PRIČA SA NASLOVNE STRANE

Pripremio: M J.

DA Li JE MOGUĆE PUTOVANJE KROZ VREME
Istina i iluzija

Možda je to vaš najveći san, ali je za većinu naučnika putovanje kroz vreme, najgora noćna mora. Za ovo postoji jednostavan razlog. lako zakoni prirode dozvoljavaju postojanje vremenskih mašina, time se narušava princip kauzalnosti - osnovna pretpostavka po kojoj uzrok mora da prethodi posledici. Problem je u tome što još uvek niko nije ponudio definitivno objašnjenje zbog čega vremenska mašina ne bi mogla da se napravi. Najbolji dosadašnji razlog dao je Stiven Hoking, koji nagoveštava da, jednostavno rečeno, svemir ima svog ugrađenog "policajca" za vreme. Ipak, kako u zakonima fizike nema vidljivih policajaca, teorija o čuvanju hronologije ostaje želja fizičara koji mogu da drže palčeve i nadaju se najboljem.

Ali, to bi se moglo promeniti. Nekoliko nezavisnih grupa istraživača tvrde da su najzad pronašli "dugu ruku" protekcije hronologije. Tokom prošle godine pojavio se spektar novih pristupa problemu putovanja kroz vreme. lako se međusobno razlikuju, ovi pristupi imaju nešto zajedničko: koriste teoriju stringova, vodećeg kandidata za "teoriju svega". Sa stringovima deluje da bi rupa oko putovanja kroz vreme mogla biti konačno zatvorena.

Fizičari ne bi morali da brinu o putovanju kroz vreme, da nije najpoznatijeg među njima. Kada je Albert Ajnštajn usavršio svoju teoriju relativiteta 1915. godine, nesvesno je otvorio vrata za narušavanje hronologije. Pre nego što se njegova teorija pojavila, takva rešenja su bila nezamisliva. U Njutnovom univerzumu pravac vremena je po definiciji apsolutan i nepromenljiv. Čak i neke Ajnštajnove ranije teorije podržavaju protok vremena u jednom pravcu. Ali teorija relativiteta uključuje Ajnštajnovu teoriju po kojoj je gravitacija rezultat krivljenja materije vremena i prostora i ona je sasvim druga priča. Za razliku od ranijih teorija ona ne počinje pretpostavljenim globalnim vremenskim okvirom već samo nudi pravila za to kako se vreme percepira u lokalnim okolnostima.

Zbog svoje globalnosti, generalni relativitet ne nameće dodatne pretpostavke o prirodi prostora i vremena kao celini. Na primer, kosmolozi ne mogu znati da li je svemir beskonačan samo na osnovu čitanja Ajnštajnovih jednačina. Potrebne su dodatne informacije kako bi se odredilo da li se svemir širi u beskonačnost ili se povija ka sebi. Slično, samo zbog toga što se čini da vreme teče u jednom pravcu u našem delu svemira, u teoriji relativiteta se nigde ne kaže eksplicitno da se ono, negde drugde, ne ponaša drugačije. Neka rešenja u Ajnštajnovim jednačinama dovode do "zatvorenih vremenskih krivih", neprekinutih putanja kroz prostor-vreme koje dozvoljavaju vraćanje nazad u vreme i susretanje sa ranijim verzijama nas samih. Ovo uznemiruje fizičare.

Postoje najmanje dva razloga za nelagodnost ukoliko je putovanje unazad moguće. Prvi je čuveni paradoks "pretka". Po ovom scenariju, putnik kroz vreme odlazi unazad i ubija direktnog pretka, sprečavajući okolnosti koje bi dovele do njegovog rođenja. Naučna-fantastika je prepuna ovakvih paradoksalnih scenarija u kojima došljak iz budućnosti menja istoriju.

Drugi problem je jednako zbunjujuć paradoks. Zamislite da vam je neko ispričao najsmešniji vic koji ste ikada čuli a vi se vratite nedelju dana unazad i ispričate štos na nekoj zabavi.

