Czym są podróże w czasie?


Podróże w czasie to zdolność fizycznego przenoszenia się w przeszłość i w przyszłość.

>Czym jest czas?


Słowniki uczą nas, że czas jest "elementem czasoprzestrzennego kontinuum, w którym zdarzenia pojawiają się w nieodwracalnej kolejności: od przeszłości poprzez teraźniejszość ku przyszłości", oraz "ograniczonym wycinkiem czy fragmentem ciągłego istnienia, jaki występuje pomiędzy dwoma kolejnymi zdarzeniami".

>Paradoks tego zjawiska


Wiele osób zna przynajmniej jedną odmianę następującej klasycznej zagadki podróżowania w czasie. Powiedzmy, że możesz przenosić się w czasie. Cofasz się w przeszłość i zabijasz własnego dziadka, zanim urodzi się twój ojciec, tym samym uniemożliwiając własne narodziny. Jak więc mógłbyś pojawić się na świecie, skoro uniemożliwiłeś własne narodziny ? A jeśli nigdy się nie urodziłeś, to jak mogłeś zabić swego dziadka ? Ale w takim razie, jeśli nie zabiłeś swego dziadka, to mogłeś się urodzić i cofnąć w przeszłość, by go zabić i uniemożliwić własne narodziny... i tak dalej i tak dalej, aż w nieskończoność. Carl Sagan podsumował ten paradoks w magazynie "Nova": "Jądrem tego paradoksu jest twoje oczywiste istnienie- istnienie ciebie jako mordercy własnego dziadka, podczas gdy sam akt zamordowania twojego przodka wyklucza możliwość, byś kiedykolwiek mógł zaistnieć".

>"Nakładanie się czasów"


Wyobraźmy sobie, że życie każdego człowieka stanowi zbiór indywidualnych wycinków istnienia, pojedynczych momentów, trwających, powiedzmy, jedną tysięczną, może jedną milionową sekundy, zaś suma całkowita tych wycinków rzeczywistości składa się na życie danej osoby. Wyobraźmy sobie długi ciąg tych wszystkich obrazków ułożonych jeden po drugim, od chwili narodzin do momentu śmierci. Biliony bilionów pojedynczych odcinków osobniczej rzeczywistości. Teraz wyobraźmy sobie, że jeden z tych odcinków w ogromnej kolekcji wypada z uporządkowanego szeregu lub w jakiś sposób zostaje wpleciony w rzeczywistość jakiejś innej osoby. Na tym polega zjawisko "nakładania się czasów".

>Płynność czasu


"Nakładanie się czasów" (o którym regularnie donoszą ludzie, niekiedy bardzo wiarygodni) stanowi przekonujący dowód na istnienie płynności czasu, i poniekąd potwierdzenie koncepcji , iż czas składa się z nieskończonej liczby tych niewielkich wycinków rzeczywistości. Pisarz Alfred Bester w fantastycznonaukowej powieści "The Men Who Murdered Mohammed" ("Ludzie, którzy zabili Mahometa) opisuje te linie czasowe jako "miliony nitek spaghetti, i być może te fragmenty rzeczywistości są dostępne poprzez przestrzeń i czas- w sposób przypadkowy jako "nakładanie się czasów" lub też intencjonalny, gdy nauka osiągnie taki poziom rozwoju, na którym będziemy już wiedzieli, jak obejść "normalny" bieg czasu.

>Wehikuł czasu


Wszystko to prowadzi do pytania: Czy możliwe jest zbudowanie działającego wehikułu czasu ? Odpowiedź jest prosta- teoretycznie, tak. Profesor fizyki na University of Connecticut Ronald L.Mallet jesienią 2002 roku podjął się skonstruowania działającego wehikułu czasu, który przesyłałby pojedynczy neutron w przeszłość za sprawą lasera zakrzywiającego światło i spowalniającego jego bieg. Teoria mówi, że jeśli sprawdziło się to w przypadku subatomowej cząstki, to pewnego dnia uda się również w przypadku ludzi.

>Podróż w przyszłość


Dowiedziono również, że możliwa jest podróż w przyszłość. Radziecki kosmonauta Siergiej Awdiejew spędził na stacji kosmicznej "Mir" 748 dni, podróżując po orbicie ziemskiej z prędkością ponad 27 000 kilometrów na godzinę (światło porusza się z prędkością 300 000 kilometrów na sekundę). Obliczono, że podczas swojego dwuletniego pobytu w przestrzeni kosmicznej, Awdiejew przeniósł się w przyszłość o około jedną pięćdziesiątą sekundy.

