Какво да четете: Кратки отговори на големите въпроси е най-новата книга на Стивън Хокинг

2024 Автор: Malcolm Clapton | [email protected]. Последно модифициран: 2023-12-17 03:47

Откъс от работата на великия учен за това дали е възможно пътуването във времето.

Тясно свързана с пътуването във времето е способността за бързо придвижване от една точка в пространството в друга. Както казах по-рано, Айнщайн показа, че ще е необходима безкрайно мощна реактивна тяга, за да се ускори космически кораб до скорост, близка до светлината. Така че единственият начин да се придвижите от една част на Галактиката в друга за разумен период от време е да можете да сгънете пространство-времето по такъв начин, че да се образува малка тръба или „червейна дупка“. Може да свърже две части на Галактиката и да действа като най-краткия път между тях; можете да летите напред-назад и все пак да хванете всичките си приятели живи. Такива „червееви дупки“са били сериозно разглеждани като възможност, достъпна за цивилизацията на бъдещето. Ако успеете да се преместите от една част на Галактиката в друга за няколко седмици, тогава можете да се върнете през друга "дупка" - по същото време, преди да тръгнете на път. Освен това нищо няма да ви попречи да пътувате напред и да се връщате в миналото през една „червейна дупка“, ако и двата й края се движат един спрямо друг.

Можем да кажем, че за да се създаде „червейна дупка“, е необходимо да се огъне пространство-времето в посока, обратна на тази, в която обикновената материя го огъва. Обикновената материя огъва пространство-времето към себе си, подобно на повърхността на Земята. Но създаването на „червейна дупка“изисква материя, която огъва пространство-времето в обратна посока, като повърхността на седло. Същото важи и за всяка друга кривина на пространство-времето за пътуване в миналото, освен ако Вселената не е толкова извита, че вече има възможности за пътуване във времето. Само в този случай ще имате нужда от материя с отрицателна маса и отрицателна енергийна плътност.

Енергията е като парите. Ако имате положителен баланс в банката, можете да използвате парите по какъвто и да е начин. Въпреки това, според класическите закони, които доскоро се смятаха за неизменни, овърдрафтът не е разрешен при използване на енергия.

Класическите закони ни правят невъзможно да огънем Вселената, така че пътуването във времето да стане възможно. Но класическите закони се опровергават от квантовата теория – втората след общата теория на относителността, голямата интелектуална революция в нашето разбиране за Вселената. Квантовата теория е по-гъвкава и позволява овърдрафт в някои случаи. Въпреки това банката трябва да бъде достатъчно любезна с нас. С други думи, квантовата теория позволява отрицателна енергийна плътност на някои места, ако осигурите положителна плътност на други.

Квантовата теория позволява отрицателна енергийна плътност, защото се основава на принципа на неопределеността. И той твърди, че някои характеристики, като позицията и скоростта на частица, не могат едновременно да имат точно измерени стойности. Колкото по-точно се определя позицията на частицата, толкова по-голяма е несигурността за нейната скорост и обратно. Принципът на неопределеността важи и за полета - например за електромагнитно или гравитационно поле. Той твърди, че тези полета не могат да имат нулева стойност, дори когато смятаме, че има празно пространство. Факт е, че ако техните стойности са равни на нула, това означава, че те трябва да имат добре дефинирана позиция, равна на нула, и добре дефинирана скорост, равна на нула. А това противоречи на принципа на несигурността. Това означава, че полетата трябва да имат някакво минимално колебание. Може да си представим така наречените вакуумни флуктуации под формата на двойки частици и античастици, които внезапно възникват, отделят се, след което отново се сливат и анихилират, взаимно унищожавайки се.

