ربما لا يوجد موضوع آخر في العالم مثير مثل السفر عبر الزمن. لقرون ، لم تهتم الإنسانية بمعناها فحسب ، وما إلى ذلك ، بل حلمت أيضًا بآلة الزمن. نتيجة لذلك ، ابتكر العديد من كتاب الخيال العلمي المشهورين روايات وقصصًا مثيرة للاهتمام بشكل لا يصدق حول السفر عبر الزمن ، والتي أصبحت من أكثر الكتب مبيعًا.

ولكن هل سنكون قادرين على إنشاء آلة الزمن والسفر إلى المستقبل أو الماضي؟ هل هذا ممكن من حيث المبدأ ، أم أنه كله ثمرة خيالنا وأحلام العلماء وكتاب الخيال العلمي؟ صدق أو لا تصدق ، نحن نعرف اليوم بالفعل كيفية بناء آلة الزمن. لذا فهي الآن مسألة وقت - عندما لا نزال نصنع آلة الزمن الحقيقي ونذهب إلى المستقبل البعيد.

في سبتمبر 2015 ، عاد رائد الفضاء جينادي بادالكا إلى الأرض من رحلته الفضائية السادسة الأخيرة. في هذا اليوم حطم الرقم القياسي العالمي للوقت الذي يقضيه رجل خارج الغلاف الجوي للأرض. كان رائد الفضاء هذا في الفضاء لمدة 879 يومًا. هذا 2.5 سنة في المدار! خلال هذا الوقت الذي أمضاه رائد الفضاء جينادي بادالكا في الدوران حول الأرض بسرعة كبيرة ، أصبح مسافرًا حقيقيًا ، واختبر مرة أخرى نظرية أينشتاين للنسبية العامة.

عندما عاد Padalka إلى الأرض للمرة الأخيرة ، كان في الأساس في المستقبل. صحيح أنه كان 1/44 من الثانية فقط في المستقبل. كان هذا هو مقدار الوقت الذي مر به أسرع طوال 879 يومًا قضاها في مدار الأرض ، مقارنة بالوقت الذي قضاه كل منا على الأرض طوال هذا الوقت. وهذا يعني ، بالمعنى الحرفي ، أن رائد الفضاء جينادي بادالكا ، خلال جميع رحلاته الجوية ، سافر في الوقت المناسب ... إلى المستقبل.

نتيجة لذلك ، تبين أن رائد الفضاء الروسي أصغر من كل من بقوا على الأرض طوال هذا الوقت. كما ترون ، اتضح أن السفر عبر الزمن بسيط للغاية ولم يتضمن استخدام البلوتونيوم المشحون في سيارة DeLorean التي اشتهرت بعد إطلاق ثلاثية Back to the Future.

سر رحلة جينادي عبر الزمن هو السرعة العالية في مدار الأرض ، حيث يتدفق الوقت بشكل أسرع. في الواقع ، إذا أتيحت الفرصة لرائد الفضاء للتحرك في الفضاء طوال 879 يومًا بسرعة الضوء ، بعد الهبوط على الأرض ، فإنه سيكون حرفياً في المستقبل ، لأن سنوات عديدة قد مرت على الأرض خلال هذه الفترة.

وهذا يعني ، وفقًا لنظرية النسبية لأينشتاين ، أنه كلما زادت سرعة حركتك ، كان تدفق الوقت أبطأ بالنسبة لك. وفقًا لذلك ، إذا تحركت بسرعة تقترب من سرعة الضوء ، فلن يتباطأ الوقت فقط بالنسبة لك ، ولكن أيضًا جميع العمليات الفيزيائية في الجسم. وعندما تعود إلى الأرض ، ستجد أنه في غيابك ، تقدم الوقت على الأرض كثيرًا ، وقد تقدم أقرانك في العمر بشكل ملحوظ.

نتيجة لذلك ، منذ اكتشاف أينشتاين ، الذي قرر أن الوقت في كوننا نسبي (أي أن الوقت يتدفق بشكل مختلف لكل واحد منا) ، تعلمت البشرية ، في الواقع ، "المكون" الرئيسي للسفر إلى المستقبل. حولحول السرعة. لذا ، إذا كنت تريد السفر إلى المستقبل اليوم ، فكل ما عليك فعله هو معرفة كيفية الإسراع إلى سرعة قريبة من سرعة الضوء.

