Što čitati: Kratki odgovori na velika pitanja posljednja je knjiga Stephena Hawkinga

2024 Autor: Malcolm Clapton | [email protected]. Zadnja promjena: 2023-12-17 03:58

Izvod iz rada velikog znanstvenika o tome je li moguće putovanje kroz vrijeme.

Usko povezana s putovanjem kroz vrijeme je sposobnost brzog pomicanja s jedne točke u prostoru na drugu. Kao što sam ranije rekao, Einstein je pokazao da je potreban beskonačno snažan mlazni potisak za ubrzanje letjelice do brzine gotovo svjetlosti. Dakle, jedini način da se premjestite iz jednog dijela Galaksije u drugi u razumnom vremenskom razdoblju jest da budete u mogućnosti savijati prostor-vrijeme na takav način da se formira mala cijev, ili "crvotočina". Može povezati dva dijela Galaksije i djelovati kao najkraći put između njih; možete letjeti naprijed-natrag i još uvijek uhvatiti sve svoje prijatelje žive. Takve "crvotočine" ozbiljno su razmatrane kao prilika koja je dostupna civilizaciji budućnosti. Ako uspijete prijeći iz jednog dijela Galaksije u drugi za par tjedana, onda se možete vratiti kroz drugu "rupu" - u isto vrijeme prije nego što krenete na put. Također, ništa vas neće spriječiti da putujete naprijed i vraćate se u prošlost kroz jednu "crvotočinu" ako se oba njezina kraja pomiču jedan u odnosu na drugi.

Možemo reći da je za stvaranje "crvotočine" potrebno savijati prostor-vrijeme u smjeru suprotnom od onoga u koji ga savija obična materija. Obična materija savija prostor-vrijeme prema sebi, poput površine Zemlje. Ali stvaranje "crvotočine" zahtijeva materiju koja savija prostor-vrijeme u suprotnom smjeru, poput površine sedla. Isto vrijedi i za bilo koju drugu zakrivljenost prostor-vremena za putovanje u prošlost, osim ako je svemir toliko zakrivljen da već ima mogućnosti putovanja kroz vrijeme. Samo u ovom slučaju trebat će vam materija s negativnom masom i negativnom gustoćom energije.

Energija je poput novca. Ako imate pozitivan saldo u banci, novac možete koristiti na bilo koji način. No, prema klasičnim zakonima, koji su se donedavno smatrali nepromjenjivim, prekoračenje nije dopušteno pri korištenju energije.

Klasični zakoni onemogućuju nam da savijemo svemir tako da putovanje kroz vrijeme postane moguće. Ali klasične zakone opovrgava kvantna teorija – druga nakon opće teorije relativnosti, velika intelektualna revolucija u našem razumijevanju svemira. Kvantna teorija je fleksibilnija i u nekim slučajevima dopušta prekoračenje. Međutim, banka bi trebala biti ljubazna prema nama. Drugim riječima, kvantna teorija dopušta negativnu gustoću energije na nekim mjestima, ako dajete pozitivnu gustoću na nekima.

Kvantna teorija dopušta negativnu gustoću energije jer se temelji na principu nesigurnosti. I on tvrdi da neke karakteristike, kao što su položaj i brzina čestice, ne mogu istovremeno imati točno izmjerene vrijednosti. Što je točnije određen položaj čestice, veća je nesigurnost u pogledu njezine brzine i obrnuto. Načelo nesigurnosti vrijedi i za polja – na primjer, za elektromagnetno ili gravitacijsko polje. On tvrdi da ova polja ne mogu imati nultu vrijednost čak i tamo gdje mislimo da postoji prazan prostor. Činjenica je da ako su njihove vrijednosti jednake nuli, onda to znači da moraju imati dobro definiranu poziciju, jednaku nuli, i dobro definiranu brzinu, jednaku nuli. A to je u suprotnosti s načelom neizvjesnosti. To znači da polja moraju imati neku minimalnu fluktuaciju. Možemo zamisliti takozvane vakuumske fluktuacije u obliku parova čestica i antičestica koje se iznenada pojavljuju, razdvajaju, zatim ponovno spajaju i anihiliraju, međusobno se poništavajući.

