Lood mineviku ja tuleviku reisimise kohta on juba pikka aega hõivanud meie kujutlusvõime, kuid küsimus, kas aeg Võimalik, et reisimine on keerukas, on mõistlik mõista seda, mida füüsikud sõna kasutamisel tähendavad "aeg."
Kaasaegne füüsika õpetab meile, et aeg on meie universumi üks müstilisemaid aspekte, ehkki see võib alguses tunduda sirgjooneline. Einstein pani revolutsiooni meie arusaamast kontseptsioonist, kuid isegi selle muudetud arusaamaga mõtisklevad mõned teadlased ikkagi küsimuse üle, kasaeg on tegelikult olemas või kas see on pelk "kangekaelselt püsiv illusioon" (nagu Einstein seda kunagi nimetas). Mis iganes aeg on, aga füüsikud (ja ilukirjanduse autorid) on leidnud huvitavaid viise selle manipuleerimiseks, et kaaluda selle ebatavalist ületamist.
Aeg ja relatiivsus
Ehkki viidatud väljaandes H. G. Wells Ajamasin (1895), tekkis tegelik ajarändeteadus alles XX sajandil, kui Albert Einsteinteooria üldrelatiivsus (välja töötatud 1915). Relatiivsus kirjeldab universumi füüsikalist kangast 4-mõõtmelise kosmoseajana, mis hõlmab kolme ruumimõõdet (üles / alla, vasakule / paremale ja eest / taha) koos ühe ajamõõtmega. Selle teooria kohaselt, mida on viimase sajandi jooksul tehtud arvukad eksperimendid, on gravitatsioon selle kosmoseaja paindumise tagajärg aine olemasolule. Teisisõnu, võttes arvesse mateeria teatavat konfiguratsiooni, saab universumi tegelikku kosmosetehnikat märkimisväärselt muuta.
Üks suhtelisuse hämmastavaid tagajärgi on see, et liikumine võib põhjustada erinevusi aja möödumises - seda protsessi nimetatakse aja laienemine. Kõige dramaatilisemalt väljendub see klassikas Kaksikute paradoks. Selle "ajas rändamise" meetodi abil saate liikuda tulevikku tavapärasest kiiremini, kuid tagasiteed pole tegelikult enam olemas. (On väike erand, kuid sellest lähemalt artiklis hiljem).
Varajane reisimine
1937. aastal Šoti füüsik W. J. van Stockum rakendas esimest korda üldrelatiivsust viisil, mis avas ukse ajas rändamiseks. Rakendades üldrelatiivsusteguri võrrandit olukorras, kus on ääretult pikk, eriti tihe pöörleva silindriga (nagu lõputu juuksuri poolus). Sellise massiivse objekti pöörlemine tekitab tegelikult nähtuse, mida nimetatakse "kaadri lohistamiseks", mis tähendab, et see lohistab tegelikult kosmoseaega koos sellega. Van Stockum leidis, et selles olukorras võiksite luua 4-mõõtmelises kosmoseajas tee, mis algas ja lõppes samal hetkel - midagi, mida nimetatakse suletud õigeaegne kõver - mis on füüsiline tulemus, mis võimaldab ajas rändamist. Võite asuda kosmoselaevale ja liikuda rada, mis viib teid tagasi täpselt samasse hetke, kus alustasite.
Ehkki see oli intrigeeriv tulemus, oli tegemist üsna keeruka olukorraga, nii et selle toimumise pärast polnud suurt muret. Peagi oli tulemas uus tõlgendus, mis oli palju vaieldavam.
1949. aastal oli matemaatik Kurt Godel - Einsteini sõber ja Princetoni kolleeg Ülikooli edasijõudnute instituut - otsustas lahendada olukorra, kus on kogu universum pöörlev. Godeli lahendustes lubasid võrrandid ajalist liikumist tegelikult, kui universum pöörles. Pöörlev universum võiks ise toimida ajamasinana.
Nüüd, kui universum pöörleks, oleks selle tuvastamiseks võimalusi (näiteks valguskiired painutaksid, kui kogu universum pöörles) ja siiani on tõendusmaterjal eriti tugev, et mingit universaalset pole olemas pöörlemine. Järelikult on see konkreetne tulemuste komplekt välistatud ajarännakuid. Kuid tõsiasi on see, et universumis asjad pöörduvad ja see avab taas võimaluse.
Ajarännak ja mustad augud
1963. aastal kasutas Uus-Meremaa matemaatik Roy Kerr pöörleva pinna analüüsimiseks väljade võrrandit must auk, mida nimetatakse Kerri mustaks auguks ja leiti, et tulemused võimaldasid teed läbi a ussiauk musta auku, puududes selle ainsusest keskel, ja tehke see teisest otsast välja. See stsenaarium võimaldab ka suletud ajalisi kõveraid, nagu teoreetiline füüsik Kip Thorne aastaid hiljem mõistis.
1980. aastate alguses töötas Carl Sagan oma 1985. aasta romaani kallal Võtke ühendust, pöördus ta Kip Thorne poole küsimusega, mis puudutas ajas rändamise füüsikat, mis innustas Thorne'i uurima musta augu kasutamise ideed ajas liikumise vahendina. Koos füüsik Sung-Won Kimiga mõistis Thorne, et sul võib (teoorias) olla must auk ussiauguga, mis ühendab seda ruumi mingis teises punktis, mida hoiab mingis vormis negatiivsus energia.
Kuid see, et teil on ussiauk, ei tähenda, et teil oleks ajamasin. Oletame nüüd, et võiksite ussiaugu ühte otsa ("teisaldatav ots") teisaldada. Paned teisaldatava otsa kosmoselaevale, lastes selle peaaegu kosmosest kosmosesse valguse kiirus. Aja dilatatsioon saabub sisse ja liikuva otsa kogetav aeg on palju väiksem kui fikseeritud otsa jaoks kuluv aeg. Oletame, et teisaldate teisaldatava otsa 5000 aastat Maa tulevikku, kuid liikuv ots "vananeb" ainult 5 aastat. Lahkute näiteks 2010. aasta pKr ja saabute 7010 pKr.
Kui liigute läbi liikuva otsa, hüppate te tegelikult välja kindlaksmääratud otsast 2015. aasta pKr (kuna Maal on möödunud 5 aastat). Mida? Kuidas see töötab?
Noh, fakt on see, et ussiauku kaks otsa on ühendatud. Ükskõik kui kaugel nad on, kosmoseaja jooksul on nad põhimõtteliselt ikkagi üksteise lähedal. Kuna teisaldatav ots on alles viis aastat vanem kui lahkudes, saadab selle läbimine teid fikseeritud ussiavaga seotud punkti tagasi. Ja kui keegi 2015. aastast AD Earth astub läbi fikseeritud ussiaugu, siis tuleksid nad välja 7010 AD liikuvast ussiaugust. (Kui keegi astuks ussiaugust läbi 2012. aastal AD, jõuaksid nad kosmoselaevale kuskil reisi keskel ja nii edasi.)
Kuigi see on ajamasina füüsiliselt kõige mõistlikum kirjeldus, on sellegipoolest probleeme. Keegi ei tea, kas ussiaugud või negatiivne energia on olemas, ega kuidas neid sel viisil kokku panna, kui need olemas on. Kuid see on (teoorias) võimalik.