Mida lugeda: Lühikesed vastused suurtele küsimustele on Stephen Hawkingi uusim raamat

2024 Autor: Malcolm Clapton | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2023-12-17 03:53

Väljavõte suure teadlase tööst selle kohta, kas ajas rändamine on võimalik.

Ajas rändamisega tihedalt seotud on võime liikuda kiiresti ühest ruumipunktist teise. Nagu ma varem ütlesin, näitas Einstein, et kosmoselaeva kiirendamiseks peaaegu valguse kiiruseni on vaja lõpmatult võimsat joa tõukejõudu. Nii et ainus viis Galaktika ühest osast teise mõistliku aja jooksul liikuda on võimalus aegruumi kokku voltida nii, et moodustub väike toru ehk "ussiauk". See võib ühendada kaks Galaktika osa ja toimida lühima teena nende vahel; saate lennata edasi-tagasi ja püüda siiski kõik oma sõbrad elusalt kinni. Selliseid "ussiauke" peeti tõsiselt tulevikutsivilisatsioonile kättesaadavaks võimaluseks. Kui teil õnnestub paari nädalaga Galaktika ühest osast teise kolida, siis saate naasta läbi teise "augu" – samal ajal enne teele asumist. Samuti ei takista miski teid edasi rändamast ja minevikku tagasi pöördumast ühe "ussiaugu" kaudu, kui selle mõlemad otsad liiguvad üksteise suhtes.

Võime öelda, et "ussiaugu" loomiseks on vaja aegruumi painutada vastupidises suunas sellele, millesse tavaaine seda painutab. Tavaline aine painutab aegruumi enda poole, nagu Maa pind. Kuid "ussiaugu" loomiseks on vaja mateeriat, mis painutab aegruumi vastupidises suunas, nagu sadula pind. Sama kehtib ka mis tahes muu aegruumi kõveruse kohta, mis rändab minevikku, välja arvatud juhul, kui universum on nii kõver, et sellel on juba ajas rändamise võimalus. Ainult sel juhul vajate negatiivse massi ja negatiivse energiatihedusega ainet.

Energia on nagu raha. Kui teil on pangas positiivne saldo, saate raha kasutada mis tahes viisil. Klassikaliste seaduste järgi, mida kuni viimase ajani peeti muutumatuks, ei ole aga arvelduskrediit energia kasutamisel lubatud.

Klassikalised seadused muudavad võimatuks universumi painutamise nii, et ajas rändamine oleks võimalik. Kuid klassikalised seadused lükkab ümber kvantteooria – üldrelatiivsusteooria järel teine, suur intellektuaalne revolutsioon meie arusaamises universumist. Kvantteooria on paindlikum ja võimaldab mõnel juhul arvelduskrediiti. Pank peaks aga meie vastu lahke olema. Teisisõnu võimaldab kvantteooria mõnes kohas negatiivset energiatihedust, kui teistes kohtades pakute positiivset tihedust.

Kvantteooria lubab negatiivset energiatihedust, kuna see põhineb määramatuse printsiibil. Ja ta väidab, et mõned omadused, nagu osakese asukoht ja kiirus, ei saa samaaegselt omada täpselt mõõdetud väärtusi. Mida täpsemalt määratakse osakese asukoht, seda suurem on määramatus selle kiiruse suhtes ja vastupidi. Määramatuse põhimõte kehtib ka väljade puhul – näiteks elektromagnetilise või gravitatsioonivälja puhul. Ta väidab, et nendel väljadel ei saa olla nullväärtust isegi siis, kui meie arvates on tühi ruum. Fakt on see, et kui nende väärtused on võrdsed nulliga, tähendab see, et neil peab olema täpselt määratletud asukoht, mis on võrdne nulliga, ja täpselt määratletud kiirus, mis on võrdne nulliga. Ja see on vastuolus määramatuse põhimõttega. See tähendab, et väljadel peab olema minimaalne kõikumine. Võib ette kujutada nn vaakumi fluktuatsioone osakeste ja antiosakeste paaride kujul, mis ootamatult tekivad, eralduvad, siis taas ühinevad ja annihileeruvad, vastastikku hävitades.

