaním v čase úzko súvisí schopnosť rýchlo sa presúvať z jedného bodu v priestore do druhého. Ako som už povedal, Einstein ukázal, že na zrýchlenie kozmickej lode na rýchlosť blízku svetlu by bol potrebný nekonečne silný prúdový ťah. Takže jediný spôsob, ako sa v rozumnom čase presunúť z jednej časti Galaxie do druhej, je byť schopný zložiť časopriestor takým spôsobom, že vznikne malá trubica alebo „červí diera“. Dokáže spojiť dve časti Galaxie a pôsobiť ako najkratšia cesta medzi nimi; môžete lietať tam a späť a stále chytiť všetkých svojich priateľov nažive. O takýchto „červích dierach“sa vážne uvažovalo ako o príležitosti dostupnej pre civilizáciu budúcnosti. Ak sa vám podarí prejsť z jednej časti Galaxie do druhej za pár týždňov, môžete sa vrátiť cez inú „dieru“– v rovnakom čase, než vyrazíte na cestu. Taktiež vám nič nebude brániť cestovať vpred a vracať sa do minulosti cez jednu „červí dieru“, ak sa jej oba konce budú voči sebe pohybovať.

Môžeme povedať, že na vytvorenie „červej diery“je potrebné ohýbať časopriestor opačným smerom, než do akého ho ohýba bežná hmota. Obyčajná hmota ohýba časopriestor smerom k sebe, podobne ako povrch Zeme. Ale vytvorenie „červej diery“si vyžaduje hmotu, ktorá ohýba časopriestor opačným smerom, ako povrch sedla. To isté platí pre akékoľvek iné zakrivenie časopriestoru na cestovanie do minulosti, pokiaľ vesmír nie je tak zakrivený, že už má možnosti cestovania v čase. Iba v tomto prípade budete potrebovať hmotu so zápornou hmotnosťou a zápornou hustotou energie.

Energia je ako peniaze. Ak máte v banke kladný zostatok, peniaze môžete použiť akokoľvek chcete. Podľa klasických zákonov, ktoré boli donedávna považované za nemenné, však pri využívaní energie nie je povolené prečerpanie.

Klasické zákony nám znemožňujú ohýbať vesmír tak, aby bolo možné cestovať v čase. Ale klasické zákony vyvracia kvantová teória – druhá po všeobecnej teórii relativity, veľká intelektuálna revolúcia v našom chápaní Vesmíru. Kvantová teória je flexibilnejšia a v niektorých prípadoch umožňuje prečerpanie. Banka by však k nám mala byť láskavá. Inými slovami, kvantová teória umožňuje na niektorých miestach negatívnu hustotu energie, ak na iných poskytnete pozitívnu hustotu.

Kvantová teória umožňuje negatívnu hustotu energie, pretože je založená na princípe neurčitosti. A tvrdí, že niektoré charakteristiky, ako je poloha a rýchlosť častice, nemôžu mať súčasne presne namerané hodnoty. Čím presnejšie je určená poloha častice, tým vyššia je neistota o jej rýchlosti a naopak. Princíp neurčitosti platí aj pre polia – napríklad pre elektromagnetické alebo gravitačné pole. Tvrdí, že tieto polia nemôžu mať nulovú hodnotu ani tam, kde si myslíme, že je prázdny priestor. Faktom je, že ak sa ich hodnoty rovnajú nule, znamená to, že musia mať dobre definovanú polohu rovnajúcu sa nule a dobre definovanú rýchlosť rovnajúcu sa nule. A to je v rozpore s princípom neistoty. To znamená, že polia musia mať určitú minimálnu fluktuáciu. Možno si predstaviť takzvané fluktuácie vákua vo forme párov častíc a antičastíc, ktoré náhle vznikajú, oddeľujú sa, potom sa znova spájajú a anihilujú, pričom sa navzájom anihilujú.

Takéto páry častíc - antičastice sa považujú za virtuálne, pretože ich nemožno priamo detegovať pomocou detektora častíc. Dá sa však pozorovať nepriamy vplyv. Na to sa používa takzvaný Casimirov efekt. Skúste si predstaviť dve rovnobežné kovové dosky umiestnené v krátkej vzdialenosti od seba. Platne fungujú ako zrkadlá pre virtuálne častice a antičastice. To znamená, že priestor medzi platňami vyzerá ako organová píšťala, len prenáša svetelné vlny určitej rezonančnej frekvencie. V dôsledku toho sa ukazuje, že medzi platňami dochádza k určitému množstvu kvantových fluktuácií, odlišných od toho, čo sa deje za nimi, kde tieto fluktuácie môžu mať akúkoľvek vlnovú dĺžku. Rozdiel v počte virtuálnych častíc medzi platňami a zvonka znamená, že platne sú pod väčším tlakom na jednej strane ako na druhej. Vzniká malá sila, ktorá približuje platne k sebe. Táto sila môže byť meraná experimentálne. Takže virtuálne častice existujú v skutočnosti a majú skutočný účinok.

