Co číst: Stručné odpovědi na velké otázky je nejnovější knihou Stephena Hawkinga

2024 Autor: Malcolm Clapton | [email protected]. Naposledy změněno: 2023-12-17 03:50

Výňatek z práce velkého vědce o tom, zda je možné cestovat časem.

S cestováním v čase úzce souvisí schopnost rychle se pohybovat z jednoho bodu v prostoru do druhého. Jak jsem řekl dříve, Einstein ukázal, že k urychlení kosmické lodi na rychlost blízkou světla by byl zapotřebí nekonečně silný tah trysek. Takže jediný způsob, jak se v rozumném čase přesunout z jedné části Galaxie do druhé, je umět poskládat časoprostor takovým způsobem, že vznikne malá trubice neboli „červí díra“. Může propojit dvě části Galaxie a fungovat jako nejkratší cesta mezi nimi; můžete létat tam a zpět a přesto chytit všechny své přátele živé. Takové "červí díry" byly vážně považovány za příležitost, kterou má civilizace budoucnosti. Pokud se za pár týdnů zvládnete přesunout z jedné části Galaxie do druhé, můžete se vrátit jinou „dírou“– ve stejnou dobu, než vyrazíte na cestu. Také vám nic nebude bránit cestovat vpřed a vracet se do minulosti jednou „červí dírou“, pokud se oba její konce vůči sobě pohybují.

Dá se říci, že pro vytvoření „červí díry“je nutné ohýbat časoprostor opačným směrem, než do kterého ho ohýbá běžná hmota. Obyčejná hmota ohýbá časoprostor k sobě, jako povrch Země. Ale vytvoření „červí díry“vyžaduje hmotu, která ohýbá časoprostor opačným směrem, jako povrch sedla. Totéž platí pro jakékoli jiné zakřivení časoprostoru k cestování do minulosti, pokud vesmír není tak zakřivený, že již má možnosti cestování časem. Pouze v tomto případě budete potřebovat hmotu se zápornou hmotností a zápornou hustotou energie.

Energie je jako peníze. Pokud máte v bance kladný zůstatek, můžete peníze použít jakkoli chcete. Podle klasických zákonů, které byly donedávna považovány za neměnné, však při využívání energie není povoleno přečerpání.

Klasické zákony nám znemožňují ohnout vesmír tak, aby bylo možné cestovat časem. Klasické zákony ale vyvrací kvantová teorie – druhá po obecné teorii relativity, velká intelektuální revoluce v našem chápání Vesmíru. Kvantová teorie je flexibilnější a v některých případech umožňuje přečerpání. Banka by k nám však měla být laskavá. Jinými slovy, kvantová teorie umožňuje na některých místech zápornou hustotu energie, pokud na jiných poskytnete hustotu pozitivní.

Kvantová teorie umožňuje zápornou hustotu energie, protože je založena na principu neurčitosti. A tvrdí, že některé charakteristiky, jako je poloha a rychlost částice, nemohou mít současně přesně naměřené hodnoty. Čím přesněji je poloha částice určena, tím vyšší je nejistota ohledně její rychlosti a naopak. Princip neurčitosti platí i pro pole – například pro elektromagnetické nebo gravitační pole. Tvrdí, že tato pole nemohou mít nulovou hodnotu ani tam, kde si myslíme, že je prázdné místo. Faktem je, že pokud se jejich hodnoty rovnají nule, pak to znamená, že musí mít dobře definovanou polohu rovnou nule a dobře definovanou rychlost rovnou nule. A to je v rozporu s principem neurčitosti. To znamená, že pole musí mít určitou minimální fluktuaci. Lze si představit tzv. fluktuace vakua ve formě dvojic částic a antičástic, které náhle vznikají, oddělují se, pak se zase spojují a anihilují, vzájemně se anihilují.

Takové páry částic - antičástice jsou považovány za virtuální, protože je nelze přímo detekovat pomocí detektoru částic. Ale lze pozorovat nepřímý účinek. K tomu se využívá tzv. Casimirův efekt. Zkuste si představit dvě rovnoběžné kovové desky umístěné v krátké vzdálenosti od sebe. Desky fungují jako zrcadla pro virtuální částice a antičástice. To znamená, že prostor mezi deskami vypadá jako varhanní píšťala, pouze propouští světelné vlny o určité rezonanční frekvenci. V důsledku toho se ukazuje, že mezi deskami dochází k určitému množství kvantových fluktuací, odlišných od toho, co se děje za nimi, kde tyto fluktuace mohou mít libovolnou vlnovou délku. Rozdíl v počtu virtuálních částic mezi deskami a vně znamená, že desky jsou pod větším tlakem na jedné straně než na druhé. Vznikne malá síla, která přiblíží desky k sobě. Tato síla může být měřena experimentálně. Virtuální částice tedy existují ve skutečnosti a mají skutečný účinek.

