Allerede før Einstein foreslog, at tid er relativ og fleksibel, tænkte menneskeheden allerede på tidsrejser. Helte af science fiction-værker foretager sådanne bevægelser takket være deres superkræfter, men oftere bruger de en enhed kendt som en "tidsmaskine".
Fysikere fra USA og Canada har foreslået deres idé om, hvordan en rigtig maskine kunne være at rejse mellem fortid og fremtid fra et matematisk synspunkt.
Buet rum-tid. © Boligindretning | Shutterstock
”Folk tænker på tidsrejser som noget fantastisk, og vi er ingen undtagelse. Men matematisk er det muligt"
Forskeren kalder opdelingen af rummet i tre dimensioner med tiden i en separat en forkert. De fire dimensioner, sagde han, skal repræsenteres samtidigt, med forskellige retninger forbundet, som et rum-tidskontinuum. Baseret på Einsteins teori bestemmer rumtidens krumning planeternes kredsløb. I "flad" rumtid ville planeter og stjerner bevæge sig i lige linjer.
Tidsmaskinemodellen bruger rumtidens krumning i universet til at bøje tiden for passagerer ind i en cirkel i stedet for en lige linje. En slags "boble" eller "kasse" af rum-tid geometri bærer al rum og tid i en lukket cirkulær bane med en hastighed mange gange større end lysets hastighed for at opnå konstant acceleration. Faktisk bevæger han sig "fremad" og derefter "tilbage" i tiden.
I nogle henseender ligner dette Alcubierre boble og hypotetiske lukkede tidslignende kurver (engelsk lukket tidslignende kurve). Sådan ser ideen ud skematisk.
Passageren inde i boblen/tidsmaskinen er A. Den ydre iagttager er B. Tidens pil, som under normale forhold (i hvert fald for vores univers) altid peger fremad og vender fortiden til nutiden, er repræsenteret af sorte pile.
Både person A og person B vil opleve tid forskelligt, forklarer forskerne:
"Dem inde i boble A vil se, at begivenheder B med jævne mellemrum udvikler sig og derefter vender. Observatør B vil se to versioner af A på samme sted, da nogle visere vil rotere med uret og andre i den modsatte retning."
Selvom det er muligt at beskrive denne type tidsrejser ved hjælp af en matematisk ligning, tvivler Tippett på, at nogen nogensinde vil bygge en fungerende maskine.
"Dette er ikke muligt endnu, fordi vi har brug for materialer, som vi kalder eksotisk stof til at bøje rum-tid på denne utrolige måde. Men de kan blive åbnet i fremtiden."
Tidsmaskinen blev navngivet TARDIS (eng. Traversable Acausal Retrograde Domain in Spacetime), som i den britiske tv-serie Doctor Who. Undersøgelsen blev offentliggjort i tidsskriftet Klassisk og kvantetyngdekraft.
Forskere har bekræftet virkeligheden af tidsrejser
Professor i fysik og matematik ved Columbia University og medstifter af World Science Festival Brian Greene fortalte, hvad forskerne ved om tidsrejser.
Det er meget vigtigt, at du forstår, at der er to typer af tidsrejser, og de er radikalt forskellige. At rejse til fremtiden er bestemt muligt. Vi ved, hvordan man gør det, fordi Einstein viste os vejen for over hundrede år siden. Det er utroligt, hvor få mennesker ved om dette. Han viste, at hvis du går ud i rummet og flyver tæt på lysets hastighed, vil dit ur løbe langsommere. Således, når du vender tilbage, vil Jorden allerede være i en fjern fremtid.
© andrey_l | Shutterstock
Han viste også, at hvis du svæver i nærheden af en stærk nok tyngdekraftskilde - en neutronstjerne eller et sort hul - og kommer inden for en sikker afstand fra kanten af det objekt, vil tiden også bremse for dig i forhold til alt andet. Og så, når du vender tilbage til Jorden, vil du finde dig selv i en fjern fremtid igen.
