- joitakin vuosia sitten Stephen Hawking totesi, että hänellä on ”kokeellista näyttöä siitä, että aikamatkustus ei ole mahdollista”.
- kuitenkin myös viimeisessä kirjassaan ”lyhyitä vastauksia suuriin kysymyksiin” hän totesi aikamatkustuksen käsitteen olevan ”hyvin vakava kysymys”.
- tutkija Peter Millington Nottinghamin yliopistosta kirjoitti keskustelulle vierasviestin, jossa pyrittiin selvittämään joitakin näistä kysymyksistä.
Stephen Hawking esitti viimeisessä kirjassaan melkoisen lausunnon, jonka pitäisi toimia ajatuksen ruokana.
matkustetaan takaisin vuoteen 2009 — Stephen Hawking istuu ilmapalloilla koristellussa huoneessa odottamassa vieraitaan. Samppanja on jäähdytetty, suuri buffet on ulkona.
se on yksi hienoimpia juhlia koskaan: vain aikamatkaajat tulevaisuudesta on kutsuttu — mutta astrofyysikko odotti turhaan.
tuolloin Stephen Hawkingin yritys todistaa aikamatkustuksen olevan mahdollista epäonnistui. Raportin mukaan IFLScience, hän puhui symposiumissa 2012 ja sanoi, ” Minulla on kokeellista näyttöä siitä, että aikamatkailu ei ole mahdollista.”Hän selitti järjestäneensä juhlat aikamatkustajille, mutta lähettäneensä kutsut juhlien jälkeen. ”Istuin siellä kauan, mutta kukaan ei tullut.”
astrofyysikko ei kuitenkaan varsinaisesti sulkenut pois aikamatkustusta kuollessaan maaliskuussa 2018. Postuumissa kirjassaan ”lyhyitä vastauksia suuriin kysymyksiin” hän palasi aiheeseen jälleen.
hän kirjoitti sen olevan ”hyvin vakava kysymys” ja lisäsi kuitenkin myös, että ”jos joku tekisi tutkimusapurahahakemuksen aikamatkustustyöhön, se hylättäisiin välittömästi”.
Onko aikamatkustus mahdollista? Pystymmekö jonain päivänä rakentamaan koneen, joka matkustaa sekä menneisyyteen että tulevaisuuteen? Tutkija Peter Millington Nottinghamin yliopiston fysiikan ja tähtitieteen laitokselta yritti keskusteluvierailussaan selvittää joitakin näistä kysymyksistä.
valonnopeudella on ratkaiseva merkitys aikamatkailussa
”pidämme itsestäänselvyytenä kykyä soittaa ystävillemme ja perheellemme missä päin maailmaa tahansa selvittääksemme, mitä he puuhaavat juuri nyt”, Millington kirjoitti. ”Mutta tätä Emme voi koskaan tietää. Heidän ääntään ja kuviaan kantavat signaalit kulkevat käsittämättömän nopeasti, mutta kestää silti rajallisen ajan, ennen kuin nuo signaalit saavuttavat meidät.”
Lue lisää: Tämä musta aukko pyörii niin nopeasti, että se voisi saada itse avaruuden pyörimään
suurin nopeus, jolla signaali tai — fyysisesti puhuen — sähkömagneettinen aalto voi edetä, on niin sanottu valonnopeus. Se on tarkalleen 299 792 458 metriä sekunnissa. Albert Einstein esitti suhteellisuusteoriansa puitteissa, että valonnopeus on universaali vakio, ts. valo liikkuu aina samalla nopeudella tyhjiössä-ja tarkkailijasta riippumatta.
juuri tämä ehto vaikuttaa ratkaisevasti kysymykseen siitä, onko aikamatkustus mahdollista. Kausaliteetin laki seuraa siitä, että mikään ei voi olla valonnopeutta nopeampi. Lain mukaan teon vaikutus voi tapahtua vasta syyn jälkeen, mikä tekisi aikamatkailun menneisyyteen mahdottomaksi. ”Jos matkustan ajassa taaksepäin ja panen liikkeelle tapahtumia, jotka estävät syntymäni, se merkitsee sitä, että panen vaikutuksen (minut) syyn (syntymäni) edelle”, selitti Millington.
onko aikamatkustus tulevaisuuteen mahdollista Einsteinin suhteellisuusteorian mukaan?
valonnopeuden pysyvyydestä seuraa kuitenkin, että tila ja aika eivät saa olla absoluuttisia, vaan suhteellisia. Suora seuraus tästä on, että aika kuluu eri nopeuksilla riippuen siitä, kuinka nopeasti kappaleet liikkuvat. Esimerkiksi vakionopeudella liikkuvan auton liikkuva kello tikittää hitaammin lepäävän tarkkailijan näkökulmasta, joka ei ole kyseisessä autossa.
