Home » Maratoanele Descopera » Descoperă Misterele Universului » Un miracol periculos: calatoria in timp

Un miracol periculos: calatoria in timp

Autor: Cecilia Stroe 09.30.2010
Pe cat se pare, in lumina celor mai recente teorii stiintifice, ceea ce socoteam a fi incredibil ar putea deveni realitate: am putea, cel putin la nivel teoretic, sa calatorim in spatiu-timp, “pacalind” legile cunoscute ale fizicii. Poate nu chiar maine, poimaine, dar cu siguranta intr-o buna zi; atunci cand vom depasi impasul punerii la punct a tehnologiei necesare.

Guvernele lumii ar trebui sa investeasca in… calatoria in
timp!

Ideea de timp care „curge” ireversibil este atat de adanc
inradacinata in constiinta umana incat posibilitatea de a ne
deplasa inainte si inapoi in cea de-a patra dimensiune,
posibilitate pe care relativitatea n-o exclude din punct de
vedere teoretic
, pare doar un scenariu gen
Star
Trek
. „Si totusi, SF-ul de azi e de
multe ori stiinta de maine
. Tocmai de aceea este de
datoria noastra sa studiem fantezistele teoreme fizice aplicate de
echipajul din Star Trek. Daca ar trebui sa studiem doar problemele
pamantesti, ne-am limita foarte mult potentialul nostru uman”.
Aceste cuvinte nu-i apartin unui pasionat de SF, ci celui mai
celebru fizician in viata,
Stephen
Hawking
.

Tot Hawking este insa acelasi care a negat posibilitatea de a
calatori in timp ani la randul, provocand o dezbatere incinsa in
randul cosmologilor si astronomilor, atunci cand acestia sustineau
ca teoria generala a relativitatii lui Einstein ar fi putut-o
admite. Calatoria in timp, declara el atunci, le-ar permite
oamenilor sa-si schimbe trecutul
; ei si-ar putea impiedica
pana si propria nastere, o posibilitate in opinia lui ridicola.
„Dovada cea mai evidenta ca o calatorie in timp nu va fi niciodata
posibila este ca pana acum n-am fost invadati de hoarde de turisti
din viitor”, declara pe-atunci, ironic, Hawking. Recent, el pare
insa a fi schimbat „macazul”: sustine acum ca o calatorie in timp
nu doar ca este un lucru realizabil, dar si unul in care guvernele
ar trebui sa investeasca fonduri.

Intr-o prefata scrisa la cartea astronomului american Lawrence
Krauss, The Physics Of Star Trek, Hawking vorbeste deschis
despre curbarea spatiului si despre viteze superioare celei a
luminii. Afirma ca „una dintre consecintele calatoriei
interstelare accelerate ar fi ca s-ar putea merge inapoi in
timp
„. Precizeaza totusi ca un voiaj in timp nu va fi
probabil „fezabil”, dar semintele indoielii par a fi fost deja
sadite in mintea lui: „Daca se combina teoria relativitatii
generale a lui Einstein cu teoria cuantica, incepe sa para o
posibilitate”. Fapt este ca studiile pe tema asa-numitei „closed
time-like curves” (termenul tehnic pentru calatoria in timp),
progreseaza in mai multe universitati, inclusiv la Cambridge si
Caltech (Institutul de Tehnologie al Universitatii California). „Nu
necesita bani multi; nu-i nevoie decat de o deschidere mentala
suficienta pentru a lua in considerare posibilitati la prima vedere
fantastice”, preciza Hawking.

Teoria cuantica este cea care l-a facut pe Hawking sa-si schimbe
parerea si asupra gaurilor negre. Considerate de multi un soi de
„coridoare” de acces catre alte dimensiuni, gaurile negre
pot reprezenta in opinia fizicianului „cheia” calatoriei in
timp:
„O gaura neagra are un efect dramatic asupra
timpului, incetinindu-l mai mult decat orice alt lucru in galaxie,
iar acest lucru o face sa fie un soi de masina a timpului
naturala”.

Trenul timpului

Un mod sugerat de Hawking pentru a calatori in timp este acela
de a construi un mijloc de locomotie in masura sa ne permita a
calatori foarte, foarte rapid. Cat de rapid? Pai cel putin la o
viteza care sa ne permita sa evitam pericolul de a fi „inghititi”
de o gaura neagra, si oricum inferioara limitei impuse de
viteza luminii, egala cu circa 186.000 de mile/secunda
.
Aceasta viteza nu poate fi depasita, dar daca ne-am putea deplasa
cu valori apropiate vitezei luminii, am putea sa calatorim in
viitor.

Afla mai multe despre teoriile lui Hawking vizavi de
calatoria in timp, din octombrie, pe Discovery Science!

