Šta čitati: Kratki odgovori na velika pitanja je najnovija knjiga Stephena Hawkinga

2024 Autor: Malcolm Clapton | [email protected]. Zadnja izmjena: 2023-12-17 03:49

Izvod iz rada velikog naučnika o tome da li je putovanje kroz vrijeme moguće.

Usko povezana s putovanjem kroz vrijeme je sposobnost brzog pomicanja s jedne tačke u prostoru na drugu. Kao što sam ranije rekao, Ajnštajn je pokazao da je potreban beskonačno snažan mlazni potisak da bi se svemirska letelica ubrzala do brzine skoro svetlosti. Dakle, jedini način da se pređete iz jednog dela Galaksije u drugi u razumnom vremenskom periodu jeste da budete u stanju da savijete prostor-vreme na takav način da se formira mala cev, ili "crvotočina". Može povezati dva dela Galaksije i delovati kao najkraći put između njih; možete letjeti naprijed-nazad i dalje uhvatiti sve svoje prijatelje žive. Takve "crvotočine" ozbiljno su razmatrane kao mogućnost dostupna civilizaciji budućnosti. Ako uspete da pređete iz jednog dela Galaksije u drugi za par nedelja, onda se možete vratiti kroz drugu "rupu" - u isto vreme pre nego što krenete na put. Takođe, ništa vas neće spriječiti da putujete naprijed i vraćate se u prošlost kroz jednu "crvotočinu" ako se oba njena kraja pomjere jedan u odnosu na drugi.

Možemo reći da je za stvaranje "crvotočine" potrebno savijati prostor-vrijeme u smjeru suprotnom od onoga u koji ga savija obična materija. Obična materija savija prostor-vreme prema sebi, poput površine Zemlje. Ali stvaranje "crvotočine" zahtijeva materiju koja savija prostor-vrijeme u suprotnom smjeru, poput površine sedla. Isto vrijedi i za bilo koju drugu zakrivljenost prostor-vremena da putuje u prošlost, osim ako je svemir toliko zakrivljen da već ima mogućnosti putovanja kroz vrijeme. Samo u ovom slučaju će vam trebati materija sa negativnom masom i negativnom gustoćom energije.

Energija je kao novac. Ako imate pozitivan saldo u banci, novac možete koristiti na bilo koji način. Međutim, prema klasičnim zakonima, koji su se donedavno smatrali nepromjenjivim, prekoračenje nije dozvoljeno pri korištenju energije.

Klasični zakoni onemogućavaju nam da savijemo svemir tako da putovanje kroz vrijeme postane moguće. Ali klasične zakone opovrgava kvantna teorija - druga nakon opće teorije relativnosti, velika intelektualna revolucija u našem razumijevanju Univerzuma. Kvantna teorija je fleksibilnija i dozvoljava prekoračenje u nekim slučajevima. Međutim, banka bi trebala biti ljubazna prema nama. Drugim riječima, kvantna teorija dozvoljava negativnu gustoću energije na nekim mjestima, ako dajete pozitivnu gustoću na nekima.

Kvantna teorija dozvoljava negativnu gustoću energije jer se zasniva na principu neizvjesnosti. I on tvrdi da neke karakteristike, kao što su položaj i brzina čestice, ne mogu istovremeno imati tačno izmjerene vrijednosti. Što je preciznije određen položaj čestice, veća je nesigurnost u pogledu njene brzine i obrnuto. Princip nesigurnosti također se primjenjuje na polja - na primjer, na elektromagnetno ili gravitacijsko polje. On tvrdi da ova polja ne mogu imati nultu vrijednost čak i tamo gdje mislimo da postoji prazan prostor. Činjenica je da ako su njihove vrijednosti jednake nuli, onda to znači da moraju imati dobro definiranu poziciju, jednaku nuli, i dobro definiranu brzinu, jednaku nuli. A to je u suprotnosti sa principom neizvjesnosti. To znači da polja moraju imati neku minimalnu fluktuaciju. Mogu se zamisliti takozvane vakuumske fluktuacije u obliku parova čestica i antičestica koje se iznenada pojavljuju, razdvajaju, zatim ponovo spajaju i anihiliraju, međusobno se poništavajući.