Naravno, vic zaživi i prepričava se, sve dok ne dođe ponovo do vas, nedelju dana kasnije i tako započne novi krug. Pitanje je odakle je vic došao?

U prvom slučaju, posledica eliminiše svoj uzrok; dok u drugom slučaju, posledica postaje svoj uzrok. Fizički uslovi koji dozvoljavaju ovakvim situacijama da se dogode postoje kao rešenja na Ajnštajnove jednačine.

Zatvorene vremenske krive naravno nije lako proizvesti ili koristiti. Ako je putovanje kroz vreme moguće, moglo bi biti dostupno samo uz tehnologiju koja je daleko naprednija od civilizacije XXI veka. Ali, poenta nije u tome: poenta je da nam teorija relativiteta ne isključuje putovanje kroz vreme, već samo da je to jedan izuzetno težak i skup proces. Da li je onda Hokingova teorija pogrešna? Da li je putovanje kroz vreme samo tehnički izazov a ne fundamentalna nemogućnost?

Zainteresovani fizičari interpretiraju stav teorije relativiteta prema putovanju kroz vreme kao znak njene nedovršenosti. Ajnštajnova teorija nas može samo donekle dovesti, a bolja teorija je potrebna kako bi se objasnilo kako se fizika nastavlja odatle. Teorija relativiteta je teorija gravitacije, ali postoji još sila koje upravljaju svetom, poput elektromagnetne. Kada budemo razumeli kako su sve ove sile objedinjene, otkrićemo daje putovanje kroz vreme neodrživo u toj novoj teoriji.

Danas se sve sile osim gravitacije razumeju uz pomoć kvantne mehanike. Decenijama su fizičari težili da objedine kvantnu mehaniku sa relativitetom kako bi stvorili teoriju "kvantne gravitacije". Najbolji kandidat za to je, sada teorija stringova.

Teorija stringova je multidimenzionalni način objašnjenja svemira. Zbog toga što je kauzalnost njen osnovni deo, mnogi fizičari očekuju da će teorija stringova eksplicitno isključiti putovanje kroz vreme. Ako je naše uobičajeno poimanje hronologije utkano u naš univerzum, onda bi hronologija trebalo da bude zaštićena u teoriji stringova.

Petr Horava, profesor na Kalifomijskom univerzitetu u Berkliju je rešio da posveti svoja predavanja iz kursa o teoriji stringova rešavanju problema zaštite hronologije. On je sa svojim studentima radio na jednom primeru iz 1949. godine; tada je matematičar Kurt Gedel našao rešenje za Ajnštajnove jednačine po kojima se univerzum niti širi niti smanjuje, već se neprekidno rotira. Jedna od posledica života u ovakvom univerzumu bila bi da je moguće, krećući se u pravom smeru, stići na početak vašeg puta. Zapravo, svaka tačka u Gedelovom rotirajućem univerzumu leži na zatvorenoj vremenskoj krivoj.

Horavina grupa je želela da ispita te krive uz pomoć holografskog principa, koji omogućuje da se informacije prisutne u određenoj zapremini ili prostoru, mogu predstaviti na površini ili "holografskom skrinu". Prema holografskom principu, ono što mi vidimo kao stvarno, zapravo je projekcija iz dvodimenzionalnog holograma.

Na njihovo iznenađenje, identifikovali su problem vremenskog putovanja u Gedelovom univerzumu. Otkrili su da vremenske krive ne mogu biti pristupačne posmatraču i da ne mogu biti predmet eksperimenata. Na neki način, Horava nagoveštava da holografski ekran razdvaja stvarnost i iluziju, sa zatvorenim vremenskim krivama koje padaju na stranu iluzije.

Horava upozorava da je rezultat ograničen. Za početak, holografija je nova tehnika i još uvek se ne razume dovoljno, tako da nije previše korisna u kompleksnijim situacijama. Rezultat Gedelovog univerzumaje primenljiv samo na posmatrače koji ne ubrzavaju kroz prostor. Ali njihova otkrića pronalaze način za nošenje sa posebnom vrstom vremenske mašine korišćenjem teorije stringova.

