4.78/5 (9)

V tomto článku si od hodinek jako takových odpočineme. Ale u času zůstaneme. Zamyslíme se nad tím, zda jde cestovat v čase.

Schopnost cestovat časem, ať už jde o snahu opravit nějakou tu chybu z minulosti nebo jde o „pouhé“ nahlédnutí do budoucnosti, je již dlouhou dobu oblíbeným tématem sci-fi filmů a je to i oblíbená otázka laiků na teoretické fyziky. Vedou se debaty o tom, zda je možné cestovat do minulosti, ale už před mnoha lety fyzici zjistili, že cestování do budoucnosti (tedy v čase směrem dopředu) je opravdu možné. A nepotřebujete k tomu ani červí díru, ani DeLoreana jako Marty McFly.

Cestování v čase se může dít prostřednictvím dilatace času, což je vlastnost Einsteinovy ​​speciální teorie relativity. Einstein byl první, kdo si uvědomil, že čas není konstantní, jak se dříve věřilo, ale místo toho se zpomaluje, když se rychleji pohybujete prostorem.

V rámci své teorie si Einstein znovu představil samotný prostor. Vytvořil novou frázi „časoprostor“ a spojil tři dimenze prostoru a jednu dimenzi času do jediného termínu. Namísto toho, aby Einstein zacházel s prostorem jako s plochým a statickým místem, které drží všechny objekty ve vesmíru, uvažoval o něm jako o zakřiveném a tvárném prostoru, schopném vytvářet gravitační změny kolem hmot, které přitahují další objekty, stejně jako třeba bowlingová koule umístěná do středu trampolíny – to by způsobilo, že by jakýkoli menší předmět umístěný na trampolíně by klouzal směrem ke středu.

Počítačově generovaná reprezentace Einsteinova zakřiveného časoprostoru. Země vytváří gravitační pokles ve struktuře časoprostoru, který je nejhlubší v jeho jádru.

Počítačově generovaná reprezentace Einsteinova zakřiveného časoprostoru. Země vytváří gravitační pokles ve struktuře časoprostoru, který je nejhlubší v jeho jádru. Zdroj obrázku: Rost9 / depositphotos.com

Čím blíže se objekt blíží středu poklesu, tím rychleji se zrychluje. Střed zemského gravitačního poklesu se nachází v zemském jádru, kde je gravitační zrychlení nejsilnější. Podle Einsteinovy ​​teorie, protože čas se pohybuje pomaleji, čím rychleji se pohybujete vesmírem, čím blíže je objekt ke středu Země, tím pomaleji se čas pohybuje pro tento objekt.

Tento efekt lze pozorovat třeba u satelitů GPS, které obíhají 20 200 kilometrů nad zemským povrchem. Tyto satelity mají na palubě vysoce přesné hodiny, které se díky dilataci času předcházejí průměrně 38 mikrosekund za den. I když se tento časový zisk zdá nevýznamný, satelity GPS se při udržování přesné globální polohy spoléhají na své palubní hodiny. Toto předbíhání hodin o 38 mikrosekund by mělo za následek chybu určování polohy téměř 10 kilometrů – chybu, která by se denně zvyšovala, pokud by se časový rozdíl neustále nějak uměle neopravoval.

Dramatičtější příklad dilatace času můžeme vidět ve filmu Interstellar, kdy Matthew McConaughey a jeho posádka přistanou na planetě s extrémním gravitačním polem způsobeným blízkou černou dírou. Kvůli intenzivnímu gravitačnímu vlivu černé díry se čas pro posádku na planetě dramaticky zpomaluje, takže jedna hodina na jejím povrchu se rovná sedmi letům na Zemi. To je důvod, proč, když se posádka vrátí na Zemi, dcera Matthewa McConaugheyho je už stará žena, zatímco on je ve stejném věku, jako když odletěl.

Proč se tedy lidstvu nepodařilo udělat žádné kroky vpřed při cestování v čase do budoucnosti? Odpověď na tuto otázku spočívá v rychlosti. Aby lidstvo mohlo poslat pár lidí roky do budoucnosti, museli bychom buď využít intenzivního gravitačního zrychlení způsobeného černými dírami, nebo poslat lidi raketou do vesmíru rychlostí blízkou rychlosti světla (asi 1 miliarda km/h). S naší současnou technologií je skok o několik mikrosekund do budoucnosti vše, co lidé mohou zvládnout.

Ale pokud nám technologie jednoho dne umožní poslat člověka do budoucnosti cestováním rychlostí blízko rychlosti světla, existoval by pro lidi nějaký způsob, jak využít dilataci času k návratu do minulosti a třeba lidem v minulosti poradit, jak cestovat v čase?