كيف يمكنك العودة بالزمن علميًا؟

حتى القرن العشرين ، كان يُعتقد أن الوقت لا يتغير وأنه يتدفق بالنسبة لكل منا بنفس الطريقة ، أي أنه موجود تمامًا في الكون بأسره. وبناءً عليه ، كان يُعتقد أن السفر عبر الزمن مستحيل. في ثمانينيات القرن السادس عشر ، بدأ إسحاق نيوتن بالتفكير في طبيعة الوقت ، مؤكدًا أن الوقت يتدفق بشكل مستقل عن الزمن قوى خارجيةوموقعك. نتيجة لذلك ، اتخذ المجتمع العلمي لسنوات عديدة كأساس لجميع تعاليم نيوتن حول حركة الأجسام وتدفق الوقت.

لكن بعد قرنين عالم علميتوقع ثورة في المعرفة.

في عام 1905 ، طور العالم الشاب ألبرت أينشتاين نظرية النسبية الخاصة ، مستخدمًا نظريته في النسبية العامة كأساس. حدد أينشتاين العديد من المفاهيم الجديدة المتعلقة بالوقت.

لقد وجد أن الوقت في الكون مرن ويعتمد على السرعة أو التباطؤ أو التسريع ، اعتمادًا على مدى سرعة تحرك الجسم أو الشخص.

في عام 1971 ، أجريت تجربة أكدت أن الوقت بالنسبة لنا على الأرض يتدفق ببطء أكثر من أولئك الذين يتحركون فوقها بسرعة أكبر. علاوة على ذلك ، كلما تحركنا فوق الأرض أعلى بسرعة أكبر ، كلما كان الوقت أسرع بالنسبة لنا.

خلال هذه التجربة ، أرسل العلماء أربعة أدوات مزودة بساعات ذرية (ساعات ذرية سيزيوم) في رحلة طيران. هذه الساعة طارت حول الأرض. بعد ذلك ، تمت مقارنة قراءات الساعة مع نفس الساعة التي كانت على الأرض في تلك اللحظة. نتيجة للتجربة ، تم تأكيد نظرية أينشتاين بأن الوقت الذي تستغرقه الأجسام أو الأشخاص الذين يطيرون بسرعة فوق الأرض يتدفق بشكل أسرع. لذلك ، نتيجة لمقارنة قراءات الساعة ، اتضح أن الساعة التي دارت حول الأرض تقدمت بمقدار نانوثانية مقارنة بالساعة التي كانت على الأرض أثناء التجربة.

بالمناسبة ، هناك تقنية مثيرة للاهتمام في هواتفك الذكية تؤكد أيضًا نظرية أينشتاين.

"بدون نظرية النسبية العامة لأينشتاين

لن يعمل نظام GPS / GLONASS الخاص بنا " .

نحن نتحدث عن ملاح الأقمار الصناعية (GPS ، أو نظام GLONASS) المدمج في هواتفنا ، والذي بمساعدة الأقمار الصناعية التي تدور حول الأرض ، يتلقى إشارة حول موقع هاتفنا الذكي على الأرض.

في الواقع ، نظرًا لحقيقة أن الأقمار الصناعية في المدار تتحرك بسرعة عالية وبعيدة عن الأرض ، فقد اتضح أن الوقت يتحرك بالنسبة لهم أسرع من هاتفنا الذكي الموجود على الأرض. نتيجة لذلك ، من الضروري بشكل دوري مزامنة وقت معدات الملاحة على الأرض وفي الإلكترونيات المستخدمة على الأقمار الصناعية. خلاف ذلك ، فإن الأقمار الصناعية ستحدد موقعنا بشكل غير صحيح.

بالمناسبة ، بالإضافة إلى حقيقة أن الوقت نسبي لكل واحد منا ، حسب أينشتاين السرعة الدقيقة للضوء ، وهي 300.000.000 متر في الثانية. أثبت أينشتاين أيضًا أن هذا هو الحد الأقصى للسرعة في الكون. وهذا يعني ، وفقًا لنظرية أينشتاين ، أنه لا شيء في العالم يمكن أن يتحرك سرعة أكبرسفيتا.