Asadar, ipotetic, daca ne-am afla in interiorul unui
tren capabil sa mearga la viteze apropiate de cea a luminii –
Hawking a dat exemplul unui tren care ar parcurge intreaga
circumferinta terestra de 7 ori pe secunda – , timpul ar incepe sa
se scurga mai incet in interiorul acestuia decat in afara
lui
: in tren, totul s-ar intampla intr-un soi de „slow
motion”. Motivul acestui fenomen, a explicat fizicianul, este
tocmai acela de a „proteja” viteza luminii, limita insurmontabila a
fizicii. Prin urmare, in opinia lui Hawking, aceasta ar putea fi o
modalitate de a calatori in timp, sau cel putin in viitor: daca
respectivul tren ar calatori 100 de ani (masurati de un observator
de pe Terra) consecutivi, pentru noi, potentialii calatori, din
cauza incetinirii timpului, nu ar trece decat o saptamana.

Desigur, realizarea unui astfel de tren nu este posibila la ora
actuala, dar exista ceva asemanator la CERN-ul din Ginevra:

Large Hadron
Collider
, capabil sa accelereze particulele de
la 0 pana la 60000 mph intr-o fractiune de secunda.

Crescand puterea, particulele ar putea in teorie sa goneasca in
tunel de 11000 de ori pe secunda, cu o viteza apropiata de cea a
luminii, atingand o valoare egala cu 99.99% din limita sa. Daca
acest lucru se intampla, incepe si calatoria in timp (fenomenul a
fost demonstrat de anumite tipuri de particule, numite „mezoni Pi”,
care au in mod normal o viata foarte scurta, de o fractiune de
secunda, dar cand sunt determinate sa calatoreasca la viteze
apropiate de cea a luminii, durata lor de viata creste de 30 de
ori).

Sa traiesti intr-o singura zi cat un intreg an!

In viziunea lui Hawking, o modalitate de a utiliza acest
principiu si a calatori in timp ar fi si aceea de a fabrica
o astronava adecvata si a o lansa in spatiu. Dotata cu propulsoare
corect dimensionate si alimentata cu cantitatea corecta de
carburant, dupa circa 4 ani ar fi in masura sa atinga 90% din
viteza luminii, iar dupa alti 4 ani ar incepe sa calatoreasca in
timp
. Alti doi ani, si astronava ar atinge 99% din viteza
luminii, o zi petrecuta la bordul acesteia corespunzand unui an
intreg petrecut pe Terra. Hawking isi si imagineaza cum ar putea fi
o calatorie in apropierea unei gauri negre pe o naveta spatiala:
„Pentru oamenii curajosi de la bordul navetei timpul ar incetini,
la fiecare orbita cu 16 minute, si ei ar avea doar experienta a opt
minute de timp”.

Si alti cercetatori, printre care Fernando De Felice, profesor
de fizica la Universitatea Padova, cred ca anumite gauri
negre „ascund” in ele masini ale timpului
. Intr-adevar,
gaurile negre sunt stele a caror materie este concentrata intr-un
punct infinitezimal numit „singularitate”, unde timpul si spatiul
se deformeaza pana in punctul in care traiectoria unei particule se
curbeaza asupra ei insasi, creand o situatie denumita „time
loop”.

Practic, explica De Felice, particula in miscare, chiar
calatorind in viitor, s-ar intalni cu ea insasi in trecut. Iar
ipoteza ar fi ca, intrand intr-o gaura neagra, te-ai trezi intr-un
soi de inel, unde viitorul s-ar intalni cu trecutul, asadar, chiar
si mergand inainte, mai devreme sau mai tarziu, te-ai intoarce tot
in punctul de plecare. Riscul ar fi „doar” acela de a fi facut
farame de „malaxorul” imenselor forte gravitationale.

Cum s-ar putea construi o masina a timpului?

In opinia lui De Felice, calea cea mai simpla ar putea fi asadar
aceea a crearii unei asa-numite „gauri de vierme”
(„wormhole”), adica a unui tunel care sa conecteze spatiile din
doua regiuni de spatiu-timp separate, iar trecerea prin acest tunel
ar echivala cu o calatorie in timp.
Din pacate, in pofida
indelungatelor studii realizate in deceniul trecut cu privire la
proprietatile unui astfel de wormhole, nu este inca foarte clar cum
ar fi posibila crearea unuia. Si daca unele teorii speculative
asupra teoriei gravitatiei cuantice afirma ca spatiul-timp are o
complicata structura asemanatoare unei spume, alcatuite din
wormholes de marimea de 10-33 cm, adica de un miliard de miliarde
de ori mai mici decat un electron, totusi, doar putini fizicieni
cred ca este posibila „manipularea” uneia dintre aceste gauri de
vierme microscopice si marirea ei pana la dimensiuni utilizabile de
om.