Naravno da postoje druge vremenske mašine sa kojima se treba nositi. Među ostalim rešenjima je petodimenzionalna rotirajuća crna rupa poznata kao BMPV crna rupa. One mogu postati vremenske mašine, ali samo ako se okreću dovoljno brzo. One su supergravitacione crne rupe koje su odgovor na Ker-Njumanove crne rupe, koje su poznate kao vremenske mašine u teoriji relativiteta. Lisa Dajson, jedan od Horavinih studenata, zapitala se kako bi bilo napraviti takav objekat i zavrteti ga na odgovarajuću brzinu. Koristed samo papir i olovku ona je postavila zadatak pred kojim bi bogovi zadrhtali - konstruisanje petodimenzionalne crne rupe ni iz čega.

Kako se to radi? I nije tako teško, kaže Dajson; sličnoje konstruisanju obične crne rupe. Započne se praznim prostorom, potom se dodaje materija sa svih strana, sve dok je ne bude dovoljno u odgovarajuće malom regionu, i formiraće se crna rupa. Isto tako se i BMPV crna rupa pravi od konstituenata koji se unose iz beskonačne razdaljine. Ali umesto obične materije, potrebni konstituenti su gravitacioni talasi i D-brane. D-brane potiču iz teorije stringovai najlakše se razumeju kao multidimenzionalne membrane ili "hiperpovršine" koje ispunjavaju desetodimenzionalni vreme-prostor.

Nakon što je izvršila ove proračune, ona je otkrila interesantni fenomen. U trenutku spajanja, u kome je cma rupa na putu da postane vremenska mašina, materija se više ne ponaša po planu. Umesto da se sve konverzira u istom trenutku, sistem formira oklop od gravitona sa D-branama unutra. Nikakva matematička manipulacija ih ne može naterati da se približe. Krajnji rezultat ovoga je da se brzina obrtanja BMPV crne rupe nikada ne uveća kako bi napravila upotrebljivu zatvorenu vremensku krivu.

Rezultati Lise Dajson nagoveštavaju da načinom na koji D-brane i gravitoni utiču jedni na druge, i prostorom koji okupiraju, stvaraju prepreku za putovanje kroz vreme oko BMPV cmih rupa. "To je kao da pokušavate da napravite poslednji delić vaše vremenske mašine i postoji sila koja vam zaustavlja ruku" - kaže Dajsonova.

Kao i kod Horavine grupe, rezultat Dajsonove je primenljiv samo na specifične situacije: ne može biti uzet kao univerzalni dokaz za Hokingovu teoriju o hronologiji. S druge strane, ipak potvrđuje da teorija stringova može pomoći u otpisivanju postojanja neke vrste vremenskih mašina koje generalni relativitet dozvoljava.

Zbog toga što teorija stringova nije kompletna, novi načini za prevazilaženje problema, poput hronologije, nastavljaju da se javljaju. Da li je ovo početak kraja za put kroz vreme? Teoretičari su još oprezni u objavljivanju njegovog kraja. Veliki broj teoretičara stringova bio bi srećan kada bismo našli konkretni mehanizam koji jednostavno ne dozvoljava bilo kakve zatvorene vremenske krive. S druge strane, možda u nekim situacijama one i postoje i moramo se izboriti sa svim paradoksima i problemima koje one donose.

Čak i neki od radnika na ovoj teoriji se, poput pisaca naučne fantastike, razočaravaju na pomisao o nemogućnosti putovanja kroz vreme. "Daje neko napravio svemirski brod koji bi mogao da putuje kroz vreme, bila bih jedna od prvih koja bi išla kao turista" - kaže jedna od studentkinja, "kada sam shvatila da je to možda nemoguće,bila sam tužna. Ali ipak sam to prebolela".

M J.