Selliseid osakeste paare - antiosakesi peetakse virtuaalseteks, kuna neid ei saa osakestedetektori abil otseselt tuvastada. Kuid kaudset mõju võib täheldada. Selleks kasutatakse nn Kasimiri efekti. Proovige ette kujutada kahte paralleelset metallplaati, mis asuvad üksteisest väikese vahemaa kaugusel. Plaadid toimivad virtuaalsete osakeste ja antiosakeste peeglitena. See tähendab, et plaatide vaheline ruum näeb välja nagu orelitoru, ainult et see edastab teatud resonantssagedusega valguslaineid. Selle tulemusena selgub, et plaatide vahel toimub teatud hulk kvantkõikumisi, mis erinevad nende taga toimuvast, kus need kõikumised võivad olla mis tahes lainepikkusega. Virtuaalsete osakeste arvu erinevus plaatide ja väliskülje vahel tähendab, et plaadid on ühelt poolt suurema surve all kui teisel. Tekib väike jõud, mis toob plaadid üksteisele lähemale. Seda jõudu saab mõõta eksperimentaalselt. Seega eksisteerivad virtuaalsed osakesed reaalsuses ja neil on reaalne mõju.

Kuna plaatide vahel on vähem virtuaalseid osakesi ehk kvantkõikumisi vaakumis, on ka energiatihedus siin väiksem kui ümbritsevas ruumis. Kuid tühja ruumi energiatihedus plaatidest suurel kaugusel peaks olema võrdne nulliga. Vastasel juhul on aegruum kõver ja Universum ei ole täiesti tasane. See tähendab, et energiatihedus plaatide vahelises piirkonnas peab olema negatiivne.

Eksperimentaalselt tõestatud valguse kõrvalekaldumine näitab, et aegruum on kõver ning Casimir-efekt kinnitab, et kumerus võib olla negatiivne. Ja võib tunduda, et teaduse ja tehnoloogia arenedes suudame luua "ussiauke" või muul viisil ruumi ja aega painutada, et saaksime minevikku rännata. Kuid sel juhul tekib paratamatult hulk küsimusi ja probleeme.

Näiteks: kui ajas rändamine muutub tulevikus võimalikuks, siis miks pole keegi tulevikust meie juurde tagasi tulnud ega öelnud, kuidas seda teha.

Isegi kui meil on häid põhjusi pimeduses hoidmiseks, on inimestel oma olemuselt raske uskuda, et keegi ei taha ilmuda ja meile, vaestele mahajäänud talupoegadele, ajas rändamise saladust paljastada. Muidugi väidavad mõned, et külalised tulevikust juba külastavad meid - nad lendavad UFO-de peal ja valitsused on seotud nende faktide varjamiseks hiiglasliku vandenõuga, et kasutada külalistel kaasas olevaid teaduslikke teadmisi. Võin öelda vaid üht: kui valitsused midagi varjavad, ei saa nad ikkagi tulnukatelt saadud kasulikku teavet kasutada. Olen "vandenõuteooria" suhtes väga skeptiline ja usun rohkem "segaduse teooriat". UFO-teateid ei saa seostada ainult tulnukatega, sest need on üksteisele vasturääkivad. Aga kui tunnistame, et mõned neist tähelepanekutest on lihtsalt vead või hallutsinatsioonid, siis kas pole loogilisem tunnistada, et need on, kui uskuda, et meid külastavad külalised tulevikust või teisest Galaktika osast? Kui need külalised tõesti tahavad Maad koloniseerida või meid mingi ohu eest hoiatada, siis on nad äärmiselt ebaefektiivsed.

Ajas rändamise ideed on võimalik ühildada sellega, et me pole kunagi kohanud külalisi tulevikust. Võib öelda, et selline reisimine saab võimalikuks alles tulevikus. Meie mineviku aegruum on fikseeritud, sest me jälgisime seda ja nägime, et see ei olnud piisavalt kõver, et saaksime ajas tagasi rännata. Ja tulevik on avatud, nii et kunagi õpime aegruumi painutama ja saame võimaluse ajas rännata. Aga kuna me suudame aegruumi painutada alles tulevikus, ei saa me sealt tagasi pöörduda oma olevikku ega veelgi varasemasse aega.

Selline pilt võib hästi seletada, miks me ei koge tulevikust turistide sissevoolu. Kuid see jätab siiski ruumi paljudele paradoksidele. Oletame, et on võimalus lennata kosmoselaevaga ja naasta enne lennu algust. Mis takistab teil stardiplatsil raketti plahvatamast ja välistab seeläbi enda jaoks sellise lennu võimaluse? On ka teisi mitte vähem paradoksaalseid versioone: näiteks minna ajas tagasi ja tappa oma vanemad enne sündi. Sellele on kaks võimalikku lahendust.

Ühte asja nimetaksin järjekindlaks ajalookäsitluseks. Sel juhul võib leida järjekindla lahenduse füüsikalistele võrranditele – kuigi aegruum on niivõrd kõver, et on võimalik rännata minevikku. Sellest vaatenurgast ei saa te raketti minevikku reisimiseks ette valmistada, kui te pole selle juurde tagasi pöördunud ega ole saanud stardiplatvormi õhku lasta. See on järjestikune pilt, kuid see ütleb, et oleme täiesti kindlameelsed: me ei suuda oma mõtteid muuta. Seda on vaba tahte jaoks liiga palju.