„Mezihvězdné cestování dosahující rychlosti blízké rychlosti světla by mohlo být možné,“ řekl k tomuto tématu Dr. Jaymie Matthews, profesor astrofyziky na University of British Columbia, „ale tato cesta je jednosměrná – směřuje jen do budoucnosti, ne zpět do minulosti.“

Pokud nemůžeme použít dilataci času k návratu do minulosti, znamená to, že minulost je nám navždy nepřístupná? Možná ne. Einstein navrhl, že cestování časem do minulosti by mohlo být dosaženo prostřednictvím Einstein-Rosenova mostu, což je typ červí díry. Červí díry jsou teoretické oblasti časoprostoru, které jsou pokřivené způsobem, který spojuje dva vzdálené body ve vesmíru.

Vizualizace červí díry

Vizualizace červí díry, zdroj fotografie: By Panzi – English Wikipedia, CC BY-SA 3.0,

Einsteinovy ​​rovnice naznačovaly, že by tento most ve vesmíru mohl hypoteticky spojovat dva body v čase, pokud by byl dostatečně stabilní. „Ale ani v tuto chvíli se Einsteinův-Rosenův most nemůže vrátit do minulosti, protože nežije dostatečně dlouho – není stabilní,“ vysvětluje Matthews.

„A i kdyby byl stabilní, vyžadovalo by to trochu jinou fyziku, kterou nyní nemáme. Hypotetické částice a stavy hmoty, které mají exotické fyzikální vlastnosti, které by porušovaly známé fyzikální zákony, jako například částice se zápornou hmotností. Proto jsou červí díry pouze sci-fi,“ dodává Matthews.

Není lepší, že cestovat v čase neumíme?

I když by bylo fascinující cestovat zpět v čase, abychom viděli dinosaury nebo se setkali s Albertem Einsteinem a ukázali mu realitu cestování časem, možná bude nejlepší, když minulost zůstane nedotčena. Cestování do minulosti vybízí k možnosti provést změnu, která by mohla zničit budoucnost. Například v Návratu do budoucnosti Marty McFly cestuje do minulosti a nedopatřením zabrání svým rodičům ve vzájemném setkání, čímž málem zabrání své vlastní existenci. Ale pokud by zrušil svou vlastní existenci, jak by vůbec mohl cestovat zpět v čase?

Martyho dobrodružství jsou variací časového paradoxu: co se stane, když se vrátíte v čase a zabijete svého dědečka dříve, než bude váš otec počat? Pokud jste úspěšní, jak je možné, že jste naživu, abyste zabili svého dědečka?

Nedávná studie na University of Queensland může mít odpověď na tento matoucí paradox. V této studií vědci matematicky dokazují, že cestování časem bez paradoxů je možné, což ukazuje, že vesmír se sám opraví, aby se vyhnul nesrovnalostem. Pokud je to pravda, pak i kdybychom mohli cestovat zpět v čase, nikdy bychom nebyli schopni změnit události a vytvořit jinou budoucnost.

I když jsou tato nová zjištění poučná, zdá se, že existuje více důkazů, že ačkoli nám dilatace času může umožnit nahlédnout do budoucnosti, nikdy nebudeme schopni navštívit minulost. Jak řekl zesnulý Stephen Hawking ve své knize Black Holes and Baby Universes: „Nejlepší důkaz, který máme, že cestování časem do minulosti není možné a nikdy nebude, je, že nás ještě nenapadly hordy turistů z budoucnosti.“

A má pravdu, nemyslíte?

5 způsobů, jak jde cestovat v čase

Takže, jak se dá cestovat v čase?

1. Cestování časem prostřednictvím rychlosti

Toto je nejjednodušší a nejpraktičtější způsob, jak cestovat časem do daleké budoucnosti – dosáhnout opravdu velké rychlosti.

Podle Einsteinovy ​​teorie speciální relativity, když cestujete rychlostí blížící se rychlosti světla, čas se pro vás zpomaluje vzhledem k okolnímu světu.

Toto není jen domněnka nebo myšlenkový experiment – ​​bylo to změřeno. Pomocí dvojitých atomových hodin (jedny letěly v tryskovém letadle, druhé byly na Zemi) fyzici ukázali, že ty letící hodiny tikali pomaleji kvůli své rychlosti.

V případě letadla je však účinek celkem nepatrný. Ale pokud byste byli ve vesmírné lodi, která se pohybovala rychlostí 90 % rychlosti světla, zažili byste, že čas plyne asi 2,6krát pomaleji, než tomu bylo na Zemi. A čím více se blížíte rychlosti světla, tím extrémnější je cestování v čase.

Nejvyšší rychlosti dosažené jakoukoli lidskou technologií jsou pravděpodobně protony svištějící ve Velkém hadronovém urychlovači rychlostí 99,9999991 % rychlosti světla. Pomocí speciální teorie relativity můžeme vypočítat, že jedna sekunda pro proton je pro nás ekvivalentní 27 777 778 sekundám, tedy asi 11 měsícům.

