Ταξίδι στο χρόνο
Το ταξίδι στο χρόνο είναι μια έννοια που προβλέπει τη δυνατότητα μετακίνησης μεταξύ διαφορετικών χρονικών στιγμών (παρελθόν ή μέλλον).
Παρόλο που η ιδέα φαίνεται φανταστική και συχνά σχετίζεται με μυθοπλασία, πολλά επιστημονικά στοιχεία καταδεικνύουν ότι το ταξίδι στο χρόνο είναι εφικτό με κατάλληλη τεχνολογία. Για το λόγο αυτό, αρκετοί διάσημοι επιστήμονες έχουν ήδη ασχοληθεί με το θέμα, όπως ο Albert Einstein, ο Stephen Hawking, ο Carl Sagan κ.λπ.
Βασικές αρχές του ταξιδιού στο χρόνο
Τα βασικά θεμέλια του ταξιδιού στο χρόνο βασίζονται στη Θεωρία της Σχετικότητας του Αϊνστάιν, που αποτέλεσε ορόσημο της σύγχρονης φυσικής. Σε γενικές γραμμές, η θεωρία της σχετικότητας αποτελείται από μια σειρά από μελέτες που αποδεικνύουν μια σχέση αλληλεξάρτησης μεταξύ χρόνου και χώρου, καθώς και τις συνέπειες αυτής της σχέσης.
Για τον Αϊνστάιν, το σύμπαν είναι διατεταγμένο σε ένα είδος υφάσματος που ονομάζεται χωροχρόνο, που αποτελείται από τρεις χωρικές διαστάσεις (πλάτος, ύψος και βάθος) και μια χρονική διάσταση, που είναι ο χρόνος. Κάθε ουράνιο σώμα "ζυγίζει" σε αυτό το ύφασμα, σχηματίζοντας μια καμπυλότητα στο χώρο-χρόνο που επηρεάζει όλα τα κοντινά σώματα. Αυτή η καμπυλότητα είναι υπεύθυνη για διάφορα φαινόμενα όπως η βαρύτητα, οι περιστροφικές κινήσεις και, κατά συνέπεια, οι διαφορές στην αντίληψη του χρόνου.
Η καμπυλότητα που σχηματίζεται στη χωροχρόνο από τη μάζα της Γης προκαλεί βαρυτικά φαινόμενα στο φεγγάρι, που μεταφράζεται γύρω από τη Γη.
Ο Αϊνστάιν κατάλαβε επίσης ότι ο χρόνος, καθώς και η ταχύτητα, δεν είναι ένα απόλυτο αλλά σχετικό μέγεθος . Αυτά τα συμπεράσματα βασίστηκαν έντονα στους Νόμους του Νεύτωνα, οι οποίοι κατανοούσαν ότι η ταχύτητα με την οποία κινείται ένας οργανισμός δεν είναι ποτέ απόλυτη και πρέπει πάντα να αναλύεται μέσω ενός πλαισίου. Για παράδειγμα, το ίδιο τρένο μπορεί να μετακινηθεί στα 40 km / h σε σχέση με ένα σταματημένο πλαίσιο και μόνο σε ταχύτητα 20 km / h σε σχέση με ένα πλαίσιο που κινείται προς την ίδια κατεύθυνση.
Η ίδια έννοια της σχετικότητας που χρησιμοποιείται στο παράδειγμα πρέπει να εφαρμοστεί στην ταχύτητα της Γης, τον ήλιο και ολόκληρο τον Γαλαξία.
Θεωρία σχετικά με το ταξίδι στο χρόνο
Με βάση τις έννοιες του χωροχρόνου και της σχετικότητας, ελέγξτε τις πιο δημοφιλείς θεωρίες σχετικά με την επιστήμη του χρόνου ταξιδιού:
Διάλυση του χρόνου
Η χρονική διαστολή είναι μια έννοια που εισάγεται στη Θεωρία της Σχετικότητας του Αϊνστάιν, σύμφωνα με την οποία ο χρόνος, καθώς και η ταχύτητα, δεν είναι απόλυτοι, αλλά σχετικά σχετικοί σύμφωνα με το υιοθετημένο πλαίσιο.