Keďže medzi platňami je menej virtuálnych častíc alebo kvantových fluktuácií vo vákuu, hustota energie je tu tiež nižšia ako v okolitom priestore. Ale hustota energie prázdneho priestoru vo veľkej vzdialenosti od dosiek by sa mala rovnať nule. V opačnom prípade bude časopriestor zakrivený a vesmír nebude úplne plochý. To znamená, že hustota energie v oblasti medzi doskami musí byť záporná.

Experimentálne preukázané vychýlenie svetla naznačuje, že časopriestor je zakrivený a Casimirov efekt potvrdzuje, že zakrivenie môže byť negatívne. A môže sa zdať, že s rozvojom vedy a techniky budeme schopní vytvárať „červí diery“alebo iným spôsobom ohýbať priestor a čas, aby sme mohli cestovať do minulosti. V tomto prípade však nevyhnutne vzniká množstvo otázok a problémov.

Napríklad: ak bude v budúcnosti možné cestovať v čase, prečo sa k nám nikto z budúcnosti nevrátil a nepovedal nám, ako na to.

Aj keď existujú dobré dôvody, prečo nás držať v nevedomosti, pre ľudí je vo svojej podstate ťažké uveriť, že nikto sa nechce ukázať a odhaliť nám, úbohým zaostalým roľníkom, tajomstvo cestovania v čase. Samozrejme, niektorí argumentujú, že hostia z budúcnosti nás už navštevujú – lietajú na UFO a vlády sú zapletené do obrovského sprisahania, aby tieto fakty zakryli, aby využili vedecké poznatky, ktoré si hostia so sebou nesú. Môžem povedať len jednu vec: ak vlády niečo skrývajú, stále nie sú schopné použiť užitočné informácie získané od mimozemšťanov. Som veľmi skeptický voči „konšpiračnej teórii“a považujem za prijateľnejšiu „teóriu neporiadku“. Správy o UFO nemôžu súvisieť výlučne s mimozemšťanmi, pretože sú navzájom protichodné. Ale ak pripustíme, že niektoré z týchto pozorovaní sú len omyly alebo halucinácie, nie je logickejšie priznať, že áno, ako veriť, že nás navštevujú hostia z budúcnosti alebo z inej časti Galaxie? Ak chcú títo hostia skutočne kolonizovať Zem alebo nás varovať pred nejakým nebezpečenstvom, potom sú mimoriadne neúčinní.

Existuje spôsob, ako zladiť myšlienku cestovania v čase s tým, že sme nikdy nestretli hostí z budúcnosti. Dá sa povedať, že takéto cestovanie bude možné až v budúcnosti. Časopriestor našej minulosti je pevný, pretože sme ho pozorovali a videli, že nie je dostatočne zakrivený na to, aby sme mohli cestovať späť v čase. A budúcnosť je otvorená, takže jedného dňa sa naučíme ohýbať časopriestor a dostaneme príležitosť cestovať v čase. Ale keďže ohýbať časopriestor budeme môcť až v budúcnosti, už sa z neho nebudeme môcť vrátiť do našej súčasnosti alebo ešte skôr.

Takýto obraz môže dobre vysvetľovať, prečo nezažívame prílev turistov z budúcnosti. Stále však ponecháva priestor pre mnohé paradoxy. Predpokladajme, že existuje príležitosť letieť vo vesmírnej lodi a vrátiť sa pred začiatkom letu. Čo vám zabráni odpáliť raketu na mieste štartu a tým vylúčiť možnosť takéhoto letu pre seba? Existujú aj iné nemenej paradoxné verzie: napríklad vrátiť sa v čase a zabiť svojich rodičov skôr, ako ste sa narodili. Na to existujú dve možné riešenia.

Jednu vec by som nazval konzistentným historickým prístupom. V tomto prípade je možné nájsť konzistentné riešenie fyzikálnych rovníc - aj keď je časopriestor zakrivený do takej miery, že je možné cestovať do minulosti. Z tohto pohľadu nemôžete pripraviť raketu na cestu do minulosti, ak ste sa k nej nevrátili a nedokázali odpáliť štartovaciu rampu. Toto je sekvenčný obraz, ale hovorí, že sme úplne odhodlaní: nie sme schopní zmeniť svoje myšlienky. To je na slobodnú vôľu priveľa.

