Ką skaityti: Trumpi atsakymai į didelius klausimus yra naujausia Stepheno Hawkingo knyga

2024 Autorius: Malcolm Clapton | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2023-12-17 04:04

Ištrauka iš didžiojo mokslininko darbo apie tai, ar įmanoma keliauti laiku.

Su kelionėmis laiku glaudžiai susijusi galimybė greitai pereiti iš vieno erdvės taško į kitą. Kaip jau sakiau anksčiau, Einšteinas parodė, kad norint pagreitinti erdvėlaivį iki beveik šviesos greičio, reikės be galo galingos reaktyvinės jėgos. Taigi vienintelis būdas per protingą laiką persikelti iš vienos Galaktikos dalies į kitą – sugebėti sulenkti erdvėlaikį taip, kad susidarytų mažas vamzdelis, arba „kirmgrauža“. Jis gali susieti dvi Galaktikos dalis ir veikti kaip trumpiausias kelias tarp jų; galite skristi pirmyn ir atgal ir vis tiek sugauti visus savo draugus gyvus. Tokios „kirmgraužos“buvo rimtai svarstomos kaip ateities civilizacijos galimybė. Jei per porą savaičių pavyksta persikelti iš vienos Galaktikos dalies į kitą, tuomet galima grįžti per kitą „skylę“– tuo pačiu metu prieš išvažiuojant į kelią. Taip pat niekas netrukdys keliauti pirmyn ir grįžti į praeitį per vieną „kirmgraužą“, jei abu jos galai judės vienas kito atžvilgiu.

Galime sakyti, kad norint sukurti „kirmgraužą“, reikia lenkti erdvėlaikį priešinga kryptimi nei tai, į kurią ją lenkia įprasta materija. Paprastoji materija palenkia erdvėlaikį į save, kaip ir Žemės paviršius. Tačiau norint sukurti „kirmgraužą“, reikia materijos, kuri lenktų erdvėlaikį priešinga kryptimi, kaip balno paviršius. Tas pats pasakytina apie bet kokį kitą erdvėlaikio kreivumą, keliaujantį į praeitį, nebent visata yra tokia išlenkta, kad jau turi galimybę keliauti laiku. Tik šiuo atveju jums reikės neigiamos masės ir neigiamo energijos tankio materijos.

Energija yra kaip pinigai. Jei turite teigiamą likutį banke, galite panaudoti pinigus bet kokiu būdu. Tačiau pagal klasikinius įstatymus, kurie dar neseniai buvo laikomi nekintamais, naudojant energiją, overdraftas neleidžiamas.

Klasikiniai dėsniai neleidžia mums sulenkti visatos taip, kad kelionės laiku taptų įmanomos. Tačiau klasikinius dėsnius paneigia kvantinė teorija – antroji po bendrosios reliatyvumo teorijos, didžioji intelektualinė revoliucija mūsų supratime apie Visatą. Kvantinė teorija yra lankstesnė ir kai kuriais atvejais leidžia pereikvoti. Tačiau bankas mums turėtų būti malonus. Kitaip tariant, kvantinė teorija leidžia kai kuriose vietose nustatyti neigiamą energijos tankį, jei kitose pateikiate teigiamą tankį.

Kvantinė teorija leidžia neigiamą energijos tankį, nes ji pagrįsta neapibrėžtumo principu. Ir jis teigia, kad kai kurios charakteristikos, tokios kaip dalelės padėtis ir greitis, negali vienu metu turėti tiksliai išmatuotų verčių. Kuo tiksliau nustatoma dalelės padėtis, tuo didesnė neapibrėžtis dėl jos greičio ir atvirkščiai. Neapibrėžtumo principas taip pat taikomas laukams – pavyzdžiui, elektromagnetiniam ar gravitaciniam laukui. Jis teigia, kad šie laukai negali turėti nulinės reikšmės, net jei manome, kad yra tuščios vietos. Faktas yra tas, kad jei jų reikšmės yra lygios nuliui, tai reiškia, kad jie turi turėti tiksliai apibrėžtą padėtį, lygią nuliui, ir tiksliai apibrėžtą greitį, lygų nuliui. Ir tai prieštarauja neapibrėžtumo principui. Tai reiškia, kad laukai turi turėti tam tikrą minimalų svyravimą. Galima įsivaizduoti vadinamuosius vakuuminius svyravimus dalelių ir antidalelių porų pavidalu, kurios staiga atsiranda, atsiskiria, tada vėl susilieja ir sunaikina, viena kitą naikina.