In opinia lui William A. Hiscock, profesor de fizica la Montana
State University, calatoria in viitor ar putea fi realizata
utilizand dilatarea timpului din

Relativitatea Speciala
a lui Einstein
, care sustine ca un ceas, chiar
si biologic, se misca mai incet pe masura ce atinge viteza luminii.
Ca atare, plecand de pe Terra la bordul unei astronave care
reuseste sa accelereze pana la a atinge viteze apropiate de cea a
luminii, s-ar putea face o calatorie pana in centrul galaxiei
noastre, cu intoarcerea in 40 de ani (timp masurat pe naveta). Pe
Terra, intre timp, vor fi trecut 60.000 ani, astfel ca, astronautul
s-ar trezi asadar in viitor. Din pacate, un astfel de voiaj ar
necesita o cantitate enorma de energie, imposibil de obtinut cu
tehnologia actuala.

Asa cum vede lucrurile Hiscock, si mai complicata reiese a fi
calatoria inapoi in timp. Exista multe solutii la ecuatia
Relativitatii Generale a lui Einstein care permit unei persoane sa
urmeze o linie a timpului care ar face-o sa se intalneasca pe ea
insasi sau un parinte intr-o epoca precedenta, problema sta insa in
a decide daca aceste solutii nu sunt doar bizare rezultate
matematice
: niciun experiment nu a demonstrat pana acum ca
un astfel de voiaj in timp s-ar putea intampla in universul nostru,
precizeaza profesorul. Cu toate acestea, adauga el, au fost
realizate de catre teoreticieni unele studii cu privire la
posibilitatea de a manipula materia si geometria spatiu-timp astfel
incat sa poata fi create „cai care sa se invarteasca in jurul
timpului”.

Calatorul imprudent

Celebrul „paradox al bunicului”, descris pentru prima oara de
autorul de carti SF René Barjavel in „Le voyageur
imprudent”
(1943), imagineaza situatia in care un
nepot s-ar intoarce in timp si si-ar ucide bunicul inainte ca
acesta s-o intalneasca pe bunica, inainte asadar ca cei doi sa aiba
ocazia de a produce descendenti. Intr-un asemenea caz, nepotul nu
s-ar mai putea naste, prin urmare cum s-ar mai putea intoarce in
timp sa-si macelareasca bunicul?!
Exista si in acest sens
o teorie; unii fizicieni sustin ca orice eveniment ar produce un
nou univers paralel, in care istoria ar evolua in maniera
independenta. Cu alte cuvinte, schimband un eveniment survenit nu
am schimba istoria, doar ne-am pricopsi cu doua realitati
paralele.

De altfel, recent, paradoxul bunicului pare a fi fost rezolvat
de un grup de cercetatori de la MIT din Boston, condusi de
fizicianul si informaticianul Seth Lloyd. Fata de celelalte
tentative teoretice facute pana acum, Lloyd a recurs la un „efect”
pana acum ignorat. El a pornit de la teleportare, procedeu facut
celebru de Star Trek, in care persoanele sunt transferate dintr-un
loc in altul instantaneu (in laborator oricum, cativa fotoni au
fost deja teleportati) si de la mecanica cuantica; „trucul” l-a
reprezentat insa utilizarea asa-numitului principiu de
post-selectie, gratie caruia, doar particulele care au fost
teleportate pot fi readuse inapoi la conditia originara, ele facand
astfel o calatorie inapoi in timp
. O asemenea masina nu ar
necesita nicio distorsionare a spatiului sau a timpului.

In ultima instanta, in demersul cercetatorilor exista totusi si
o intentie mai concreta decat calatoria in timp: efectul de
post-selectie utilizat de profesorul Lloyd sta la baza cercetarilor
cu privire la computerul cuantic, si in aceasta directie incep sa
se intrevada la orizont unele posibilitati.

Japonezul Michio Kaku, profesor de fizica la City University din
New York, este convins si el ca functionarea unei masini a timpului
ar presupune utilizarea unei cantitati enorme de energie, dar crede
ca gaurile negre ar putea rezolva problema, gratie gaurilor de
vierme. „Distanta dintre doua puncte pe o foaie de hartie este o
linie dreapta, dar daca noi am indoi hartia pana cand cele doua
puncte ar coincide…”. De altfel, primul care si-a imaginat aceasta
posibilitate nici macar nu a fost un fizician, ci Lewis Carroll, in
a sa „Alice in Tara Minunilor”.

„In paginile romanului sau, Carroll o face pe Alice sa
calatoreasca in timp trecand printr-o lupa. Daca o stea se
prabuseste sub propria forta, ea nu cade intr-un punct precis, ci
intr-un cerc alcatuit din neutroni, exact ca lupa lui Alice.
Ce s-ar intampla daca s-ar incerca traversarea unei gauri
negre? Am cadea, precum Alice, in Tara Minunilor, sau ne-am
distruge? Nu stim acest lucru, dar intr-o buna zi vom trimite o
racheta in mijlocul unei gauri negre, in cautarea unei posibile
calatorii in timp”.