Takvi parovi čestica - antičestice se smatraju virtuelnim, jer se ne mogu direktno detektovati pomoću detektora čestica. Ali može se uočiti indirektan efekat. Za to se koristi takozvani Casimirov efekat. Pokušajte zamisliti dvije paralelne metalne ploče razmaknute na maloj udaljenosti jedna od druge. Ploče djeluju kao ogledala za virtualne čestice i antičestice. To znači da prostor između ploča izgleda kao cijev organa, samo što prenosi svjetlosne valove određene rezonantne frekvencije. Kao rezultat toga, ispostavlja se da se određena količina kvantnih fluktuacija javlja između ploča, različita od onoga što se događa iza njih, gdje te fluktuacije mogu imati bilo koju valnu dužinu. Razlika u broju virtualnih čestica između ploča i spolja znači da su ploče pod većim pritiskom na jednoj strani nego na drugoj. Pojavljuje se mala sila, koja ploče približava jedna drugoj. Ova sila se može eksperimentalno izmjeriti. Dakle, virtuelne čestice postoje u stvarnosti i imaju pravi efekat.

Budući da između ploča ima manje virtualnih čestica, odnosno kvantnih fluktuacija u vakuumu, gustina energije je i ovdje manja nego u okolnom prostoru. Ali gustoća energije praznog prostora na velikoj udaljenosti od ploča trebala bi biti jednaka nuli. Inače će prostor-vrijeme biti zakrivljeno i Univerzum neće biti potpuno ravan. To znači da gustoća energije u području između ploča mora biti negativna.

Eksperimentalno dokazano skretanje svjetlosti ukazuje da je prostor-vrijeme zakrivljeno, a Casimirov efekat potvrđuje da zakrivljenost može biti negativna. I može se činiti da ćemo kako se nauka i tehnologija razvijaju, moći da stvaramo "crvotočine" ili da savijamo prostor i vreme na neki drugi način kako bismo mogli da putujemo u prošlost. Ali u ovom slučaju neminovno se nameću brojna pitanja i problemi.

Na primjer: ako putovanje kroz vrijeme postane moguće u budućnosti, zašto nam se niko nije vratio iz budućnosti i rekao nam kako to učiniti.

Čak i ako postoje dobri razlozi da nas drže u mraku, ljudima je inherentno teško povjerovati da niko ne želi da se pojavi i otkrije nama jadnim zaostalim seljacima tajnu putovanja kroz vrijeme. Naravno, neki tvrde da nas gosti iz budućnosti već posjećuju – lete na NLO-ima, a vlade su upletene u ogromnu zavjeru da prikriju ove činjenice kako bi iskoristile naučna saznanja koja gosti nose sa sobom. Mogu samo jedno reći: ako vlade nešto kriju, one još uvijek ne mogu koristiti korisne informacije dobijene od vanzemaljaca. Veoma sam skeptičan prema "teoriji zavere" i smatram da je verovatnija "teorija nereda". Izvještaji o NLO-ima se ne mogu odnositi isključivo na vanzemaljce jer su međusobno kontradiktorni. Ali ako priznamo da su neka od ovih zapažanja samo greške ili halucinacije, nije li logičnije priznati da jesu, nego vjerovati da nas posjećuju gosti iz budućnosti ili iz drugog dijela Galaksije? Ako ti gosti zaista žele kolonizirati Zemlju ili nas upozoriti na neku vrstu opasnosti, onda su krajnje neefikasni.

Postoji način da se pomiri ideja putovanja kroz vrijeme sa činjenicom da nikada nismo sreli goste iz budućnosti. Možemo reći da će takva putovanja biti moguća tek u budućnosti. Prostor-vrijeme naše prošlosti je fiksno jer smo ga posmatrali i vidjeli da nije dovoljno zakrivljeno da bismo mogli putovati u prošlost. A budućnost je otvorena, pa ćemo jednog dana naučiti savijati prostor-vrijeme i dobiti priliku da putujemo kroz vrijeme. Ali pošto ćemo prostor-vrijeme moći savijati samo u budućnosti, iz njega se nećemo moći vratiti u našu sadašnjost ili čak ranije.

Takva slika može dobro objasniti zašto ne doživljavamo priliv turista iz budućnosti. Ali i dalje ostavlja prostora za mnoge paradokse. Pretpostavimo da postoji prilika da letite u svemirskom brodu i vratite se prije početka leta. Šta će vas spriječiti da detonirate raketu na mjestu lansiranja i time isključite mogućnost takvog leta za sebe? Postoje i druge ništa manje paradoksalne verzije: na primjer, vratiti se u prošlost i ubiti svoje roditelje prije nego što ste rođeni. Postoje dva moguća rješenja za ovo.

Jedna stvar koju bih nazvao dosljednim historijskim pristupom. U ovom slučaju se može pronaći konzistentno rješenje fizičkih jednačina - iako je prostor-vrijeme zakrivljeno do te mjere da je moguće putovati u prošlost. Sa ove tačke gledišta, ne možete pripremiti raketu za putovanje u prošlost ako joj se niste vratili i niste uspeli da dignete u vazduh lansirnu rampu. Ovo je sekvencijalna slika, ali ona govori da smo potpuno odlučni: nismo u stanju promijeniti svoje misli. Ovo je previše za slobodnu volju.