Teine lahendus, mida ma nimetan alternatiivse ajaloo lähenemisviisiks. Seda toetas füüsik David Deutsch ja arvatavasti pidasid seda silmas filmi Tagasi tulevikku loojad. Selle lähenemise korral ei ole ühes alternatiivses ajaloos enne raketi väljalaskmist tulevikust tagasipöördumist ja vastavalt sellele puudub ka võimalus seda lõhata. Kuid kui reisija tulevikust naaseb, satub ta teise alternatiivse ajaloo juurde. Selles teeb inimkond kosmoselaeva ehitamiseks uskumatuid jõupingutusi, kuid enne Galaktika teisest osast starti ilmub sarnane laev ja hävitab ehitatud laeva.

David Deutsch eelistab alternatiivset ajaloolist lähenemist ajaloode paljususe kontseptsioonile, mille pakkus välja füüsik Richard Feynman. Tema idee on see, et kvantteooria kohaselt ei ole universumil ainulaadset ja ainulaadset ajalugu.

Universumis on kõik võimalikud lood, millest igaühel on oma tõenäosus.

Peaks olema võimalik lugu, kus Lähis-Idas valitseb stabiilne rahu, kuid sellise loo tõenäosus on suure tõenäosusega väike.

Mõnes loos on aegruum kõverdatud, nii et sellised objektid nagu raketid saaksid naasta oma minevikku. Kuid iga lugu on terviklik ja isemajandav, kirjeldades mitte ainult kõverat aegruumi, vaid ka kõiki selles olevaid objekte. Seetõttu ei saa rakett naasdes teise alternatiivajalukku sattuda. See jääb samasse loosse, mis peab olema isejärjekindel. Ja mina, erinevalt Deutschist, usun, et lugude paljususe idee toetab pigem järjepidevat ajaloolist kui alternatiivset ajaloolist lähenemist.

Ilmselt ei saa me järjekindlast ajaloopildist loobuda. See ei pruugi aga käsitleda determinismi ja vaba tahte küsimusi, kui on väga väike tõenäosus lugudele, kus aegruum on kõverdatud nii, et ajas rändamine on võimalik väljaspool makroskoopilist skaalat. Ma nimetan seda kronoloogilise turvalisuse hüpoteesiks: füüsikaseadused on loodud selleks, et vältida ajas rändamist makroskoopilisel tasandil.

Näib, et kui aegruum on peaaegu piisavalt kõver, et võimaldada reisida minevikku, võivad virtuaalsed osakesed muutuda peaaegu reaalseteks osakesteks, mis liiguvad mööda suletud trajektoore. Virtuaalsete osakeste tihedus ja nende energia suureneb oluliselt, mis tähendab, et selliste lugude tõenäosus on väga väike. Kuigi see on muutumas sarnaseks kronoloogilise kaitse agentuuri tegevusega, mis püüab ajaloolastele maailma säilitada. Kuid ruumi ja aja kõveruse teema on alles lapsekingades. M-teooriana tuntud stringiteooria ühendava vormi kohaselt, millel on suured lootused üldrelatiivsusteooria ja kvantteooria ühendamiseks, peaks aegruumil olema üksteist mõõdet, mitte neli, mida me kogeme.

Põhimõte on see, et seitse neist üheteistkümnest mõõtmest on kokku rullitud nii väikesesse ruumi, et me ei pane seda tähele. Teisest küljest on ülejäänud neli mõõdet praktiliselt tasased ja esindavad seda, mida me nimetame aegruumiks. Kui see pilt on õige, siis peaks olema võimalik kuidagi ühendada neli tasast mõõdet ülejäänud seitsme tugevalt kõverdatud või moonutatud mõõtmega. Mis sellest saab, me veel ei tea. Aga võimalused on põnevad.

Kokkuvõtteks ütlen järgmist.

Meie kaasaegsed kontseptsioonid ei välista kiirete kosmosereiside ja minevikku naasmise võimalust. See võib tekitada suuri loogilisi probleeme, seega loodame, et on olemas mingisugune kronoloogia turvaseadus, mis takistab inimestel ajas tagasi minna ja oma vanemaid tappa.

Kuid ulmefännid ei tohiks olla ärritunud. M-teooria annab lootust.

Maailmakuulsa füüsiku Stephen Hawkingi viimane teos, raamat-testament, milles ta võtab kokku ja võtab sõna kõigi jaoks olulisematel teemadel.

Kas inimkond jääb ellu? Kas me peaksime kosmoses nii aktiivsed olema? Kas jumal on olemas? Need on vaid mõned küsimused, millele üks ajaloo suurimaid mõistusi oma viimases raamatus vastas.