Facts: Ilustrii calatori in timp

  • Galileo Galilei (1564-1642) A fost primul om de
    stiinta care a demonstrat ca timpul este un parametru-cheie in
    legile miscarii. Legenda spune ca Galilei ar fi descoperit
    principiul ceasului cu pendul in iunie 1637, in timpul unei
    plicticoase slujbe religioase, in timp ce se juca cu un
    felinar.

  • Isaac Newton (1642-1727) Dezbaterea stiintifica
    pe tema calatoriei in timp dateaza inca din vremea lui Sir Isaac
    Newton care, in secolul 17, a exclus-o in mod categoric, sustinand
    ca timpul si spatiul sunt fixe si imobile. El considera ca intregul
    Univers este aidoma unui mecanism de ceasornic si ca partile
    acestuia se misca cu precizie matematica, stabilita de legi fixe si
    previzibile.

  • Alexander Friedmann (1888-1925) A demonstrat ca
    un univers infinit aflat in continua expansiune poate avea un
    inceput localizat in timp. Modelul matematic prin care explica
    expansiunea Universului este prima teorie in care se foloseste
    termenul de Big Bang.

  • Albert Einstein (1879-1955) A revolutionat
    ideile lui Newton, demonstrand ca timpul nu este absolut si
    universal, ci relativ.

  • Hermann Minkowski (1864 -1909) A aratat ca
    teoria lui Einstein despre relativitatea timpului implica o
    legatura inexorabila intre timp si spatiu – notiuni ce nu pot fi
    separate. Minkowski afirma ca „de acum inainte, timpul si spatiul
    in sine sunt sortite sa se vestejeasca pana vor ajunge simple
    umbre.”

  • John Archibald Wheeler (1911-2008) Este
    fizicianul care a inventat si a definit exact termenul de gaura
    neagra. El considera gaurile negre niste tesaturi infinite ale
    timpului – portaluri spre eternitate. „Timpul este modalitatea prin
    care natura a facut ca lucrurile sa nu se intample toate deodata”,
    spunea el.

*


CONCURS

CREZI CA ESTE POSIBILA CALATORIA IN TIMP? Daca ti-ar fi
accesibila o astfel de calatorie, in ce perioada istorica / an ai
dori sa calatoresti?

Raspunde la intrebarea etapei de concurs, prin comentarii la acest
articol, pana luni 4 octombrie. Autoarea sau
autorul celui mai interesant si bine argumentat raspuns, va fi
premiat(a) de catre DESCOPERA.ro si Discovery Romania cu
unul dintre cele 5 telescoape
SkyWatcher
pe care vi le oferim in
cadrul acestui maraton.

Afla aici detalii despre
concurs!

Marea calatorie a descifrarii misterelor
Universului a inceput! Revino maine pentru a afla care sunt cele
mai mari 10 enigme ale Cosmosului si urmareste, in octombrie, doua
seriale de exceptie marca Discovery!

*

„Universul vazut de Stephen Hawking” va
avea premiera: sambata, 2 octombrie, la ora 21.00, pe Discovery
Channel, urmand ca restul episoadelor sa fie difuzate pe Discovery
Science, in fiecare duminica, incepand cu 10 octombrie, de la ora
21.10.
„Universul văzut de Stephen Hawking” ne solicită
imaginaţia până la limita universului cunoscut. Cel mai celebru om
de ştiinţă încă în viaţă explorează splendoarea şi măreţia stelelor
şi planetelor, galaxiilor şi supernovelor care modelează şi
populează cosmosul. Primul episod, „Povestea tuturor lucrurilor”,
relatează cea mai controversată poveste din lume – istoria
Universului, începând cu energia uluitoare generată de Big Bang
până la sfârşitul omenirii; in vreme ce celelalte episoade
exploreaza ipoteza existentei extraterestrilor si controversata
teorie a calatoriei in timp.

*

„Morgan Freeman si spatiul cosmic” va
avea premiera luni, 4 octombrie, la ora 21.10, pe Discovey
Science
. Actor premiat cu Oscar şi pasionat de
investigarea spaţiului cosmic, Morgan Freeman este producătorul
executiv, prezentatorul şi naratorul acestui serial care explorează
cele mai mari mistere ale Universului din perspectiva omului
obisnuit. De la cele mai recente realizări ale NASA şi ale unor
mari companii private, până la cele mai noi teorii formulate de
oameni de ştiinţă şi cercetători, această serie studiază găurile
negre, colonizarea planetelor, teoria şirurilor şi multe
altele.

Autor: Cecilia Stroe