Det er der ingen tvivl om. Enhver fysiker, der ved, hvad vi taler om, vil være enig i dette. Men en anden type tidsrejse - at rejse ind i fortiden gennem en tidsmaskine - er allerede et emne for debat, og de fleste videnskabsmænd anser det for umuligt.
Hovedkonceptet for en tidsmaskine, som man normalt er opmærksom på, når man diskuterer rejser ind i fortiden, er forbundet med de såkaldte ormehuller eller ormehuller. Groft sagt er det en bro fra et sted til et andet eller en tunnel, der giver dig den korteste vej at krydse. Einstein opdagede dette fænomen i 1935, men indså efterfølgende, at hvis du manipulerer hullerne i et ormehul - nærmer dig det sorte hul eller bevæger sig med høj hastighed - så vil tiden i de to huller i den tunnel bevæge sig med forskellige hastigheder, så du vil ikke længere bare flytte fra et sted i rummet til et andet. Hvis du går gennem denne tunnel, vil du gå fra et tidspunkt til et andet tidspunkt. Følger du den ene vej, vil du gå ind i fortiden, og den anden, tværtimod, ind i fremtiden.
Men vi ved ikke, hvor virkelige de er, og om du kan komme igennem dem. Så der er alle mulige former for usikkerheder her. De fleste videnskabsmænd tror, at du ikke vil være i stand til at rejse gennem et ormehul ind i fortiden, men på den anden side er det stadig muligt.
Universet kunne være et hologram
Ideen om, at universet kunne være et kæmpe hologram - en todimensionel virkelighed, der kun fremstår tredimensionel - har længe svævet rundt i det videnskabelige samfund. For nylig lavede et hold østrigske forskere regnestykket for at bevise, at et sådant scenarie ikke er så langt ude, som det ser ud til. Beregningsresultaterne blev offentliggjort i tidsskriftet Physical Review Letters.
© Technische Universität Wien
Hypotesen om, at vores univers er en tredimensionel projektion på en flad overflade i det ydre rum går tilbage til det holografiske princip. Ifølge konceptet skitseret i 1990'erne. fysikere Gerard 't Hooft Og Leonard Susskind, kan al den information, der er nødvendig for fuldt ud at beskrive et område i rummet, kodes i to dimensioner.
For at bevise en så dristig antagelse kræves det, at der er et fænomen, hvis fysik er beskrevet af både kvantefeltteori og teorien om kvantetyngdekraften i det flade rum, og at de tilsvarende beregninger er korrekte.
I en nylig undersøgelse beregnede videnskabsmænd den naturlige entropi af kvantesammenfiltring - sammenfiltringen mellem molekyler (processen med partikler, der binder sig sammen og påvirker hinanden) i et kvantesystem - og fandt ud af, at værdien af entanglement-entropi var den samme i begge kvante. tyngdekraften i det flade rum og i todimensionel kvantefeltteori.
Det betyder, at det holografiske princip gælder for vores univers, som derfor teoretisk set kunne være et kæmpe hologram. Hvilket selvfølgelig ikke betyder, at hun er det - det er bare, at nu er det blevet sværere at udelukke denne tilstand.
Et system til computermodellering af universet er blevet udviklet
En gruppe britiske og hollandske astronomer har udviklet et computersimuleringssystem til universet. Takket være dette vil forskere være i stand til at studere udviklingen af galakser og forstå, hvordan universet udvider sig.
© Maria Starovoytova | Shutterstock.com
Et system kaldet ØRN (Evolution og samling af galakser og deres miljøer - Evolution og dannelse af galakser og omgivende områder) er designet til at skabe computermodeller af galakser, hvis masse, størrelse og alder svarer til galakser observeret i det virkelige univers. Dette er rapporteret af "RIA News". En artikel, der beskriver resultaterne af forskernes arbejde, vil blive publiceret i januar 2015 i tidsskriftet Månedlige meddelelser fra Royal Astronomical Society.
Lad os huske på, at NASA-specialister for nylig udgav billeder af fusionen af galakserne NGC 2207 og IC 2163, opnået ved hjælp af udstyr fra det amerikanske Chandra X-ray Observatory. De sammensmeltende galakser er placeret i stjernebilledet Canis Major i en afstand af 130 millioner lysår fra Jorden. I løbet af de seneste 15 år er der registreret tre supernovaeksplosioner i dem.
