Calatoria in timp, un paradox posibil
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.
Calatoria in timp, o investitie de viitor!
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.
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 Geneva: 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 la puterea-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.
