Prima pagină Stiinta

Cum sa construim o masina a timpului

descopera@mpg.ro 07.25.2007 | ● Vizualizări: 4982
Cum sa construim o masina a timpului     Cum sa construim o masina a timpului + zoom
Galerie foto (1)

Calatoria in timp este unul dintre cele mai vechi si mai dragi visuri ale scriitorilor de anticipatie. Poate fi el realizat? Daca ne raportam la teoria relativitatii, nu exista motive intemeiate care sa impiedice acest fenomen; concretizarea lui ar insemna rezolvarea a nenumarate probleme cea mai mare dintre acestea fiind construirea unei masini a timpului.

La inceputul anilor ‘80, a fost lansata ideea calatoriei in timp printr-o gaura de vierme. Gaura de vierme este o structura ipotetica a spatiu-timpului, reprezentata sub forma unui tunel lung si subtire care face legatura intre doua puncte de spa­tiu-timp. Ea ar fi o zona de gravitatie intensa, asemanatoare unei gauri negre; dar, in timp ce gaura neagra este o calatorie catre nicaieri, gaura de vierme are atat intrare, cat si iesire. In limbajul SF, o gaura de vierme este o scurtatura intre doua puncte din spatiu-timp.

Obiectele care trec prin ea pot fi proiectate in trecut sau in viitor. Unii fizicieni cred ca gauri de vierme, de dimensiuni colosale, apar la fiecare Big-Bang, deci ele se afla undeva in Cosmos. Altii considera ca gaurile de vierme ar trebui cautate in microlumea cuantica. Unii ingineri si fizicieni cu idei mai nonconformiste au cochetat, la nivel teoretic, cu ideea construirii unei gauri de vierme, deci a unei masini a timpului. Va prezentam, pe scurt, demersul lor, sfatuindu-va totodata: Don’t try this at home!


FACTS


Scurta istorie a calatoriilor in timp
1895. H.G. Wells scrie romanul Masina timpului, punctul de plecare al SF-ului modern.
1905. Albert Einstein publica prima sa lucrare despre teoria relativitatii, demonstrand ca timpul poate fi incetinit.
1915. Einstein isi completeaza teoria, aratand ca gravitatia are, de asemenea, capacitatea de a dilata timpul.
1937. Van Stockhum apeleaza la teoria relativitatii pentru a demonstra ca, folosindu-ne de campul gravitational al unui cilindru gigantic, am putea inventa masina timpului.
1949. Kurt Godel lanseaza ideea ca, daca intregul Univers s-ar invarti, intoarcerea in timp ar fi posibila.

1957. John Archibald Wheeler scrie o conjectura despre existenta gaurilor de vierme, dar nimeni nu il ia in serios.
1968. Wheeler inventeaza termenul de gaura neagra: „portiune goala a spatiului si a timpului unde campul gravitational este atat de intens, incat orice traiectorie a razelor luminoase este deviata.“
1986. Carl Sagan publica romanul Contact, in care o gaura de vierme este folosita pe post de masina a timpului.
1988. Dupa ce citeste romanul Contact, Kip Thorne cerceteaza la modul cel mai serios ideea lui Sagan si confirma ca scriitorul a intuit adevarul.
1990. Stephen Hawking intervine impotriva libertatii calatoriei in timp, publicand lucrarea Protectia cronologiei.

 
Bizarerii ale timpului
- Viteza celor mai puternice radiatii cosmice este atat de mare, incat acestea strabat intreaga Cale Lactee in mai putin de 15 minute.
-In 1972, fizicianul american Bruce Partridge a incercat sa detecteze unde radio venite din viitor, folosind o antena-prototip amplasata in varful unui munte, pe care a indreptat-o spre spatiul intergalactic. Antena nu a receptionat insa nimic.
-Daca am fi inchisi intr-o cutie vidata si impenetrabila, am muri in cel mult cinci minute, prin asfixiere. Insa, conform fizicii cuantice, miscarea aleatorie a moleculelor care ne compun ar face ca, peste un numar de ani ce se scrie ca un 1 urmat de un milion ori un miliard ori un miliard de zerouri, sa fim recompusi in starea biomoleculara pe care o aveam inaintea mortii si sa inviem pur si simplu!
-Poate fi credibil ca Universul in care traim s-a format dintr-o raza cuantica a carei durata a reprezentat doar a zecea parte dintr-o milionime x 1018 x 1018 x 1018 x 1018 dintr-o secunda?

Alte moduri de a construi masini ale timpului
In afara de gaurile de vierme, au mai fost studiate alte doua tipuri de masini ale timpului. In 1937, mate­ma­ti­cianul van Stockhum a demonstrat teoretic ca, daca un cilindru de dimen­siuni gigantice s-ar invarti in jurul axei sale, el ar rasuci spatiu-timpul ca intr-un vortex, permitand astfel aparatului spatio-temporal ce navigheaza in cilin­dru sa se intoarca in trecut (vortex – mis­care circulara care formeaza vid in centrul cercului pe care il traseaza si atra­ge catre acest vid corpurile cu care intra in actiune).