Tokios dalelių poros – antidalelės laikomos virtualiomis, nes jų negalima tiesiogiai aptikti naudojant dalelių detektorių. Tačiau galima pastebėti netiesioginį poveikį. Tam naudojamas vadinamasis Kazimiero efektas. Pabandykite įsivaizduoti dvi lygiagrečias metalines plokštes, esančias nedideliu atstumu viena nuo kitos. Plokštės veikia kaip virtualių dalelių ir antidalelių veidrodžiai. Tai reiškia, kad tarpas tarp plokščių atrodo kaip vargonų vamzdis, tik jis perduoda tam tikro rezonansinio dažnio šviesos bangas. Dėl to paaiškėja, kad tarp plokščių atsiranda tam tikras kiekis kvantinių svyravimų, kurie skiriasi nuo to, kas vyksta už jų, kur šie svyravimai gali turėti bet kokį bangos ilgį. Virtualių dalelių skaičiaus skirtumas tarp plokščių ir išorės reiškia, kad plokštės yra labiau spaudžiamos vienoje pusėje nei kitoje. Atsiranda nedidelė jėga, kuri priartina plokštes viena prie kitos. Šią jėgą galima išmatuoti eksperimentiškai. Taigi virtualios dalelės egzistuoja tikrovėje ir turi realų poveikį.

Kadangi tarp plokščių yra mažiau virtualių dalelių arba kvantinių svyravimų vakuume, energijos tankis čia taip pat mažesnis nei supančioje erdvėje. Tačiau tuščios erdvės energijos tankis dideliu atstumu nuo plokščių turėtų būti lygus nuliui. Priešingu atveju erdvė-laikas bus išlenktas ir Visata nebus visiškai plokščia. Tai reiškia, kad energijos tankis tarp plokščių turi būti neigiamas.

Eksperimentiškai įrodytas šviesos nukreipimas rodo, kad erdvėlaikis yra išlenktas, o Kazimiero efektas patvirtina, kad kreivumas gali būti neigiamas. Ir gali atrodyti, kad tobulėjant mokslui ir technologijoms, galėsime kurti „kirmgraužas“arba kaip nors kitaip sulenkti erdvę ir laiką, kad galėtume keliauti į praeitį. Tačiau šiuo atveju neišvengiamai kyla nemažai klausimų ir problemų.

Pavyzdžiui: jei kelionės laiku tampa įmanomos ateityje, kodėl niekas negrįžo pas mus iš ateities ir nepasakė, kaip tai padaryti.

Net jei yra rimtų priežasčių mus sulaikyti tamsoje, žmonėms iš prigimties sunku patikėti, kad niekas nenori pasirodyti ir atskleisti mums, vargšams atsilikusiems valstiečiams, kelionių laiku paslapties. Žinoma, kai kas ginčijasi, kad pas mus jau lankosi svečiai iš ateities – jie skraido ant NSO, o vyriausybės dalyvauja milžiniškame sąmoksle, siekdamos nuslėpti šiuos faktus, kad pasinaudotų mokslo žiniomis, kurias su savimi nešiojasi svečiai. Galiu pasakyti tik viena: jei vyriausybės kažką slepia, jos vis tiek nesugeba pasinaudoti iš ateivių gauta naudinga informacija. Aš labai skeptiškai žiūriu į „sąmokslo teoriją“ir man atrodo labiau tikėtina „netvarkos teorija“. Pranešimai apie NSO negali būti susiję tik su ateiviais, nes jie vienas kitam prieštarauja. Bet jei pripažįstame, kad kai kurie iš šių stebėjimų yra tik klaidos ar haliucinacijos, ar ne logiškiau pripažinti, kad taip yra, nei manyti, kad mus aplanko svečiai iš ateities ar iš kitos Galaktikos dalies? Jei šie svečiai tikrai nori kolonizuoti Žemę arba įspėti mus apie kokį nors pavojų, jie yra labai neveiksmingi.

Kelionės laiku idėją galima suderinti su tuo, kad niekada nesutikome svečių iš ateities. Galime sakyti, kad tokios kelionės taps įmanomos tik ateityje. Mūsų praeities erdvėlaikis yra fiksuotas, nes mes jį stebėjome ir matėme, kad ji nebuvo pakankamai išlenkta, kad galėtume keliauti laiku atgal. O ateitis atvira, tad kada nors išmoksime lenkti erdvėlaikį ir įgausime galimybę keliauti laiku. Bet kadangi erdvėlaikį išlenkti galėsime tik ateityje, tai iš jo nebegalėsime grįžti į savo dabartį ar dar anksčiau.

Toks vaizdas gali gerai paaiškinti, kodėl nepatiriame turistų antplūdžio iš ateities. Tačiau tai vis tiek palieka vietos daugeliui paradoksų. Tarkime, yra galimybė skristi erdvėlaiviu ir grįžti iki skrydžio pradžios. Kas neleis jums susprogdinti raketos paleidimo aikštelėje ir tokiu būdu atmesti galimybę sau atlikti tokį skrydį? Yra ir kitų ne mažiau paradoksalių versijų: pavyzdžiui, grįžti į praeitį ir nužudyti savo tėvus dar negimstant. Tam yra du galimi sprendimai.

Vieną dalyką pavadinčiau nuosekliu istoriniu požiūriu. Tokiu atveju galima rasti nuoseklų fizikinių lygčių sprendimą – nors erdvėlaikis yra išlenktas tiek, kad galima keliauti į praeitį. Šiuo požiūriu negalite paruošti raketos kelionei į praeitį, jei į ją negrįžote ir nesugebėjote susprogdinti paleidimo aikštelės. Tai nuoseklus paveikslas, bet jis sako, kad esame visiškai nusiteikę: mes negalime pakeisti savo minčių. Tai per daug laisvai valiai.