Paradoks bliźniąt

Zjawisko wydłużania się czasu obserwowanego w obiekcie poruszającym się prowadzi do ciekawych problemów interpretacyjnych. Najbardziej znanym jest paradoks bliźniąt.

Wyobraźmy sobie, że dwóch braci bliźniaków urodziło się w epoce lotów kosmicznych. Jeden z nich był mniej zaradny i został nauczycielem, więc klepał przez całe życie biedę w jakiejś szkole użerając się z coraz bardziej niesforną młodzieżą. Drugi brat w czasie rozwoju płodowego był położony bliżej źródeł pokarmu i w związku z tym lepiej się rozwijał pod wieloma względami, a ostatecznie urodził rzutki, dynamiczny, przebojowy. Dzięki tym cechom charakteru dostał się do programu lotów kosmicznych i poleciał na oddaloną o 10 lat świetlnych gwiazdę. Posiedział tam z roczek (może dwa) i wrócił z powrotem na Ziemię, gdzie został owacyjnie powitany przez społeczeństwo świata.

Teraz do opowieści należy dołączyć wiedzę wynikającą z teorii względności. Ponieważ brat kosmonauta poruszał się z prędkościami bliskimi prędkości światła, to oczywiście jego czas płynął wolniej niż czas brata na Ziemi (patrz dylatacja czasu). W efekcie po powrocie okazuje się, że choć brat nauczyciel jest 70 letnim staruszkiem z trudem dorabiającym do kiepskiej emerytury, to kosmonauta wysiada z rakiety młody (jakieś 40 lat) i pełen werwy. Bo skoro czas w jego układzie płynął wolniej, to on musi być młodszy.

 

Świetnie! – mamy już paradoks – niby są bliźniacy, a jak się nierówno zestarzeli! – wykrzyknie typowy czytelnik czasopism kobiecych, sportowych i motoryzacyjnych.

A ja na to:
Hola! – to jeszcze nie paradoks, to dopiero efekt przewidziany przez teorię względności.

Paradoks zacznie się dopiero wtedy, gdy uświadomimy sobie, że przenosząc nasz układ odniesienia do rakiety (a przecież mówiliśmy, że żaden układ odniesienia nie jest wyróżniony), to brat nauczyciel leci sobie przez wszechświat oddalając się od rakiety na wielkim pojeździe kosmicznym zwanym Ziemia. I z tego punktu widzenia patrząc, to właśnie on powinien zestarzeć się wolniej! – przynajmniej dla brata w rakiecie. Kto więc będzie na końcu stary, a kto młody – kosmonauta, czy nauczyciel?

Bo przecież nie ma wyróżnionych układów odniesienia i wśród bliźniaków też powinno być równouprawnienie. Może to więc jednak nauczyciel jest młodszy od brata kosmonauty? Paradoks wreszcie jest, bo absolutnie nie widać powodu dla którego tylko jeden z braci miałby okazać się lepszym w tym wyścigu po młodość.

Rozwiązanie paradoksu bliźniąt

Jak uczą w podręcznikach, rozwiązanie paradoksu bliźniąt istnieje tylko w oparciu o ogólną teorię względności. Bo okazuje się, że istnieje istotna różnica między oboma braćmi, która powoduje, że układ odniesienia brata w rakiecie jednak jest wyróżniony. Brat, który pozostaje na Ziemi nie podlega działaniu silnych przyspieszeń, a brat kosmonauta musi się najpierw rozpędzić, potem lecieć długo ruchem jednostajnym, a potem znowu zahamować (u celu podróży). Podczas powrotu sytuacja się powtarza, bo znowu mamy sekwencję: rozpędzanie, lot, hamowanie. Ponieważ zaś przyspieszenia rakiety powodują, że układ z nią związany staje się układem nieinercjalnym, to szczególna teoria względności się do tego przypadku nie stosuje. Po odwołaniu się do ogólnej teorii względności, która zajmuje się sytuacjami zachodzącymi także w układach nieinercjalnych - paradoks znika. 

I jak głosi gminna wieść wśród fizyków, ta różnica układów odniesienia powoduje, że brat kosmonauta rzeczywiście będzie młodszy.