Derudover er rumvidenskabssamfundet foruroliget over opdagelsen af en usædvanlig spiralgalakse, der indeholder enorme strømme af elementarpartikler, der skynder sig udad med næsten lysets hastighed.
Samlet materialevurdering: 4,8
LIGNENDE MATERIALER (VED TAG):
Historien om landinger på Mars er lige begyndt Hvordan Angara-familien af missiler fungerer Ukendt manuskript af Nikola Tesla
Teoretisk fysiker Ben Tippett fra University of British Columbia har sammen med University of Maryland astrofysiker David Tsang skabt, hvad de siger er en fungerende matematisk model af en "tidsmaskine", der bruger princippet om krumning af rum-tid i universet. Forskernes forskning og resultater blev offentliggjort i tidsskriftet Classical and Quantum Gravity.
Forskere, baseret på den generelle relativitetsteori, har udledt en matematisk model, som de kaldte TARDIS eller Traversable Acausal Retrograde Domain in Space-time. Men skynd dig ikke at glæde dig over muligheden for at besøge din for længst døde bedstemor, siger videnskabsmænd. Der er et problem, der ikke tillader at kontrollere nøjagtigheden af deres matematiske model, men mere om det senere.
"Folk tænker på tidsrejser som science fiction. Faktisk tror vi, at det kun er umuligt, fordi vi faktisk ikke har prøvet det endnu,” siger teoretisk fysiker og matematiker Ben Tippett.
"Men en tidsmaskine er mulig, i det mindste matematisk," tilføjer videnskabsmanden.
Forskernes model er baseret på ideen om, at der er en fjerde dimension af universet, som er tid. Til gengæld antyder dette eksistensen af et rum-tidskontinuum, hvor forskellige retninger af rum og tid er forbundet af universets stof.
Einsteins relativitetsteori forbinder universets gravitationseffekter med rumtidens krumning, fænomenet bag planeters og stjerners elliptiske kredsløb. Hvis der var en "flad" eller ukrumme rumtid, ville planeterne bevæge sig i en lige linje. Relativitetsteorien siger imidlertid, at rumtidens geometri bliver buet i nærværelse af meget massive objekter, hvilket får dem til at kredse om stjerner.
Tippett og Tsang mener, at ikke kun rummet kan være buet i universet. Under påvirkning af et objekt med stor masse kan tiden også krummes. Som eksempel nævner de rummet omkring sorte huller.
”Tidsforløbet inden for rum-tid kan også være krum. Et eksempel er sorte huller. Jo tættere vi kommer på dem, jo langsommere begynder tiden at gå for os,” siger Tippett.
"Min model af en tidsmaskine bruger buet rum-tid til at gøre tiden for passagererne til en cirkel i stedet for en lige linje. Og at bevæge os i denne cirkel kan sende os tilbage i tiden.”
For at teste hypotesen foreslår videnskabsmænd at skabe noget som en boble, der kan bære alle, der er i den, gennem tid og rum langs en buet sti. Hvis denne boble bevæger sig med en hastighed, der er højere end lysets hastighed (ifølge videnskabsmænd er dette også matematisk muligt), så vil dette give alle, der er i boblen, mulighed for at bevæge sig tilbage i tiden.
Ideen bliver tydeligere, hvis man ser på Tippetts diagram. Der er to karakterer i den: den ene er inde i boblen/tidsmaskinen (person A), den anden er en ekstern observatør placeret uden for boblen (person B).
Tidens pil, som under normale forhold (det vil sige i vores univers) altid bevæger sig fremad, tvinger i det præsenterede diagram fortiden til at blive nutiden (angivet med sorte pile). Ifølge videnskabsmanden vil hver af disse mennesker opleve tidens bevægelse forskelligt:
"Inde i boblen vil objekt A se begivenheder B periodisk ændre sig og derefter vende. En observatør B uden for boblen vil se to versioner af A komme frem fra samme sted: urviseren drejer til højre og den anden drejer til venstre."
