Waarom tijdreizen meer mogelijk is dan je denkt, volgens de natuurkunde

Het concept van tijdreizen heeft altijd de verbeelding van natuurkundigen en leken tot gevolg gehad. Maar is het echt mogelijk? Natuurlijk is het. We doen het nu, nietwaar? We reizen allemaal één seconde per keer de toekomst in.

Maar dat was niet wat je dacht. Kunnen we veel verder reizen in de toekomst? Absoluut. Als we dicht bij de snelheid van het licht zouden kunnen komen, of in de buurt van een zwart gat, zou de tijd langzamer gaan werken, zodat we willekeurig ver in de toekomst kunnen reizen. De echt interessante vraag is of we terug kunnen reizen naar het verleden.

Zie ook: 'Toekomstige man' maakt 'Dokter die' reistijd er slecht uit ziet AF

Ik ben natuurkundig professor aan de Universiteit van Massachusetts, Dartmouth, en heb voor het eerst gehoord van het begrip tijdreizen toen ik 7 was, uit een aflevering uit 1980 uit de klassieke tv-serie van Carl Sagan, Kosmos. Ik besloot op dat moment dat ik op een dag een diepgaande studie ging doen van de theorie die ten grondslag ligt aan dergelijke creatieve en opmerkelijke ideeën: de relativiteit van Einstein. Twintig jaar later kwam ik te voorschijn met een Ph.D. in het veld en sindsdien een actieve onderzoeker in de theorie.

Nu heeft een van mijn promovendi zojuist een artikel in het tijdschrift gepubliceerd Klassieke en kwantumzwaartekracht die beschrijft hoe een tijdmachine te bouwen met behulp van een zeer eenvoudige constructie.

Gesloten tijd-achtige curven

Einstein's algemene relativiteitstheorie biedt de mogelijkheid om de tijd zodanig te verdraaien dat deze feitelijk zichzelf vouwt, resulterend in een tijdlus. Stel je voor dat je langs deze lus reist; dat betekent dat je op een gegeven moment op een moment in het verleden zou eindigen en dezelfde momenten zult ervaren sinds, helemaal opnieuw - een beetje zoals deja vu, behalve dat je het je niet zou realiseren. Dergelijke constructies worden vaak 'gesloten tijd-achtige curven' of CTC's genoemd in de onderzoeksliteratuur en worden in de volksmond ook wel 'tijdmachines' genoemd. Tijdmachines zijn een bijproduct van effectieve, sneller dan lichte reissystemen en begrijpen ze kan ons begrip van hoe het universum werkt verbeteren.

In de afgelopen decennia hebben bekende fysici zoals Kip Thorne en Stephen Hawking baanbrekend werk geleverd met modellen die betrekking hebben op tijdmachines.

De algemene conclusie die is voortgekomen uit eerder onderzoek, waaronder Thorne's en Hawking's, is dat de natuur tijdlussen verbiedt. Dit is misschien het beste te verklaren in Hawking's 'Chronology Protection Conjecture', dat in essentie zegt dat de natuur geen wijzigingen toestaat in de geschiedenis van het verleden, en ons dus niet behoedt voor de paradoxen die kunnen ontstaan ​​als tijdreizen mogelijk zijn.

Misschien wel de meest bekende onder deze paradoxen die ontstaan ​​door tijdreizen naar het verleden is de zogenaamde 'grootvaderparadox' waarin een reiziger teruggaat naar het verleden en zijn eigen grootvader vermoordt. Dit verandert de loop van de geschiedenis op een manier dat er een tegenspraak ontstaat: de reiziger is nooit geboren en kan daarom niet bestaan. Er zijn veel films en nieuwe plots gemaakt op basis van de paradoxen die het gevolg zijn van tijdreizen - misschien wel een van de meest populaire zijn de Terug naar de toekomst films en Groundhog Day.

Exotische materie

Afhankelijk van de details kunnen er verschillende fysieke verschijnselen optreden om te voorkomen dat zich in fysieke systemen gesloten tijd-achtige curven ontwikkelen. De meest gebruikelijke is de vereiste voor een bepaald type "exotische" materie dat aanwezig moet zijn om een ​​tijdlus te laten bestaan. Losjes gezegd, exotische materie is materie die een negatieve massa heeft. Het probleem is dat negatieve massa niet bestaat in de natuur.

Caroline Mallary, een promovendus aan de Universiteit van Massachusetts, Dartmouth heeft een nieuw model voor een tijdmachine in het tijdschrift gepubliceerd Klassieke en kwantumzwaartekracht. Dit nieuwe model vereist geen negatief massaal exotisch materiaal en biedt een zeer eenvoudig ontwerp.

Zie ook: How 'A Wrinkle in Time's Five Dimension Explained With Superstring Theory

Mallary's model bestaat uit twee superlange auto's - gebouwd van materiaal dat niet exotisch is, en een positieve massa heeft - parallel geparkeerd. De ene auto beweegt snel vooruit en laat de andere achter. Mallary kon laten zien dat in zo'n opstelling een tijdlus te vinden is in de ruimte tussen de auto's.

Dus kunt u dit in uw achtertuin bouwen?

Als je vermoedt dat er een vangst is, heb je gelijk. Mallary's model vereist dat het midden van elke auto een oneindige dichtheid heeft. Dat betekent dat ze objecten bevatten - singulariteiten genaamd - met een oneindige dichtheid, temperatuur en druk. Bovendien zijn de singulariteiten in Mallary's model, in tegenstelling tot singulariteiten die aanwezig zijn in het interieur van zwarte gaten, waardoor ze volledig van buitenaf ontoegankelijk zijn, volledig kaal en waarneembaar en hebben daarom echte fysieke effecten.

Natuurkundigen verwachten ook niet dat zulke eigenaardige objecten in de natuur bestaan. Helaas is een tijdmachine waarschijnlijk niet snel beschikbaar. Dit werk laat echter zien dat natuurkundigen hun ideeën over waarom gesloten tijd-achtige bochten verboden mogen zijn moeten verfijnen.

Dit artikel is oorspronkelijk gepubliceerd op The Conversation van Guarav Khanna. Lees hier het originele artikel.