Η χρονική διαστολή μπορεί να συμβεί με δύο τρόπους: μέσω της διαφοράς ταχύτητας μεταξύ των δύο παρατηρητών ή της διαφοράς βαρυτικής επιρροής που επηρεάζει κάθε μία από αυτές (βαρυτική διαστολή του χρόνου).
Διαστολή του χρόνου με ταχύτητα
Η επέκταση του χρόνου με ταχύτητα (ή απλώς διαστολή του χρόνου) είναι μια θεωρία που προβλέπει τη δυνατότητα μελλοντικών ταξιδιών αν η ανθρωπότητα αποκτήσει τα μέσα για να ταξιδέψει μέσα από το διάστημα σε ταχύτητες πλησιέστερες σε εκείνες του φωτός.
Για τον φυσικό James Clerk Maxwell, η ταχύτητα του φωτός είναι ακριβώς η ίδια (περίπου 300.000.000 m / s) ανεξάρτητα από το πλαίσιο που υιοθετήθηκε. Αυτή η ιδέα, η οποία έρχεται σε άμεση σύγκρουση με τους Νόμους του Νεύτωνα, θα συνεπαγόταν το ακόλουθο σενάριο: ένας στατικός παρατηρητής και ένας κινούμενος παρατηρητής θα έβλεπαν το φως να φτάνει από το σημείο Α στο σημείο Β συγχρόνως χωρίς σχετικότητα.
Το συμπέρασμα του Αϊνστάιν ήταν ότι ο μόνος τρόπος συνύπαρξης των δύο νόμων θα ήταν αν ο χρόνος επιβραδύνθηκε για τον κινούμενο παρατηρητή, δημιουργώντας την έννοια της διαστολής του χρόνου.
Η θεωρία έχει αποδείξει ότι όσο ταχύτερα ένα αντικείμενο μετακινείται διαμέσου του χώρου, τόσο πιο αργή κινείται μέσα στο χρόνο. Η ιδέα αυτή αποδείχθηκε μέσω πειραμάτων στον Διεθνή Διαστημικό Σταθμό (ISS ), όπου σημειώθηκε ότι μετά από 6 μήνες, τα ρολόγια στο σταθμό μετακινήθηκαν 0, 007 δευτερόλεπτα πιο αργά από τα ρολόγια στο Γη.
Με βάση τα στοιχεία αυτά, είναι δυνατόν να δηλωθεί ότι ακόμη και σε πολύ μικρή κλίμακα, οι αστροναύτες που επέστρεψαν από τον Διεθνή Διαστημικό Σταθμό στη Γη μετά από 6 μήνες ταξίδεψαν 0.007 δευτερόλεπτα στο μέλλον.
Διεθνής Διαστημικός Σταθμός, σε τροχιά από το 1998.
Αυτή η διαφορά στο πέρασμα του χρόνου πιστεύεται ότι αυξάνεται καθώς η ταχύτητα ενός σώματος προσεγγίζει την ταχύτητα του φωτός. Η θεωρία συχνά απεικονίζεται μέσα από το Paradox των Δίδυμων (ή Paradox Langevin), το οποίο αποτελείται από ένα ψυχικό πείραμα στο οποίο ένας άνθρωπος παραμένει στο διάστημα σε ένα ταχύτατο διαστημικό σκάφος. Όταν επιστρέφει στη Γη, ο δίδυμος αδελφός του είναι δεκαετίες μεγαλύτερος, ενώ ο ίδιος έχει μόλις γήρανση.
Βαρυτική χρονική διαστολή
Η βαρυτική διαστολή του χρόνου είναι μια θεωρία που προβλέπει τη δυνατότητα μελλοντικών ταξιδιών αν η ανθρωπότητα αποκτήσει τα μέσα για να ταξιδέψει σε πλανήτες των οποίων η βαρυτική δύναμη είναι πολύ ανώτερη από εκείνη της Γης.
Η βαρυτική διαστολή συμβαίνει μέσω της επιρροής που ασκείται σε έναν παρατηρητή από ένα ουράνιο σώμα μεγάλης μάζας. Όσο μεγαλύτερο είναι το ουράνιο σώμα, τόσο μεγαλύτερη είναι η καμπυλότητα του χωροχρόνου και, κατά συνέπεια, τόσο μεγαλύτερη είναι η βαρυτική επίδραση γύρω από αυτό. Με άλλα λόγια, ο χρόνος περνά πιο αργά, όπου η βαρύτητα είναι ισχυρότερη.
