Fra hvelvet: Tidsreise: fem måter vi kunne gjøre det på (2023)

I 2009 holdt den britiske fysikeren Stephen Hawking en fest for tidsreisende – vrien var at han sendte ut invitasjonene et år senere (ingen gjester dukket opp). Tidsreise er nok umulig. Selv om det var mulig, har Hawking og andre hevdet at du aldri kunne reise tilbake før det øyeblikket din tidsmaskin ble bygget.

Men reise til fremtiden? Det er en annen historie.

Selvfølgelig er vi alle tidsreisende når vi blir revet med i tidens nåtid, fra fortid til fremtid, med en hastighet på én time i timen.

Men, som med en elv, flyter strømmen med forskjellige hastigheter på forskjellige steder. Vitenskapen slik vi kjenner den åpner for flere metoder for å ta hurtigsporet inn i fremtiden. Her er en oversikt.

1. Tidsreise via hastighet

Dette er den enkleste og mest praktiske måten å reise inn i en lang fremtid – gå veldig fort.

I følge Einsteins teori om spesiell relativitet, når du reiser med hastigheter som nærmer seg lysets hastighet, bremses tiden for deg i forhold til omverdenen.

Dette er ikke bare en formodning eller tankeeksperiment – ​​det har blitt målt. Ved å bruke to atomklokker (den ene fløyet i et jetfly, den andre stasjonær på jorden) har fysikere vist at en flygende klokke tikker saktere på grunn av hastigheten.

Når det gjelder flyet, er effekten minimal. Men hvis du var i et romskip som reiste med 90 % av lysets hastighet, ville du oppleve at tiden gikk omtrent 2,6 ganger langsommere enn den var tilbake på jorden.

Og jo nærmere du kommer lysets hastighet, jo mer ekstrem blir tidsreisen.

De høyeste hastighetene som oppnås gjennom menneskelig teknologi er sannsynligvis protonene som suser rundt Large Hadron Collider på 99,9999991 % av lysets hastighet. Ved å bruke spesiell relativitet kan vi beregne ett sekund for protonet tilsvarer 27 777 778 sekunder, eller omtrent 11måneder, for oss.

Utrolig nok må partikkelfysikere ta hensyn til denne tidsutvidelsen når de har å gjøre med partikler som forfaller. I laboratoriet forfaller myonpartikler vanligvis i løpet av 2,2 mikrosekunder. Men raskt bevegelige myoner, som de som skapes når kosmiske stråler treffer den øvre atmosfæren, tar 10 ganger lengre tid å gå i oppløsning.

2. Tidsreise via gravitasjon

Den neste metoden for tidsreise er også inspirert av Einstein. I følge hans teori om generell relativitet, jo sterkere tyngdekraften du føler, jo langsommere går tiden.

Når du kommer nærmere jordens sentrum, for eksempel, øker tyngdekraften. Tiden går saktere for føttene enn hodet.

Igjen har denne effekten blitt målt. I 2010 plasserte fysikere ved US National Institute of Standards and Technology (NIST) to atomklokker på hyllene, den ene 33 centimeter over den andre, og målte forskjellen i tikkhastigheten deres. Den nederste tikket saktere fordi den føles en litt sterkere tyngdekraft.

For å reise til den fjerne fremtiden trenger vi bare et område med ekstremt sterk tyngdekraft, for eksempel et svart hull. Jo nærmere du kommer hendelseshorisonten, jo langsommere går tiden – men det er en risikabel virksomhet, kryss grensen og du kan aldri unnslippe.

Og uansett, effekten er ikke så sterk, så det er sannsynligvis ikke verdt turen.

Forutsatt at du hadde teknologien til å reise de store avstandene for å nå et sort hull (det nærmeste er omtrent 3000 lysår unna), ville tidsutvidelsen gjennom å reise være langt større enn noen tidsutvidelse gjennom å gå i bane rundt det sorte hullet selv.

(Situasjonen beskrevet i filmenInterstellar, der en time på en planet nær et svart hull tilsvarer syv år tilbake på jorden, er så ekstremt at det er umulig i universet vårt, ifølge Kip Thorne, filmens vitenskapelige rådgiver.)