2. Cestování časem gravitací

Další způsob cestování časem je také inspirován Einsteinem. Podle jeho teorie obecné relativity platí, že čím silnější gravitaci cítíte, tím pomaleji plyne čas.

Jak se například přibližujete ke středu Země, síla gravitace roste. Čas běží u vašich nohou pomaleji než vaší hlavě.

Tento efekt byl opět změřen. V roce 2010 fyzici z amerického Národního institutu pro standardy a technologie (NIST) umístili na police dvoj atomové hodiny, jedny 33 centimetrů nad druhými, a změřili rozdíl v rychlosti jejich tikání. Spodní tikaly pomaleji, protože na ně byla vyvinuta o něco silnější gravitace.

K cestě do daleké budoucnosti potřebujeme pouze oblast extrémně silné gravitace, jako je černá díra. Čím blíže se blížíte horizontu událostí, tím pomaleji plyne čas – ale je to riskantní podnik, překročte hranici a nikdy nemůžete uniknout.

A každopádně účinek není tak silný, takže to pravděpodobně nestojí ani za výlet. Za předpokladu, že máte technologii k překonání obrovských vzdáleností, abyste se dostali k černé díře (nejbližší je asi 3000 světelných let daleko), dilatace času při cestování by byla mnohem větší než jakákoli dilatace času při oběhu kolem samotné černé díry (to je ta situace situace popsaná ve filmu Interstellar).

3. Cestování časem prostřednictvím pozastavené animace

Dalším způsobem, jak cestovat časem do budoucnosti, může být zpomalení vašeho vnímání času zpomalením nebo zastavením vašich tělesných procesů a jejich pozdějším restartem.

Bakteriální spory mohou žít miliony let ve stavu pozastavené animace, dokud správné podmínky teploty, vlhkosti a potravy znovu nenastartují jejich metabolismus. Někteří savci, jako jsou medvědi a veverky, mohou během hibernace zpomalit svůj metabolismus, čímž dramaticky sníží požadavky jejich buněk na potravu a kyslík.

Mohli by lidé někdy udělat totéž?

Ačkoli úplné zastavení vašeho metabolismu je pravděpodobně daleko za hranicemi naší současné technologie, někteří vědci pracují na dosažení krátkodobého stavu hibernace trvající alespoň několik hodin. To může být právě dost času na to, aby člověk dostal lékařskou péči při problému, jako je zástava srdce (než se dostane do nemocnice).

V roce 2005 američtí vědci prokázali způsob, jak zpomalit metabolismus myší (které nehibernují) tím, že je vystaví nepatrným dávkám sirovodíku, který se váže na stejné buněčné receptory jako kyslík. Teplota těla myší klesla na 13 °C a metabolismus se snížil 10krát. Po šesti hodinách mohly být myši znovu oživeny bez škodlivých účinků.

Bohužel podobné experimenty na ovcích a prasatech nebyly úspěšné, což naznačuje, že metoda nemusí fungovat pro větší zvířata a tím pádem i u lidí.

Jiná metoda, která navozuje hypotermickou hibernaci nahrazením krve studeným fyziologickým roztokem, fungovala na prasatech a v současné době prochází klinickými testy na lidech v Pittsburghu.

4. Cestování časem přes červí díry

Obecná teorie relativity také umožňuje zkratky v časoprostoru, známé jako červí díry, které by mohly být schopny překlenout vzdálenosti miliardy světelných let nebo více nebo různé časové body.

Mnoho fyziků, včetně Stephena Hawkinga, věří, že červí díry neustále vyskakují a zanikají v kvantovém měřítku, mnohem menší než atomy. Trik by byl jeden zachytit a nafouknout do lidských měřítek – výkon, který by vyžadoval obrovské množství energie, ale který by teoreticky mohl být jen možný.

Pokusy dokázat to v obou směrech selhaly, nakonec kvůli neslučitelnosti mezi obecnou relativitou a kvantovou mechanikou.

5. Cestování časem pomocí světla

Dalším nápadem na cestování časem, který předložil americký fyzik Ron Mallet, je použití rotujícího válce světla ke zkroucení časoprostoru. Cokoli, co spadne do vířícího válce, by teoreticky mohlo být taženo prostorem a časem, podobným způsobem, jako když bublina běží ve vaší kávě poté, co s ní zatočíte lžičkou.

Podle Malleta by správná geometrie mohla vést k cestování časem jak do minulosti, tak do budoucnosti.

Od zveřejnění své teorie v roce 2000 se Mallet snaží získat finanční prostředky na zaplacení experimentu. Jeho nápady však nezaujaly zbytek komunity fyziků, zatímco jiní tvrdí, že jeden z předpokladů jeho základního modelu je sužován singularitou, což je ve fyzice jinak řečeno „prostě nemožné“.

    Ohodnoťte