Protože mezi deskami je méně virtuálních částic neboli kvantových fluktuací ve vakuu, je zde také hustota energie nižší než v okolním prostoru. Ale hustota energie prázdného prostoru ve velké vzdálenosti od desek by se měla rovnat nule. Jinak bude časoprostor zakřivený a Vesmír nebude úplně plochý. To znamená, že hustota energie v oblasti mezi deskami musí být záporná.

Experimentálně prokázaná odchylka světla ukazuje, že časoprostor je zakřivený, a Casimirův jev potvrzuje, že zakřivení může být negativní. A může se zdát, že s rozvojem vědy a techniky budeme schopni vytvářet „červí díry“nebo nějakým jiným způsobem ohýbat prostor a čas, abychom mohli cestovat do minulosti. Ale v tomto případě nevyhnutelně vyvstává řada otázek a problémů.

Například: pokud bude v budoucnu možné cestovat časem, proč se k nám nikdo z budoucnosti nevrátil a neřekl nám, jak to udělat.

I když existují dobré důvody, proč nás držet ve tmě, je pro lidi ze své podstaty těžké uvěřit, že se nikdo nechce ukázat a odhalit nám ubohým zaostalým rolníkům tajemství cestování časem. Někteří samozřejmě namítají, že hosté z budoucnosti nás již navštěvují – létají na UFO a vlády jsou zapojeny do obřího spiknutí, aby tato fakta zakryly, aby využily vědecké poznatky, které si hosté s sebou nesou. Mohu říci jen jednu věc: pokud vlády něco skrývají, stále nejsou schopny využít užitečné informace získané od mimozemšťanů. Jsem velmi skeptický ohledně "konspirační teorie" a považuji za věrohodnější "teorii nepořádku". Zprávy o UFO nemohou souviset výhradně s mimozemšťany, protože jsou vzájemně protichůdné. Ale pokud připustíme, že některá z těchto pozorování jsou jen omyly nebo halucinace, není logičtější přiznat, že ano, než věřit, že nás navštěvují hosté z budoucnosti nebo z jiné části Galaxie? Pokud tito hosté opravdu chtějí kolonizovat Zemi nebo nás varovat před nějakým nebezpečím, pak jsou extrémně neúčinní.

Existuje způsob, jak skloubit myšlenku cestování časem s tím, že jsme nikdy nepotkali hosty z budoucnosti. Dá se říci, že takové cestování bude možné až v budoucnu. Časoprostor naší minulosti je pevný, protože jsme ho pozorovali a viděli, že není dostatečně zakřivený, abychom mohli cestovat zpět v čase. A budoucnost je otevřená, takže jednoho dne se naučíme ohýbat časoprostor a dostaneme příležitost cestovat v čase. Ale jelikož budeme schopni ohýbat časoprostor až v budoucnu, nebudeme se z něj moci vrátit do naší současnosti nebo ještě dříve.

Takový obrázek může dobře vysvětlit, proč nezažíváme příliv turistů z budoucnosti. Stále ale ponechává prostor pro mnoho paradoxů. Předpokládejme, že existuje příležitost letět v kosmické lodi a vrátit se před začátkem letu. Co vám zabrání odpálit raketu na místě startu a tím si vyloučíte možnost takového letu? Existují i další neméně paradoxní verze: například vrátit se v čase a zabít své rodiče dříve, než jste se narodili. Existují dvě možná řešení.

Jednu věc bych nazval konzistentní historický přístup. V tomto případě lze najít konzistentní řešení fyzikálních rovnic – i když je časoprostor zakřivený do té míry, že je možné cestovat do minulosti. Z tohoto pohledu nemůžete připravit raketu na cestu do minulosti, pokud jste se k ní nevrátili a nedokázali odpálit odpalovací rampu. Toto je sekvenční obrázek, ale říká, že jsme zcela rozhodnuti: nejsme schopni změnit své myšlenky. To je na svobodnou vůli příliš.