Takvi parovi čestica - antičestice smatraju se virtualnim, jer se ne mogu izravno detektirati pomoću detektora čestica. Ali može se uočiti neizravan učinak. Za to se koristi takozvani Casimirov efekt. Pokušajte zamisliti dvije paralelne metalne ploče razmaknute na maloj udaljenosti jedna od druge. Ploče djeluju kao ogledala za virtualne čestice i antičestice. To znači da prostor između ploča izgleda kao cijev za orgulje, samo što propušta svjetlosne valove određene rezonantne frekvencije. Kao rezultat toga, ispada da se određena količina kvantnih fluktuacija javlja između ploča, različitih od onoga što se događa iza njih, gdje te fluktuacije mogu imati bilo koju valnu duljinu. Razlika u broju virtualnih čestica između ploča i izvana znači da su ploče pod većim pritiskom na jednoj strani nego na drugoj. Nastaje mala sila, koja ploče približava jedna drugoj. Ta se sila može eksperimentalno izmjeriti. Dakle, virtualne čestice postoje u stvarnosti i imaju pravi učinak.

Budući da između ploča ima manje virtualnih čestica, odnosno kvantnih fluktuacija u vakuumu, gustoća energije je i ovdje niža nego u okolnom prostoru. Ali gustoća energije praznog prostora na velikoj udaljenosti od ploča trebala bi biti jednaka nuli. Inače će prostor-vrijeme biti zakrivljeno i Svemir neće biti potpuno ravan. To znači da gustoća energije u području između ploča mora biti negativna.

Eksperimentalno dokazano skretanje svjetlosti ukazuje da je prostor-vrijeme zakrivljeno, a Casimirov efekt potvrđuje da zakrivljenost može biti negativna. I može se činiti da ćemo razvojem znanosti i tehnologije moći stvoriti "crvotočine" ili savijati prostor i vrijeme na neki drugi način kako bismo mogli putovati u prošlost. No, u ovom slučaju neizbježno se nameću brojna pitanja i problemi.

Na primjer: ako putovanje kroz vrijeme postane moguće u budućnosti, zašto nam se nitko nije vratio iz budućnosti i rekao nam kako to učiniti.

Čak i ako postoje dobri razlozi da nas drže u mraku, ljudima je inherentno teško povjerovati da se nitko ne želi pojaviti i otkriti nama jadnim zaostalim seljacima tajnu putovanja kroz vrijeme. Naravno, neki tvrde da nas gosti iz budućnosti već posjećuju – lete na NLO-ima, a vlade su upletene u divovsku zavjeru kako bi prikrile te činjenice kako bi iskoristile znanstvene spoznaje koje gosti nose sa sobom. Mogu samo jedno reći: ako vlade nešto skrivaju, još uvijek nisu u mogućnosti koristiti korisne informacije dobivene od vanzemaljaca. Vrlo sam skeptičan prema "teoriji zavjere" i smatram vjerojatnijom "teoriju nereda". Izvješća o NLO-ima ne mogu se odnositi isključivo na vanzemaljce jer su međusobno kontradiktorna. No, ako priznamo da su neka od tih opažanja samo pogreške ili halucinacije, nije li logičnije priznati da jesu, nego vjerovati da nas posjećuju gosti iz budućnosti ili iz nekog drugog dijela Galaksije? Ako ti gosti doista žele kolonizirati Zemlju ili nas upozoriti na nekakvu opasnost, onda su krajnje neučinkoviti.

Postoji način da se pomiri ideja putovanja kroz vrijeme s činjenicom da nikada nismo sreli goste iz budućnosti. Možemo reći da će takva putovanja biti moguća tek u budućnosti. Prostor-vrijeme naše prošlosti je fiksno jer smo ga promatrali i vidjeli da nije dovoljno zakrivljeno da bismo mogli putovati u prošlost. A budućnost je otvorena, pa ćemo jednog dana naučiti savijati prostor-vrijeme i dobiti priliku putovati kroz vrijeme. Ali budući da ćemo prostor-vrijeme moći savijati samo u budućnosti, iz njega se nećemo moći vratiti u našu sadašnjost ili čak ranije.

Takva slika može dobro objasniti zašto ne doživljavamo priljev turista iz budućnosti. Ali još uvijek ostavlja mjesta za mnoge paradokse. Pretpostavimo da postoji mogućnost letjeti u svemirskom brodu i vratiti se prije početka leta. Što će vas spriječiti da detonirate raketu na mjestu lansiranja i time isključite sebi mogućnost takvog leta? Postoje i druge ništa manje paradoksalne verzije: na primjer, vratiti se u prošlost i ubiti svoje roditelje prije nego što ste rođeni. Postoje dva moguća rješenja za to.

Jedna stvar koju bih nazvao dosljednim povijesnim pristupom. U ovom se slučaju može pronaći konzistentno rješenje fizikalnih jednadžbi – iako je prostor-vrijeme zakrivljeno do te mjere da je moguće putovati u prošlost. S ove točke gledišta, ne možete pripremiti raketu za putovanje u prošlost ako joj se niste vratili i niste uspjeli raznijeti lansirnu rampu. Ovo je sekvencijalna slika, ali govori da smo potpuno odlučni: nismo u stanju promijeniti svoje misli. Ovo je previše za slobodnu volju.