Kitas sprendimas, kurį vadinu alternatyvios istorijos metodu. Jį rėmė fizikas Davidas Deutschas ir tikriausiai turėjo omenyje „Atgal į ateitį“kūrėjai. Taikant šį metodą, vienoje alternatyvioje istorijoje nebus grįžimo iš ateities prieš raketos paleidimą ir atitinkamai nebus galimybės ją susprogdinti. Tačiau kai keliautojas grįžta iš ateities, jis atsiduria kitoje alternatyvioje istorijoje. Jame žmonių rasė deda neįtikėtinas pastangas, kad sukurtų erdvėlaivį, tačiau prieš startuojant iš kitos Galaktikos dalies pasirodo panašus laivas ir sugriauna sukonstruotąjį.

Davidas Deutschas teikia pirmenybę alternatyviam istoriniam požiūriui į istorijų pliuralizmo koncepciją, kurią pasiūlė fizikas Richardas Feynmanas. Jo idėja yra ta, kad, remiantis kvantine teorija, visata neturi unikalios ir unikalios istorijos.

Visatoje yra visų įmanomų istorijų, kurių kiekviena turi savo tikimybės laipsnį.

Turėtų būti istorija, kurioje Viduriniuose Rytuose tvyro stabili taika, tačiau tokios istorijos tikimybė greičiausiai yra maža.

Kai kuriose istorijose erdvėlaikis iškreiptas taip, kad tokie objektai kaip raketos galėtų grįžti į savo praeitį. Bet kiekviena istorija yra vientisa ir savarankiška, aprašanti ne tik lenktą erdvėlaikį, bet ir visus joje esančius objektus. Todėl raketa, grįžusi, negali patekti į kitą alternatyvią istoriją. Tai lieka toje pačioje istorijoje, kuri turi būti nuosekli. Ir aš, skirtingai nei Deutsch, manau, kad istorijų daugybės idėja veikia nuoseklaus istorinio, o ne alternatyvaus istorinio požiūrio naudai.

Matyt, mes negalime atsisakyti nuoseklaus istorinio vaizdo. Tačiau tai gali neišspręsti determinizmo ir laisvos valios problemų, jei yra labai maža tikimybė, kad pasakojimai, kuriuose erdvėlaikis yra išlenktas taip, kad kelionė laiku būtų įmanoma už makroskopinio masto. Aš tai vadinu chronologijos saugumo hipoteze: fizikos dėsniai sukurti tam, kad makroskopiniu lygmeniu būtų užkirstas kelias kelionei laiku.

Panašu, kad jei erdvė-laikas yra beveik pakankamai išlenktas, kad leistų keliauti į praeitį, virtualios dalelės gali tapti beveik tikromis dalelėmis, judančiomis uždaromis trajektorijomis. Virtualių dalelių tankis ir jų energija žymiai padidėja, o tai reiškia, kad tokių istorijų tikimybė yra labai maža. Nors tai darosi panašu į chronologinės apsaugos agentūros, siekiančios išsaugoti pasaulį istorikams, veiklą. Tačiau erdvės ir laiko kreivumo tema dar tik pradeda formuotis. Remiantis vienijančia stygų teorijos forma, žinoma kaip M-teorija, kurią mes labai tikimės suvienyti bendrąją reliatyvumo teoriją ir kvantinę teoriją, erdvėlaikis turėtų turėti vienuolika dimensijų, o ne keturis, kuriuos patiriame.

Esmė ta, kad septyni iš šių vienuolikos matmenų yra susukti į tokią mažą erdvę, kad mes to nepastebime. Kita vertus, likusios keturios dimensijos yra praktiškai plokščios ir reprezentuoja tai, ką vadiname erdvėlaikiu. Jei šis paveikslas teisingas, turėtų būti įmanoma kaip nors sujungti keturis plokščius matmenis su likusiais septyniais labai išlenktais arba iškreiptais matmenimis. Kas iš to išeis, kol kas nežinome. Tačiau galimybės yra įdomios.

Baigdamas pasakysiu štai ką.

Mūsų šiuolaikinės koncepcijos neatmeta galimybės greitai keliauti kosmose ir grįžti į praeitį. Tai gali sukelti didelių loginių problemų, todėl tikėkimės, kad yra koks nors Chronologijos saugumo įstatymas, kuris neleis žmonėms grįžti į praeitį ir nužudyti savo tėvų.

Tačiau mokslinės fantastikos gerbėjai neturėtų nusiminti. M teorija suteikia vilties.

Paskutinis pasaulinio garso fiziko Stepheno Hawkingo darbas – knyga-testamentas, kuriame jis apibendrina ir pasisako apie svarbiausias visiems rūpimas temas.

Ar žmonija išliks? Ar turėtume būti tokie aktyvūs erdvėje? Ar yra Dievas? Tai tik keletas klausimų, į kuriuos paskutinėje savo knygoje atsakė vienas didžiausių istorijos protų.