Tämä on verrattavissa matkaan tulevaisuuteen — vaikka Aikaero liikkujan ja lepäävän tarkkailijan välillä olisi vain sekunnin miljardisosa.
Millington selitti koko asian seuraavalla esimerkillä: ”Jos lentäisin pois uskomattomalla nopeudella avaruusaluksella ja palaisin maahan, minulle kuluisi vähemmän aikaa kuin kaikille, jotka jätin taakseni. Jokainen, jonka luokse palasin, päätteli, että elämäni oli kulkenut ikään kuin hidastettuna — minä olisin ikääntynyt hitaammin kuin he — ja päättelin, että heidän elämänsä oli kulkenut ikään kuin pikakelauksella eteenpäin.”
Lue lisää: 15 merkittävintä ja ikimuistoisinta, mitä Stephen Hawking on koskaan sanonut
ja mitä tapahtuisi, jos toisin kuin Einsteinin suhteellisuusteoria, voisimme oikeasti liikkua valoa nopeammin? Olisiko silloin mahdollista matkustaa ajassa taaksepäin?
vastaukset näihin kysymyksiin eivät ole suoraviivaisia. Kuten Millington selitti, syy-seuraussuhteen laki ei voinut enää päteä tällaisessa tapauksessa, emmekä voineet enää pitää aikaa eteenpäin tai taaksepäin. Lisäksi suhteellisuusteorian mukaan Massa ja energia ovat yksi ja sama. Kaikille hiukkasille, joilla on” lepomassa”, tämä tarkoittaa, että valonnopeuden saavuttamiseen ja ylittämiseen tarvitaan äärettömän suuri energia. Toistaiseksi tiedossa ei ole hiukkasia, joilla ei olisi lepomassaa.
aikamatkustus tulevaisuuteen madonreikien kautta
kuitenkin, kuten Stephen Hawking kirjoittaa kirjassaan, aikamatkustus menneisyyteen voi olla mahdollista: madonreiät, jotka yhdistävät kaksi kaukaista paikkaa maailmankaikkeudessa.
Einsteinin yleisessä suhteellisuusteoriassa painovoima on seurausta tavasta, jolla massa vääntää avaruutta ja aika — massa vääristää aika-avaruutta ja tämä puolestaan vaikuttaa massan liikkeeseen. Aika-avaruudella tarkoitetaan fysiikassa kolmiulotteisen avaruuden ja yksiulotteisen ajan yhteistä esitystä neliulotteisessa matemaattisessa rakenteessa.
”Mitä enemmän massaa johonkin avaruuden alueeseen puristamme, sitä enemmän aika-avaruus vääntyy ja sitä hitaammat lähellä olevat kellot tikittävät. Jos puristamme tarpeeksi massaa, aika-avaruus vääntyy niin, ettei edes valo pääse pois sen vetovoimasta ja syntyy musta aukko”, Millington kirjoitti.
kuitenkin vain tämän mustan aukon reuna on merkityksellinen aikamatkailun kannalta: siellä aika kuluu äärettömän hitaasti suhteessa kaukaiseen havaitsijaan: kellosi tikittäisi äärettömän hitaasti verrattuna kaukana oleviin. Fyysikot olettavat, että madonreiät voivat muodostua mustista aukoista.
madonreiät ovat eräänlaisia aika-avaruuden putkia, joiden avulla on mahdollista päästä valonnopeudella paikasta A paikkaan B. Tällaisen tunnelin vakauttamiseksi tarvittaisiin kuitenkin paikkoja, joissa on negatiivinen avaruudellinen kaarevuus eli negatiivinen energiatiheys. Mutta voiko energiatiheys muuttua lainkaan negatiiviseksi?
useimmat vastaisivat tähän kysymykseen raikuvalla ”ei”, jos he perustaisivat vastauksensa 1800-luvun klassiseen fysiikkaan. Nykyaikainen kvanttimekaniikan teoria ei kuitenkaan sulje pois negatiivisten energiatiheyksien olemassaoloa: tyhjä avaruus ei kvanttimekaniikan mukaan ole tyhjää.
Lue lisää: Yhdysvaltain armeija julkaisi tutkimuksen poimuajoista ja valoa nopeammasta matkustamisesta. Näin ajattelee teoreettinen fyysikko.
sen sijaan se on täynnä hiukkaspareja, jotka poksahtelevat sisään ja ulos. Alueella, jossa vähemmän pareja päästettiin sisään ja ulos kuin missään muualla, olisi negatiivinen energiatiheys.
Millingtonin mukaan ei kuitenkaan ole vielä olemassa teoriaa, joka yhdistäisi Einsteinin gravitaatioteorian kvanttimekaniikkaan — onko aikamatkustus menneisyyteen mahdollista vai ei jää yhdeksi universumimme monista salaisuuksista.