Такива двойки частици - античастици се считат за виртуални, тъй като не могат да бъдат директно открити с помощта на детектор на частици. Но може да се наблюдава косвен ефект. За това се използва така нареченият ефект на Казимир. Опитайте се да си представите две успоредни метални пластини, разположени на кратко разстояние една от друга. Плочите действат като огледала за виртуални частици и античастици. Това означава, че пространството между плочите прилича на органна тръба, само че тя предава светлинни вълни с определена резонансна честота. В резултат на това се оказва, че между плочите възниква известно количество квантови флуктуации, различни от това, което се случва зад тях, където тези флуктуации могат да имат всякаква дължина на вълната. Разликата в броя на виртуалните частици между плочите и външната страна означава, че плочите са под по-голям натиск от едната страна, отколкото от другата. Възниква малка сила, която приближава плочите една до друга. Тази сила може да бъде измерена експериментално. Така че виртуалните частици съществуват в реалността и имат реален ефект.

Тъй като между плочите има по-малко виртуални частици или квантови флуктуации във вакуум, плътността на енергията тук също е по-ниска, отколкото в околното пространство. Но енергийната плътност на празното пространство на голямо разстояние от плочите трябва да бъде равна на нула. В противен случай пространство-времето ще бъде извито и Вселената няма да бъде напълно плоска. Това означава, че плътността на енергията в областта между плочите трябва да бъде отрицателна.

Експериментално доказаното отклонение на светлината показва, че пространство-времето е изкривено, а ефектът на Казимир потвърждава, че кривината може да бъде отрицателна. И може да изглежда, че с развитието на науката и технологиите ще можем да създаваме „дупки на червеи“или да изкривяваме пространството и времето по някакъв друг начин, за да можем да пътуваме в миналото. Но в този случай неизбежно възникват редица въпроси и проблеми.

Например: ако пътуването във времето стане възможно в бъдещето, защо никой не се е върнал при нас от бъдещето и не ни е казал как да го направим.

Дори и да има основателни причини да ни държат в неведение, за хората е трудно да повярват, че никой не иска да се появи и да разкрие на нас, бедните изостанали селяни, тайната на пътуването във времето. Разбира се, някои твърдят, че гости от бъдещето вече ни посещават – те летят на НЛО, а правителствата са замесени в гигантска конспирация за прикриване на тези факти, за да използват научните познания, които гостите носят със себе си. Мога да кажа само едно: ако правителствата крият нещо, те все още не могат да използват полезната информация, получена от извънземни. Много съм скептичен относно "теорията на конспирацията" и намирам за по-правдоподобна "теорията на бъркотията". Докладите за НЛО не могат да бъдат свързани изключително с извънземни, защото са взаимно противоречиви. Но ако признаем, че някои от тези наблюдения са просто грешки или халюцинации, не е ли по-логично да признаем, че са, отколкото да вярваме, че ни посещават гости от бъдещето или от друга част на Галактиката? Ако тези гости наистина искат да колонизират Земята или да ни предупредят за някаква опасност, тогава те са изключително неефективни.

Има начин да се съгласува идеята за пътуване във времето с факта, че никога не сме срещали гости от бъдещето. Можем да кажем, че такова пътуване ще стане възможно само в бъдеще. Пространството-времето на нашето минало е фиксирано, защото го наблюдавахме и видяхме, че не е достатъчно извито, за да можем да пътуваме назад във времето. И бъдещето е отворено, така че някой ден ще се научим да огъваме пространство-времето и ще получим възможността да пътуваме във времето. Но тъй като ще можем да огъваме пространство-времето само в бъдещето, няма да можем да се върнем от него в нашето настояще или дори по-рано.

Подобна картина може да обясни защо не изпитваме приток на туристи от бъдещето. Но все пак оставя място за много парадокси. Да предположим, че има възможност да летите в космически кораб и да се върнете преди началото на полета. Какво ще ви попречи да взривите ракета на мястото на изстрелване и по този начин да изключите възможността за такъв полет за себе си? Има и други не по-малко парадоксални версии: например да се върнеш назад във времето и да убиеш родителите си преди да се родиш. Има две възможни решения за това.