Cealalta metoda implica asa-zisele sfori cosmice. Aceste legaturi subtiri de energie se presupune ca sunt un fel de urme indepartate ale Big Bang-ului. Ele ar avea o greutate enorma si ar produce efecte gravitationale puternice. Matema­ticianul american J. Richard Gott al III-lea a facut urmatorul calcul: o pereche de sfori cosmice drepte miscandu-se una langa cealalta cu o viteza foarte mare, pe cai paralele, ar permite scurte salturi in timp.

Un astronaut care „infasoara“ sfo­rile pe o traiectorie selectata s-ar putea intoarce in timp. Calculul lui Gott este insa unul idealist, intrucat presupune ca sforile au o lungime infinita si sunt perfect drepte. Dilemele si interdictiile timpului Chiar daca nimic din teoria lui Einstein nu interzice calatoria in trecut, oamenii de stiinta resping ideea ca fiind prea ciudata sau chiar paradoxala. Ce s-ar intampla cu un calator care s-ar in­toar­ce in timp si si-ar omori mama la mo­mentul cand ea este inca doar un copil?

Cu siguranta, el nu s-ar mai fi nascut, deci nu ar fi putut comite crima. Pentru a rezolva aceasta dilema, Ste­phen Hawking a propus o „conjectura de pro­tec­tie a cronologiei“ ce interzice in­toar­ce­rea in timp. Aceasta impiedica o gaura de vierme si orice alt dispozitiv sa fie transformate intr-o masina a timpu­lui. Alta interdictie, venita din fizica cuantica, se bazeaza pe principiul incertitudinii al lui Heisenberg si se aplica domeniului subatomic.

Pe de o parte, energia fluctueaza imprevizibil chiar si in spatiul liber; nimic nu poate opri aceste fluctuatii, intrucat asa este alcatuita natura spatiu-timpului in care traim. De aceea, pentru o calatorie in timp – in eventualitatea in care am avea deja la dispozitie o masina a timpului –, am „imprumuta“ practic energie gratuit, pacalind astfel natura. Natura ne-ar permite acest imprumut atata timp cat energia ar fi returnata rapid. Conform principiului nesigurantei, cu cat ar fi mai mare cantitatea de energie de care am avea nevoie, cu atat durata impru­mu­tului ar fi mai scurta.

 
O masina a timpului ar transforma energia impru­mu­tata intr-un salt in timp. Insa daca respectiva masina nu s-ar intoarce aproa­­pe instantaneu inapoi, energia cuan­tica lipsa ar genera campuri gravi­ta­tionale masive, care ar distruge gaura de vierme folosita. Din perspectiva prin­cipiului incertitudinii al lui Heisenberg, am putea folosi o masi­na a timpului, dar am ramane pentru vesnicie captivi in spatiu-timpul des­ti­na­­tiei alese. Cai de rezolvare, in timp Cercetarile profesorului Kip Thorne, de la Institutul de Tehnologie din Califor­nia, lasa deschis raspunsul la intrebarea daca fluctuatiile energiei ar putea distruge gaura de vierme si deci masina timpului.

Poate ca o viitoare teorie a gravitatiei, din perspectiva cuantica, ne va lamuri acest aspect – desi fizica cuantica nu se impaca prea bine cu gravitatia. Cele mai faimoase teorii cuantice care au tangenta cu gravitatia, teoria M (unificarea tuturor fortelor si particulelor naturii intr-o schema matematica) si teoria sforilor (Universul este format din lanturi si fasii) nu au avut foarte multe de spus cu privire la calatoria in timp. Nu toti fizicienii sunt adepti ai paradoxurilor calatoriei in timp.

David Deutsch, de la Universitatea din Oxford, crede ca, dimpotriva, fizica cuan­tica vine in ajutor. Nesiguranta din principiul lui Heisenberg se datoreaza faptului ca nu se poate sti cu certitudine ce se va intampla in momentul urma­tor. Un mod prin care se poate elimina nesiguranta este vizualizarea unui ansamblu de realitati contradictorii, fiecare reprezentand un posibil viitor atomic. Deutsch propune ipoteza a doua universuri paralele. Intr-unul dintre ele, atomii se misca spre dreapta, in celalalt – spre stanga.

Din perspectiva cuantica, ambele universuri sunt reale, intrucat in fizica cuantica exista un numar infinit de realitati paralele. In cazul in care calatoria in timp ar fi posibila, nesigu­ran­ta atomica ar putea fi amplificata la dimensiuni individuale, asa incat un cala­­tor in timp sa nu aiba un singur trecut, ci o multitudine. Ar putea sa-si omoare mama in istoria unei lumi, lasand-o totusi in viata in universul din care a plecat. Doar cativa savanti cred ca teoria relativitatii este adevarata in raport cu timpul si gravitatia.

