Tanken på att vi skulle kunna gå tillbaka i tiden för att förändra det förflutna har blivit en av favoritteknikerna i filmer, litteratur och tv-serier. Harry Potter, Back to the Future, Groundhog Day och många andra filmer lovade oss möjligheten att välja igen i vårt förflutna. För de flesta människor kommer denna möjlighet att förbli fantastisk, eftersom alla fysiklagar indikerar att det är oundvikligt och nödvändigt att gå framåt i tiden. Det har till och med förekommit en paradox i filosofin som belyser absurditeten i denna möjlighet: om tidsresor var möjlig, kan du gå tillbaka i tiden och döda din farfar innan dina föräldrar till och med mötte, och därmed eliminera möjligheten för din egen existens. Under en lång tid trodde man att det inte fanns någon väg tillbaka. Men tack vare rymdens och spännande egenskaperna i Einsteins allmänna relativitetsteori kan resa tillbaka i tiden vara möjlig, säger fysiker Ethan Siegel.
En illustration av det tidiga universum av kvantskum, i vilket kvantfluktuationer manifesterar sig vid de minsta skalorna. Positiva och negativa energiförändringar kan skapa små kvantmaskhål.
Låt oss börja med den fysiska idén om ett maskhål. I det kända universumet på de minsta skalorna uppträder små kvantfluktuationer på tyget i rymdtid. Detta inkluderar energifluktuationer i positiva och negativa riktningar, som ofta förekommer mycket nära varandra. En stark, tät, positiv energifluktuation kan skapa ett krökt utrymme på ett visst sätt, och en stark, tät, negativ energifluktuation kommer att böja utrymmet på motsatt sätt. Om du ansluter dessa två krökningsregioner får du - kort - ett kvantmaskhål. Om maskhålen varar tillräckligt länge kan du försöka föra en partikel genom den så att den omedelbart försvinner på en plats i rymden och visas på en annan.
Exakt matematisk graf över det Lorentzian maskhålet. Om den ena änden av ett maskhål är konstruerat av positiv massa / energi och den andra från negativ massa / energi, kommer maskhålen att bli genomgående.
För att skala upp allt detta, till exempel och låta en människa gå igenom ett maskhål, krävs det lite arbete. Även om alla kända partiklar i vårt universum har positiv energi och antingen positiv eller nollmassa, är det möjligt för partiklar med negativ massa och energi att existera inom ramen för allmän relativitet. Naturligtvis har vi inte hittat dem ännu, men om du tror de teoretiska fysikerna, finns det inget som skulle utesluta möjligheten att deras existens.
Om det finns ett ämne med negativ massa och energi, kommer att skapa ett supermassivt svart hål och dess motsvarighet med negativ massa och energi, och sedan kombinera dem, skapa ett genomskinligt maskhål. Oavsett hur långt du separerar de två av dessa överlagrade föremål, om de har tillräckligt med massa och energi - både positiva och negativa - kommer den direkta anslutningen att förbli. Allt detta är bra för omedelbar resa genom rymden. Men hur är det med tidpunkten? Och det är här lagarna om special relativitet spelar in.
Enligt lagen om särskild relativitet, åldras stationära och rörliga delar i olika takt.
Om du reser nära ljusets hastighet upplever du ett fenomen som kallas tidsutvidgning. Din rörelse i rymden och rörelse i tid är kopplad av ljusets hastighet: ju snabbare du rör dig genom rymden, desto långsammare genom tiden. Föreställ dig att du har en destination 40 ljusår bort, och att du kan resa med en otrolig hastighet: över 99,9% av ljusets hastighet. Om du går ombord på ett fartyg, reser till en stjärna med nästan ljusets hastighet, stannar, vänder dig och återvänder till Jorden, kommer något konstigt att hittas.
Kampanjvideo:
På grund av avtagande av tid och förkortning av längden kan du nå din destination på så lite som ett år och sedan återvända om ytterligare ett år. Men 82 år kommer att gå på jorden. Alla du känner blir mycket gamla. Så här är tidsresor fysiskt möjligt: du reser till framtiden och tidsresor beror bara på din rörelse i rymden.
Är tidsresor möjlig? Med ett maskhål stort nog, till exempel skapat av två supermassiva svarta hål (positiva och negativa massor och energier), kan vi prova.
Om du bygger ett maskhål som det vi beskrev ovan kommer historien att förändras. Föreställ dig att den ena änden av ett maskhål är rörligt, till exempel någonstans nära jorden, medan den andra kommer att resa med en hastighet nära ljus. Efter ett år med snabb rörelse av en av änden av maskhålen, passerar du genom det. Vad händer sen?
Året kommer att vara annorlunda för alla, särskilt om alla rör sig i tid och rum på olika sätt. Om vi talar om samma hastigheter som tidigare, kommer den "rörliga" änden av maskhålen åldras 40 år, men den "lugna" slutet - bara 1 år. Kliva in i det relativistiska slutet av maskhålet och komma till Jorden bara ett år efter skapandet av maskhålet, och du kommer själv åldra 40 år.
Om någon för 40 år sedan skapade någon ett sådant sammansvetsade maskhål och skickade dem på en liknande resa, kunde de kliva in i en av dem idag, 2017, och resa till 1978. Det enda problemet är att du själv inte kunde ha varit på denna plats 1978; du måste vara i ena änden av maskhålen eller resa genom rymden för att komma ikapp den.
Warp resor sett av NASA. Om du skapar ett maskhål mellan två punkter i rymden, så att ett hål rör sig relativistiskt relativt det andra, skulle observatörer som passerar genom det åldras annorlunda.
Och förresten, denna form av tidsresor förbjuder också farfarens paradox! Även om maskhålen hade skapats innan dina föräldrar blev befruktade, fanns det inget sätt att du kunde ha dykt upp i andra änden av maskhålet tidigt nog att resa tillbaka i tiden och hitta din farfar innan det avgörande ögonblicket. I bästa fall kan du ta din nyfödda far och mamma ombord på ett fartyg, komma ikapp den andra änden av maskhålen, låta dem mogna, åldras, bli gravid och sedan resa tillbaka ner i maskhålen. Då kommer du att träffa din farfar i hans premiär, men tekniskt kommer det att vara ungefär när dina föräldrar föddes.
Universum ger fritt tyg för de mest ovanliga sakerna. Speciellt om negativ massa och energi verkligen finns i universum och kan kontrolleras. Men att resa tillbaka i tiden är något helt ovanligt. På grund av den speciella och den allmänna relativitetens kännetecken, kan tidsresor till det förflutna inte bara vara möjligt i fiktion.