Едно нещо бих нарекъл последователен исторически подход. В този случай може да се намери последователно решение на физическите уравнения - въпреки че пространството-времето е изкривено до степен, че е възможно да се пътува в миналото. От тази гледна точка не можете да подготвите ракета за пътуване в миналото, ако не сте се върнали в нея и не сте успели да взривите стартовата площадка. Това е последователна картина, но тя казва, че сме напълно определени: не сме в състояние да променим мислите си. Това е твърде много за свободната воля.

Друго решение, което наричам подход на алтернативната история. Той беше отстояван от физика Дейвид Дойч и вероятно имаше предвид създателите на Back to the Future. При този подход в една алтернативна история няма да има връщане от бъдещето преди изстрелването на ракетата и съответно няма да има възможност да се взриви. Но когато пътникът се завръща от бъдещето, той се озовава в друга алтернативна история. В него човешката раса полага невероятни усилия да построи космически кораб, но преди да тръгне от друга част на Галактиката, се появява подобен кораб и унищожава конструирания.

Дейвид Дойч предпочита алтернативен исторически подход към концепцията за плурализъм от истории, която беше предложена от физика Ричард Файнман. Идеята му е, че според квантовата теория Вселената няма уникална и уникална история.

Във Вселената има всички възможни истории, всяка със собствена степен на вероятност.

Трябва да има възможност за история, в която има стабилен мир в Близкия изток, но вероятността за такава история е най-вероятно малка.

В някои истории пространство-времето е изкривено, така че обекти като ракети да могат да се върнат в миналото си. Но всяка история е интегрална и самодостатъчна, описваща не само извитото пространство-време, но и всички обекти в него. Следователно ракетата, завръщайки се, не може да влезе в друга алтернативна история. Остава в същата история, която трябва да бъде самопоследователна. И аз, за разлика от Дойч, вярвам, че идеята за множество истории работи в полза на последователен исторически, а не на алтернативен исторически подход.

Очевидно не сме в състояние да изоставим последователната историческа картина. Това обаче може да не адресира въпросите за детерминизма и свободната воля, ако има много малка вероятност от истории, в които пространството-времето е изкривено, така че пътуването във времето да е възможно извън макроскопския мащаб. Наричам това хипотеза за сигурност на хронологията: законите на физиката са предназначени да предотвратят пътуването във времето на макроскопско ниво.

Изглежда, че ако пространството-времето е извито почти достатъчно, за да позволи пътуване в миналото, тогава виртуалните частици могат да се превърнат в почти реални частици, движещи се по затворени траектории. Плътността на виртуалните частици и тяхната енергия се увеличават значително, което означава, че вероятността от подобни истории е много малка. Въпреки че това става подобно на дейността на агенция за хронологична защита, която се стреми да запази света за историците. Но темата за изкривяването на пространството и времето е все още в зародиш. Според обединяващата форма на теорията на струните, известна като М-теория, на която имаме големи надежди за обединяване на общата теория на относителността и квантовата теория, пространството-времето трябва да има единадесет измерения, а не четирите, които изпитваме.

Изводът е, че седем от тези единадесет измерения са навити в толкова малко пространство, че ние не го забелязваме. От друга страна, останалите четири измерения са практически плоски и представляват това, което наричаме пространство-време. Ако тази картина е вярна, тогава би трябвало да е възможно по някакъв начин да се свържат четирите плоски измерения с останалите седем силно извити или изкривени измерения. Какво ще излезе от това, все още не знаем. Но възможностите са вълнуващи.

В заключение ще кажа следното.

Нашите съвременни концепции не изключват възможността за бързо пътуване в космоса и връщане в миналото. Това може да създаде огромни логически проблеми, така че да се надяваме, че има някакъв закон за сигурността на хронологията, който ще попречи на хората да се върнат назад във времето и да убият родителите си.

Но феновете на научната фантастика не трябва да се разстройват. М-теорията дава надежда.

Последната работа на световноизвестния физик Стивън Хокинг, книга-завет, в която той обобщава и говори по най-важните теми, вълнуващи всички.

Ще оцелее ли човечеството? Трябва ли да сме толкова активни в космоса? Има ли Бог? Това са само част от въпросите, на които един от най-великите умове в историята отговори в последната му книга.