Alte teorii alterna­tive ale gravitatiei evidentiaza in­de­­par­tari de la teoria rela­ti­vi­ta­tii, ele putand fi confirmate in la­bo­ra­tor, in viitorul apropiat, prin urmatoa­rea generatie de acceleratoare de particule. Acceleratorul Large Hadron Collider, de la laboratorul CERN de langa Geneva, poate deja amesteca protoni si antiprotoni cu o energie nemaiintalnita. Se presupune ca, in cativa ani, aceste coliziuni cu viteze foarte mari vor putea crea gauri negre microscopice si, in cele din urma, gauri de vierme. Chiar daca marirea acestor gauri de vierme nu va fi inca posibila, se va incerca trimiterea prin ele a unor particule in viitor sau in trecut. In functie de rezultatul acestui experiment, calatoria in timp va fi, in sfarsit, confirmata sau infirmata.

Coliziunea
Primul pas in construirea unei gauri de vierme ar incepe nu in Cosmos, ci intr-un mediu controlat (laborator), in interiorul unui accelerator de particule numit collider. Asta pentru ca, daca am incerca sa cream o gaura de vierme in spatiu, ar trebui sa facem o taietura in spatiu-timp, ceea ce ar duce la eliberarea unor energii colosale, avand drept consecinta distrugerea naturii sau for­marea de gauri negre. De aceea, cea mai buna idee ar fi manipularea particulelor la o scara cat mai mica, iar asta ar urma sa intre in sarcina collider-ului. 

 
Collider-ul recreeaza conditiile care existau la cateva microsecunde dupa Big Bang, atunci cand temperatura era de 10 miliarde de miliarde de grade Celsius. El izbeste doua nuclee de uraniu cu o viteza enorma. Socul impactului amesteca nucleele dand nastere unui corp amorf, compus din constituenti de baza: quarci si gluoni (quarc – particula de baza care formeaza particulele elementare; gluon – particula ipotetica, neutra, fara masa, care se pare ca ajuta, alaturi de quarci, la formarea celorlalte particule). Primul collider din lume a fost inventat in 2002, in laboratorul CERN din Elvetia.

Implozia Corpul amorf format din quarci si gluoni este pus intr-un shaker, care il amesteca cu o intensitate de 100 x 1018 x 1018 amperi. Pentru a crea aceasta intensitate, shaker-ul trebuie sa fie o incapere vidata, securizata, ai carei pereti sa fie formati din campuri magnetice. In interiorul sau se introduce corpul amorf, apoi se dezvolta o energie echivalenta cu cea obtinuta prin detonarea a 20 de bombe termonucleare. In acel moment, campurile magnetice se comprima si strivesc corpul amorf. Teoretic, dupa ce are loc explozia, la o scara incredibil de mica, spatiul se transforma intr-o agitatie clocotitoare, numita de fizicieni spuma de spatiu-timp.

Aici se formeaza si dispar in permanenta gauri de vierme temporare. Pentru a captura una dintre ele, e necesar sa se injecteze, prin implozie, un puls energetic echivalent cu 10 x 1018 jouli. Daca implozia functioneaza, corpul amorf agitat livreaza un impuls din magnitudinea sa spre o gaura de vierme temporara, luand-o in posesie si stabilizand-o indeajuns pentru pasul urmator.

Marirea

Pentru a trimite un temponaut intr-o gaura de vierme, aceasta ar trebui sa fie, in mod evident, de cel putin cativa metri latime, deci gaura de vierme microscopica trebuie marita. Marirea necesita folosirea unui camp antigravitational, care scoate gaura de vierme din spuma spatiu-timp. Pentru a genera antigravitatie, se poate injecta in gaura de vierme energie negativa, dar procurarea acesteia nu este usoara. O energie laser de foarte mare intensitate ar putea sa lanseze impulsuri scurte, gratie carora s-ar produce atat energie negativa, cat si pozitiva.

Pentru a se capta doar energia negativa, se vor folosi oglinzi rotative, care o vor directiona spre gura gaurii de vierme. O data ce marirea va fi realizata prin efectul antigravitational, insasi natura spatiala a gaurii de vierme va genera o antigravitatie indeajuns de puternica pentru a stabiliza definitiv marimea gaurii.

Diferentierea Pasul final consta in transformarea gaurii de vierme intr-o masina a timpului. Acest proces necesita manipularea unei guri a gaurii de vierme, in timp ce cealalta ramane stabila. Procesul implica stoparea cresterii cand gaura de vierme este inca de marime sub­ato­mi­ca. Apoi se injecteaza o forta electrica ce permite mutarea gurilor, prin folosirea cam­­pu­rilor electrice si magnetice. Una dintre guri poate fi rotita in jurul unui tub circular, intr-un acce­lerator de particule special adaptat.

Efectul de dilatare a timpului va imprima o diferenta permanenta de timp intre cele doua guri. Acest pas ar putea dura ani, dar, in mo­mentul realizarii lui, gaura de vierme ar putea fi manipulata din nou prin intermediul pa­sului 3, astfel incat sa creasca pana la dimensiunile la care ar permite intrarea unui tem­po­naut. In momentul de fata, insa, nu exista tehnologia necesara decat pentru realizarea pasului 1.