Dalším řešením, kterému říkám přístup alternativní historie. Prosazoval ji fyzik David Deutsch a pravděpodobně ji měli na mysli tvůrci Návratu do budoucnosti. S tímto přístupem v jedné alternativní historii nedojde k návratu z budoucnosti před startem rakety, a tudíž nebude příležitost ji odpálit. Když se ale cestovatel vrátí z budoucnosti, ocitne se v jiné alternativní historii. Lidská rasa v něm vynakládá neuvěřitelné úsilí, aby postavila vesmírnou loď, ale než odstartuje z jiné části Galaxie, objeví se podobná loď a tu postavenou zničí.

David Deutsch preferuje alternativní historický přístup ke konceptu plurality dějin, který předložil fyzik Richard Feynman. Jeho myšlenkou je, že podle kvantové teorie nemá vesmír jedinečnou a jedinečnou historii.

Ve Vesmíru existují všechny možné příběhy, každý s vlastní mírou pravděpodobnosti.

Měla by existovat možnost příběhu, ve kterém je na Blízkém východě stabilní mír, ale pravděpodobnost takového příběhu je s největší pravděpodobností nízká.

V některých příbězích je časoprostor pokřivený, aby se předměty, jako jsou rakety, mohly vrátit do své minulosti. Ale každý příběh je integrální a soběstačný, popisuje nejen zakřivený časoprostor, ale také všechny objekty v něm. Proto se vracející se raketa nemůže dostat do jiné alternativní historie. Zůstává ve stejném příběhu, který musí být konzistentní. A já, na rozdíl od Deutsch, věřím, že myšlenka plurality příběhů funguje ve prospěch konzistentního historického spíše než alternativního historického přístupu.

Zjevně nejsme v pozici, abychom opustili konzistentní historický obraz. To však nemusí řešit otázky determinismu a svobodné vůle, pokud existuje velmi malá pravděpodobnost příběhů, ve kterých je časoprostor zakřiven tak, že cestování časem je možné za makroskopické měřítko. Říkám tomu chronologická bezpečnostní hypotéza: fyzikální zákony jsou navrženy tak, aby zabránily cestování časem na makroskopické úrovni.

Vypadá to, že pokud je časoprostor zakřivený téměř natolik, aby umožnil cestování do minulosti, pak se z virtuálních částic mohou stát téměř skutečné částice pohybující se po uzavřených trajektoriích. Hustota virtuálních částic a jejich energie se výrazně zvyšuje, což znamená, že pravděpodobnost takových příběhů je velmi malá. I když se to začíná podobat činnosti chronologické ochranné agentury, která se snaží uchovat svět pro historiky. Ale téma zakřivení prostoru a času je teprve v plenkách. Podle sjednocující formy teorie strun známé jako M-teorie, od které vkládáme velké naděje na sjednocení obecné teorie relativity a kvantové teorie, by měl mít prostoročas jedenáct dimenzí, nikoli čtyři, které zažíváme.

Pointa je, že sedm z těchto jedenácti dimenzí je srolováno do tak malého prostoru, že si toho nevšimneme. Na druhou stranu zbývající čtyři dimenze jsou prakticky ploché a představují to, čemu říkáme časoprostor. Pokud je tento obrázek správný, pak by mělo být možné nějak propojit čtyři ploché rozměry se zbývajícími sedmi vysoce zakřivenými nebo zkreslenými rozměry. Co z toho vzejde, zatím nevíme. Ale příležitosti jsou vzrušující.

Na závěr řeknu následující.

Naše moderní koncepce nevylučují možnost rychlého cestování vesmírem a návratu do minulosti. To může způsobit obrovské logické problémy, takže doufejme, že existuje nějaký zákon o chronologické bezpečnosti, který lidem zabrání vrátit se v čase a zabít své rodiče.

Fanoušci sci-fi by ale neměli být naštvaní. M-teorie dává naději.

Poslední dílo světoznámého fyzika Stephena Hawkinga, kniha-testament, ve kterém shrnuje a vyslovuje se k nejdůležitějším tématům, která zajímají každého.

Přežije lidstvo? Měli bychom být tak aktivní ve vesmíru? Existuje Bůh? To je jen několik otázek, na které ve své poslední knize odpověděl jeden z největších mozků historie.