Drugo rješenje nazivam alternativnim historijskim pristupom. Zagovarao ga je fizičar David Deutsch, a vjerovatno su ga mislili kreatori Povratka u budućnost. Ovakvim pristupom, u jednoj alternativnoj istoriji neće biti povratka iz budućnosti prije lansiranja rakete i, shodno tome, neće biti mogućnosti da se ona detonira. Ali kada se putnik vrati iz budućnosti, nađe se u drugoj alternativnoj istoriji. U njemu ljudska rasa ulaže nevjerovatne napore da izgradi svemirski brod, ali prije nego što krene iz drugog dijela Galaksije pojavljuje se sličan brod koji uništava izgrađeni.

David Deutsch preferira alternativni historijski pristup konceptu pluraliteta historija, koji je iznio fizičar Richard Feynman. Njegova ideja je da, prema kvantnoj teoriji, svemir nema jedinstvenu i jedinstvenu istoriju.

U Univerzumu postoje sve moguće priče, svaka sa svojim stepenom vjerovatnoće.

Trebala bi postojati mogućnost priče u kojoj postoji stabilan mir na Bliskom istoku, ali vjerovatnoća takve priče je najvjerovatnije mala.

U nekim pričama prostor-vrijeme je iskrivljeno tako da se objekti poput raketa mogu vratiti u svoju prošlost. Ali svaka priča je integralna i samodovoljna, opisujući ne samo zakrivljeni prostor-vrijeme, već i sve objekte u njemu. Dakle, raketa, vraćajući se, ne može ući u drugu alternativnu istoriju. Ostaje u istoj priči, koja mora biti samostalna. I ja, za razliku od Deutscha, vjerujem da ideja o mnoštvu priča ide u prilog dosljednom istorijskom, a ne alternativnom istorijskom pristupu.

Očigledno, nismo u poziciji da napustimo konzistentnu istorijsku sliku. Međutim, ovo se možda neće baviti pitanjima determinizma i slobodne volje ako postoji vrlo mala vjerovatnoća priča u kojima je prostor-vrijeme zakrivljeno tako da je putovanje kroz vrijeme moguće izvan makroskopske skale. Ovo nazivam hipotezom hronološke sigurnosti: zakoni fizike su dizajnirani da spriječe putovanje kroz vrijeme na makroskopskom nivou.

Izgleda kao da ako je prostor-vrijeme zakrivljeno gotovo dovoljno da omogući putovanje u prošlost, onda virtualne čestice mogu postati gotovo stvarne čestice koje se kreću po zatvorenim putanjama. Gustoća virtuelnih čestica i njihova energija se značajno povećavaju, što znači da je vjerovatnoća takvih priča vrlo mala. Iako to postaje slično aktivnostima agencije za kronološku zaštitu koja nastoji očuvati svijet za historičare. Ali tema zakrivljenosti prostora i vremena još je u povojima. Prema objedinjujućem obliku teorije struna poznatoj kao M-teorija, u koju polažemo velike nade za ujedinjenje opšte teorije relativnosti i kvantne teorije, prostor-vrijeme bi trebalo da ima jedanaest dimenzija, a ne četiri koje doživljavamo.

Suština je da je sedam od ovih jedanaest dimenzija smotano u tako mali prostor da to ne primjećujemo. S druge strane, preostale četiri dimenzije su praktično ravne i predstavljaju ono što nazivamo prostor-vrijeme. Ako je ova slika tačna, onda bi trebalo biti moguće nekako povezati četiri ravne dimenzije sa preostalih sedam jako zakrivljenih, ili iskrivljenih, dimenzija. Šta će od ovoga biti, još ne znamo. Ali prilike su uzbudljive.

U zaključku ću reći sljedeće.

Naši moderni koncepti ne isključuju mogućnost brzog putovanja svemirom i povratka u prošlost. Ovo može stvoriti ogromne logičke probleme, pa se nadajmo da postoji neka vrsta zakona o hronološkoj sigurnosti koji će spriječiti ljude da se vrate u prošlost i ubiju svoje roditelje.

Ali ljubitelji naučne fantastike ne bi trebali biti uznemireni. M-teorija daje nadu.

Posljednje djelo svjetski poznatog fizičara Stephena Hawkinga, knjiga-oporuka, u kojoj on sažima i govori o najvažnijim temama koje brinu svakoga.

Hoće li čovječanstvo preživjeti? Trebamo li biti toliko aktivni u svemiru? Postoji li Bog? Ovo su samo neka od pitanja na koja je u svojoj poslednjoj knjizi odgovorio jedan od najvećih umova u istoriji.