Med andre ord vil en ekstern observatør se to versioner af objekterne inde i tidsmaskinen: den ene version vil bevæge sig fremad i tiden, den anden vil bevæge sig bagud.
Det lyder selvfølgelig meget interessant, men Tippett og Tsang siger, at vi ikke har nået et sådant teknologiniveau, at denne hypotese kan afprøves i praksis. Vi har simpelthen ikke de materialer, der egner sig til at bygge sådan en tidsmaskine.
"Selvom det fra et matematisk synspunkt kan fungere, kan vi ikke bygge sådan en maskine til at bevæge sig inden for rum-tid, fordi vi ikke har de nødvendige materialer til dette. Og materialerne her vil kræve eksotiske. De vil give dig mulighed for at bøje rum-tid. Desværre har videnskaben endnu ikke opfundet noget lignende,” siger Tippett.
Tippett og Zangs idé afspejler en anden idé til en tidsmaskine, den såkaldte Alcubierre-boble, som også ville bruge eksotiske materialer til at rejse gennem rum og tid. Kun i dette tilfælde taler vi ikke om cirkulær bevægelse inden for rum-tid, men om bevægelse ved at komprimere rummet foran os og udvide det bag os.
Tidsrejser er teoretisk mulige, men menneskeheden har endnu ikke de nødvendige materialer til at bygge en "tidsmaskine". Et videnskabeligt arbejde om dette blev offentliggjort i tidsskriftet Classical and Quantum Gravity, og hjemmesiden Phys.org beskriver kort teorien."Folk tænker på tidsrejser som noget fantastisk. Vi er vant til at tro, at det er umuligt, fordi vi ikke gør det., - sagde Ben Tippett(Ben Tippett), teoretisk fysiker og matematiker ved University of British Columbia i Canada. — Men matematisk er det muligt.”
Tippett og hans kollega David Tsang skabte en matematisk model kaldet Traversable Acausal Retrograde Domain in Space-time (TARDIS).
Tippett og Tsang brugte Einsteins generelle relativitetsteori som grundlag for deres model. Teorien forbinder gravitationseffekter i universet med deformation af rum-tid. Det er denne krumning, der forklarer forskydningen af planeternes baner, som er påvirket af tyngdekraften af massive rumobjekter.
Tippett og Tsang hævder, at ikke kun det fysiske rum kan bøjes eller snoes, men tiden kan også blive fordrejet, når objekter med høj masse er i nærheden.
"Tidsretningen på rumtidens overflade viser også forvrængning. Det er kendt, at jo tættere vi er på et sort hul, jo langsommere flyder tiden, Tippett forklarer. — Min tidsmaskinemodel bruger buet rumtid til at omslutte tidskurven i en ring."
Forskerne beskrev tidsmaskinen som en "boble", hvor en "kasse" med en observatør bevæger sig i en cirkel i rum-tid. Kassens hastighed er flere gange større end lysets hastighed, hvilket gør det muligt at vende tilbage til fortiden.
"Denne boble vil være i stand til at bevæge sig i en cirkulær bane, først fremad og derefter bagud. Udefrakommende observatører vil være i stand til at se, hvordan "rejsende" udvikler sig i den modsatte retning: at samle æggeskaller og adskille fløden fra kaffen."
Billede: B. K. Tippett et. al. /sciencealert.com
Forskerne beskrev, hvad observatører i og uden for boblen ville se. En observatør inde i boblen vil først være i stand til at observere udviklingen af begivenheder i den "sædvanlige" retning og derefter i den modsatte retning. En observatør uden for boblen vil se to muligheder for udvikling af begivenheder inde i "maskinen" - både "direkte" og "omvendt".
"Selvom det er matematisk muligt, er det endnu ikke muligt at bygge en rum-tidsmaskine.", skriver forfatterne til værket. Til dette vil de efter deres mening have brug for "eksotisk stof", som vil tillade rum-tid at blive buet på den nødvendige måde. Mennesket har endnu ikke opdaget det.