Ďalšie riešenie, ktoré nazývam alternatívny historický prístup. Presadzoval to fyzik David Deutsch a pravdepodobne to mysleli aj tvorcovia Návratu do budúcnosti. S týmto prístupom v jednej alternatívnej histórii nedôjde k návratu z budúcnosti pred vypustením rakety, a teda nebude existovať možnosť ju odpáliť. Keď sa však cestovateľ vráti z budúcnosti, ocitne sa v inej alternatívnej histórii. Ľudská rasa v nej vynakladá neuveriteľné úsilie na stavbu vesmírnej lode, no pred štartom z inej časti Galaxie sa objaví podobná loď a tú skonštruovanú zničí.

David Deutsch uprednostňuje alternatívny historický prístup ku konceptu plurality dejín, ktorý predložil fyzik Richard Feynman. Jeho predstavou je, že podľa kvantovej teórie vesmír nemá jedinečnú a jedinečnú históriu.

Vo vesmíre existujú všetky možné príbehy, z ktorých každý má svoj vlastný stupeň pravdepodobnosti.

Mala by existovať možnosť príbehu, v ktorom je na Blízkom východe stabilný mier, ale pravdepodobnosť takéhoto príbehu je s najväčšou pravdepodobnosťou nízka.

V niektorých príbehoch je časopriestor deformovaný, aby sa predmety ako rakety mohli vrátiť do svojej minulosti. Ale každý príbeh je integrálny a sebestačný, opisuje nielen zakrivený časopriestor, ale aj všetky objekty v ňom. Preto sa vracajúca sa raketa nemôže dostať do inej alternatívnej histórie. Zostáva v tom istom príbehu, ktorý musí byť konzistentný. A ja, na rozdiel od Deutscha, verím, že myšlienka plurality príbehov funguje skôr v prospech konzistentného historického ako alternatívneho historického prístupu.

Zrejme nie sme v pozícii, aby sme sa vzdali konzistentného historického obrazu. To však nemusí riešiť problémy determinizmu a slobodnej vôle, ak existuje veľmi malá pravdepodobnosť príbehov, v ktorých je časopriestor zakrivený tak, že cestovanie v čase je možné nad rámec makroskopického rozsahu. Hovorím tomu chronologická bezpečnostná hypotéza: fyzikálne zákony sú navrhnuté tak, aby zabránili cestovaniu v čase na makroskopickej úrovni.

Vyzerá to tak, že ak je časopriestor zakrivený takmer natoľko, že umožňuje cestovanie do minulosti, potom sa z virtuálnych častíc môžu stať takmer skutočné častice pohybujúce sa po uzavretých trajektóriách. Hustota virtuálnych častíc a ich energia sa výrazne zvyšuje, čo znamená, že pravdepodobnosť takýchto príbehov je veľmi malá. Aj keď sa to začína podobať činnosti agentúry chronologickej ochrany, ktorá sa snaží zachovať svet pre historikov. Ale téma zakrivenia priestoru a času je ešte len v plienkach. Podľa zjednocujúcej formy teórie strún známej ako M-teória, do ktorej vkladáme veľké nádeje zjednotiť všeobecnú teóriu relativity a kvantovú teóriu, by časopriestor mal mať jedenásť dimenzií, nie štyri, ktoré zažívame.

Pointa je, že sedem z týchto jedenástich rozmerov je zrolovaných do takého malého priestoru, že si to nevšimneme. Na druhej strane, zvyšné štyri dimenzie sú prakticky ploché a predstavujú to, čo nazývame časopriestor. Ak je tento obrázok správny, potom by malo byť možné nejako spojiť štyri ploché rozmery so zvyšnými siedmimi vysoko zakrivenými alebo skreslenými rozmermi. Čo z toho bude, zatiaľ nevieme. Ale príležitosti sú vzrušujúce.

Na záver poviem nasledovné.

Naše moderné koncepcie nevylučujú možnosť rýchleho cestovania vesmírom a návratu do minulosti. To môže spôsobiť obrovské logické problémy, takže dúfajme, že existuje nejaký zákon o chronologickej bezpečnosti, ktorý zabráni ľuďom vrátiť sa v čase a zabiť svojich rodičov.

Fanúšikovia sci-fi by však nemali byť naštvaní. M-teória dáva nádej.

Posledná práca svetoznámeho fyzika Stephena Hawkinga, kniha-testament, v ktorom zhŕňa a hovorí o najdôležitejších témach, ktoré zaujímajú každého.

Prežije ľudstvo? Mali by sme byť tak aktívni vo vesmíre? Existuje Boh? To je len niekoľko otázok, na ktoré vo svojej poslednej knihe odpovedal jeden z najväčších mozgov v histórii.