Det mest oppsiktsvekkende er kanskje at GPS-systemer må ta hensyn til tidsutvidelseseffekter (på grunn av både hastigheten til satellittene og tyngdekraften de føler) for å fungere. Uten disse korreksjonene ville ikke telefonens GPS-funksjon kunne lokalisere posisjonen din på jorden innen noen få kilometer.

3. Tidsreise via suspendert animasjon

En annen måte å reise til fremtiden på kan være å bremseoppfatningtid ved å bremse eller stoppe dine kroppslige prosesser og deretter starte dem på nytt senere.

Bakteriesporer kan leve i millioner av år i en tilstand av suspendert animasjon, inntil de riktige forholdene for temperatur, fuktighet, mat får i gang stoffskiftet igjen. Noen pattedyr, som bjørner og ekorn, kan bremse stoffskiftet deres under dvalemodus, noe som dramatisk reduserer cellenes behov for mat og oksygen.

Kunne mennesker noen gang gjort det samme?

Selv om fullstendig stopper for stoffskiftet sannsynligvis er langt utenfor vår nåværende teknologi, jobber noen forskere for å oppnå en kortvarig dvaletilstand som varer i minst noen få timer. Dette kan være akkurat nok tid til å få en person gjennom en medisinsk nødsituasjon, for eksempel en hjertestans, før de kan nå sykehuset.

I 2005 demonstrerte amerikanske forskere en måte å bremse metabolismen til mus (som ikke går i dvale) ved å utsette dem for små doser hydrogensulfid, som binder seg til de samme cellereseptorene som oksygen. Kjernekroppstemperaturen til musene falt til 13 °C og metabolismen falt 10 ganger. Etter seks timer kunne musene gjenopplives uten skadelige effekter.

Dessverre var lignende eksperimenter på sauer og griser ikke vellykkede, noe som tyder på at metoden kanskje ikke fungerer for større dyr.

En annen metode, som induserer en hypoterm dvalemodus ved å erstatte blodet med en kald saltvannsløsning, har fungert på griser og gjennomgår for tiden kliniske studier på mennesker i Pittsburgh.

4. Tidsreise via ormehull

Generell relativitetsteori åpner også for muligheten for snarveier gjennom romtid, kjent som ormehull, som kan være i stand til å bygge bro over avstander på en milliard lysår eller mer, eller forskjellige tidspunkter.

Mange fysikere, inkludert Stephen Hawking, mener ormehull stadig dukker inn og ut av eksistensen på kvanteskalaen, langt mindre enn atomer. Trikset ville være å fange en, og blåse den opp til menneskelige skalaer - en bragd som ville kreve en enorm mengde energi, men som kanskje bare er mulig i teorien.

Forsøk på å bevise dette på begge måter har mislyktes, til syvende og sist på grunn av inkompatibiliteten mellom generell relativitet og kvantemekanikk.

5. Tidsreise ved hjelp av lys

En annen idé om tidsreiser, fremsatt av den amerikanske fysikeren Ron Mallet, er å bruke en roterende lyssylinder for å vri romtiden. Alt som slippes inne i den virvlende sylinderen kan teoretisk sett bli dratt rundt i rom og tid, på en lignende måte som en boble renner rundt på toppen av kaffen din etter at du har virvlet den med en skje.

Ifølge Mallet kan riktig geometri føre til tidsreiser inn i enten fortiden og fremtiden.

Siden han publiserte teorien sin i 2000, har Mallet forsøkt å skaffe midler til å betale for et proof of concept-eksperiment, som innebærer å slippe nøytroner gjennom et sirkulært arrangement av spinnende lasere.

Ideene hans har imidlertid ikke grepet resten av fysikksamfunnet, mens andre hevder at en av antakelsene til hans grunnleggende modell er plaget av en singularitet, som er fysikk-snakk for "det er umulig".

Royal Institution of Australia har en utdanningsressurs basert på denne artikkelen.Du kan få tilgang til denher.

Relatert lesning: Datamaskin løser et stort tidsreiseproblem