Ο χρόνος θα είναι πιο αργός στο ρολόι που βρίσκεται πιο κοντά στη Γη σε σύγκριση με το ρολόι μακριά.
Με βάση τη βαρυτική διόγκωση, ο χρόνος θα επιβραδυνθεί σε έναν παρατηρητή πιο κοντά στο βαρυτικό πεδίο από έναν άλλο παρατηρητή σε ένα πιο απομακρυσμένο σημείο. Αυτή η υπόθεση έχει ήδη αποδειχθεί από ατομικά ρολόγια τοποθετημένα σε δορυφόρους που βρίσκονται σε διαφορετικά ύψη. Τελικά, τα ρολόγια άρχισαν να αποκλίνουν, αν και σε νανοδευτερόλεπτα.
Βάση της διαφοράς στο πέρασμα του χρόνου μεταξύ των ρολογιών. Λόγω της καμπυλότητας μεταξύ C και D, το φως διαρκεί περισσότερο από ένα σημείο στο άλλο.
Πιστεύεται ότι εάν ήταν δυνατόν να ταξιδέψει κανείς σε πλανήτη, η βαρυτική επιρροή του οποίου ήταν πολύ ανώτερη από εκείνη της Γης και να επιστρέψει, ο ταξιδιώτης θα είχε ταξιδέψει στο μέλλον δεδομένου ότι ο χρόνος θα είχε περάσει πολύ πιο γρήγορα στη Γη.
Τρύπες σκουληκιών
Οι τρύπες των γαιοσκώληκες είναι υποθετικά φαινόμενα που αποτελούνται από σήραγγες που διασυνδέουν διαφορετικά σημεία χωροχρόνου. Αν και εξαιρετικά απίθανο, η Θεωρία της Σχετικότητας θεωρεί έγκυρη την ύπαρξη τρυπών γαιοσκώληκας που μεταφέρονται, δηλαδή εκείνων με συνθήκες που πρέπει να ταξιδεύουν από τη μια πλευρά στην άλλη.
Θεωρητικά, οι σκουληκότρυπες θα λειτουργούσαν όχι μόνο ως συντομεύσεις σε άλλα σημεία του διαστήματος, αλλά και σε άλλα σημεία του χρόνου, συμπεριλαμβανομένου του παρελθόντος.
Οπτική απεικόνιση μιας σκουληκότρυπας. Πιστεύεται στην ύπαρξη σκουληκιών των οποίων η παραγωγή βρίσκεται στο ίδιο σύμπαν και σε διαφορετικές χρονικές στιγμές.
Κοσμικές χορδές
Σύμφωνα με τον αστροφυσικό J. Richard Gott, οι κοσμικές χορδές είναι είδη ενεργειακών σωλήνων που εκτείνονται σε όλο το διάστημα, όπως ρωγμές. Το φαινόμενο είναι υποθετικό και θεωρείται ένα τοπολογικό ελάττωμα που εμφανίστηκε κατά τη διάρκεια του σχηματισμού του σύμπαντος.
Οπτική αναπαράσταση των κοσμικών χορδών, θεωρητικά παρών σε όλο το διάστημα.
Ο Gott πίστευε ότι οι κοσμικές χορδές θα ήταν λεπτότερες από ένα άτομο και, όπως οι μαύρες τρύπες, θα είχαν τεράστιες ποσότητες συμπυκνωμένης μάζας, με αποτέλεσμα ένα εξαιρετικά ισχυρό πεδίο βαρύτητας ικανό να στρεβλώσει το χωροχρόνο.
Θεωρητικά, η παραμόρφωση που δημιουργείται από δύο κοντινές κοσμικές χορδές (ή μια κοσμική χορδή που τεντώνεται κοντά σε μια μαύρη τρύπα) θα μπορούσε να προκαλέσει μια κρούση ικανή να διπλασιάσει το χωροχρόνο, σχηματίζοντας μια κλειστή καμπύλη χρόνου μέσω της οποίας ένα αντικείμενο θα μπορούσε να επανεμφανιστεί σε οποιαδήποτε σημείο στο χρόνο, συμπεριλαμβανομένου του παρελθόντος.