Još jedno rješenje nazivam pristupom alternativne povijesti. Zagovarao ga je fizičar David Deutsch, a vjerojatno su ga mislili tvorci Povratka u budućnost. Ovakvim pristupom u jednoj alternativnoj povijesti neće biti povratka iz budućnosti prije lansiranja rakete i, sukladno tome, neće biti mogućnosti da se ona detonira. Ali kad se putnik vrati iz budućnosti, nađe se u drugoj alternativnoj povijesti. U njemu ljudska rasa ulaže nevjerojatne napore kako bi izgradila svemirski brod, no prije nego što krene iz drugog dijela Galaksije pojavljuje se sličan brod koji uništava izgrađeni.

David Deutsch preferira alternativni povijesni pristup konceptu pluraliteta povijesti, koji je iznio fizičar Richard Feynman. Njegova ideja je da, prema kvantnoj teoriji, svemir nema jedinstvenu i jedinstvenu povijest.

U Svemiru postoje sve moguće priče, svaka sa svojim stupnjem vjerojatnosti.

Trebala bi postojati mogućnost priče u kojoj vlada stabilan mir na Bliskom istoku, ali vjerojatnost takve priče je najvjerojatnije mala.

U nekim pričama prostor-vrijeme je iskrivljeno tako da se objekti poput raketa mogu vratiti u svoju prošlost. Ali svaka je priča cjelovita i samodostatna, ne opisuje samo zakrivljeni prostor-vrijeme, već i sve objekte u njemu. Stoga, raketa, vraćajući se, ne može ući u drugu alternativnu povijest. Ostaje u istoj priči, koja mora biti samostalna. I ja, za razliku od Deutscha, vjerujem da ideja pluraliteta priča ide u prilog dosljednom povijesnom, a ne alternativnom povijesnom pristupu.

Očigledno nismo u poziciji napustiti dosljednu povijesnu sliku. Međutim, ovo možda neće riješiti pitanja determinizma i slobodne volje ako postoji vrlo mala vjerojatnost priča u kojima je prostor-vrijeme zakrivljeno tako da je putovanje kroz vrijeme moguće izvan makroskopske skale. Ovo nazivam kronološkom sigurnosnom hipotezom: zakoni fizike osmišljeni su da spriječe putovanje kroz vrijeme na makroskopskoj razini.

Čini se da ako je prostor-vrijeme zakrivljeno gotovo dovoljno da omogući putovanje u prošlost, tada virtualne čestice mogu postati gotovo stvarne čestice koje se kreću po zatvorenim putanjama. Gustoća virtualnih čestica i njihova energija značajno rastu, što znači da je vjerojatnost takvih priča vrlo mala. Iako to postaje slično aktivnostima kronološke agencije za zaštitu koja nastoji očuvati svijet za povjesničare. No, tema zakrivljenosti prostora i vremena još je u povojima. Prema objedinjujućem obliku teorije struna poznatoj kao M-teorija, u koju polažemo velike nade u ujedinjenje opće teorije relativnosti i kvantne teorije, prostor-vrijeme bi trebalo imati jedanaest dimenzija, a ne četiri koje doživljavamo.

Suština je da je sedam od ovih jedanaest dimenzija smotano u tako mali prostor da to ne primjećujemo. S druge strane, preostale četiri dimenzije su praktički ravne i predstavljaju ono što nazivamo prostor-vrijeme. Ako je ova slika točna, onda bi trebalo biti moguće nekako povezati četiri ravne dimenzije s preostalih sedam jako zakrivljenih ili iskrivljenih dimenzija. Što će od ovoga biti, još ne znamo. Ali prilike su uzbudljive.

U zaključku ću reći sljedeće.

Naši moderni koncepti ne isključuju mogućnost brzog putovanja svemirom i povratka u prošlost. To može stvoriti velike logičke probleme, pa se nadajmo da postoji neka vrsta zakona o kronološkoj sigurnosti koji će spriječiti ljude da se vrate u prošlost i ubiju svoje roditelje.

No, ljubitelji znanstvene fantastike ne bi trebali biti uzrujani. M-teorija daje nadu.

Posljednje djelo svjetski poznatog fizičara Stephena Hawkinga, knjiga-oporuka, u kojoj on sažima i progovara o najvažnijim temama koje zabrinjavaju svakoga.

Hoće li čovječanstvo preživjeti? Trebamo li biti toliko aktivni u svemiru? Postoji li Bog? Ovo su samo neka od pitanja na koja je u svojoj posljednjoj knjizi odgovorio jedan od najvećih umova u povijesti.