كانت الفكرة الأخيرة للعالم والمفكر العظيم هي أن الجاذبية تبطئ الوقت أيضًا. وجد أينشتاين أن الوقت يسير بشكل أسرع حيث تكون الجاذبية أضعف. على سبيل المثال ، على الأرض ، على الشمس والمشتري ، يمر الوقت بشكل أبطأ منه في الداخل مساحة مفتوحة، لأن هذه الكواكب لها قوة جاذبية كبيرة ، مما يؤثر على مجرى الزمن. وفقًا لذلك ، فإن مجرى الوقت ، كما ترى ، لا يتأثر فقط بسرعة الجسم في الفضاء ، ولكن أيضًا بقوة الجاذبية.

على سبيل المثال ، يتدفق الوقت على قمة إيفرست أسرع من الوقت عند سفح جبل إيفرست. إذا كنت تأخذ ساعة ذرية ، واحدة منها موضوعة في أعلى الجبل ، بينما الأخرى تركت ملقاة على القدم ، فعندئذٍ بالضبط في يوم واحد ، ستذهب الساعة في الجزء العلوي إلى الأمام نانوثانية. وهذا يعني ، في الواقع ، أن الساعة على جبل إيفرست ستنتقل إلى المستقبل. صحيح ، لوقت قصير جدا. هذا ممكن بسبب حقيقة أن قوة الجاذبية على قمة الجبل ستكون أضعف منها عند سفح الجبل.

آلة الزمن للعالم دون الذري - حقيقة واقعة

لكن لماذا كان رائد الفضاء الروسي 1/44 من الثانية فقط في المستقبل؟ الشيء هو أنه تحرك في مدار الأرض لمدة 879 يومًا بسرعة 27000 كم / ساعة. كما ترى ، مقارنة بسرعة الضوء التي يتوقف عندها الوقت ، فإن السرعة في مدار الأرض لا تكاد تُذكر لإرسال رائد فضاء مئات السنين إلى المستقبل. في الواقع ، قفز رائد الفضاء إلى المستقبل لفترة زمنية لا تذكر.

الآن دعونا نرى ما سيحدث إذا أنشأنا مركبة فضائية يمكنها الطيران أسرع من الأجسام الثابتة بالنسبة إلى الأرض التي تدور حول الأرض اليوم. لا ، كما ترى ، لا نعني طائرة تجارية قادرة على الطيران بسرعة 1000 كم / ساعة ، أو صاروخ يطير باتجاه محطة الفضاء الدولية بسرعة 40 ألف كم / ساعة. لنفكر في جسم يمكن أن يتسارع إلى سرعة الضوء تقريبًا ، والتي تبلغ 300000 كيلومتر في الثانية تقريبًا.

هل تعتقد أن هذا مستحيل في طبيعتنا؟ اتضح لا. بالطبع ، لا يزال من المبكر جدًا الحديث عن نوع ما من الأجسام الكبيرة التي يمكن تسريعها إلى سرعة قريبة من سرعة الضوء. لكننا تعلمنا كيفية تسريع الجسيمات دون الذرية إلى سرعة الضوء ، وإرسالها حرفياً إلى المستقبل البعيد. هذا هو المشروع الأكثر تطورًا لعلماء من العديد من البلدان في تاريخ البشرية - مصادم الهادرون الكبير ، الذي يمكنه تسريع الجسيمات دون الذرية إلى سرعة الضوء تقريبًا.

صدق أو لا تصدق ، معجل الجسيمات هذا قادر على تسريع البروتونات بنسبة تصل إلى 99.999999٪ من سرعة الضوء. بهذه السرعة ، يتحرك الوقت النسبي أبطأ بنحو 6900 مرة من مراقبيهم الثابتين.

"مصادم هادرون كبير ... يرسل بشكل منتظم

الجسيمات الفرعية إلى المستقبل ".

لذا ، نعم ، لقد تعلمنا كيفية إرسال الذرات إلى المستقبل. وكان العلماء يفعلون ذلك من أجل العقد الماضيبنجاح كبير. لكن إرسال شخص إلى المستقبل هو أمر آخر.

لكن الشيء الأكثر إثارة للاهتمام هو أنه بالنظر إلى حقيقة أن العلماء قد تعلموا تحريك الجسيمات بانتظام بسرعة الضوء ، فمن الممكن من الناحية المفاهيمية إرسال شخص للسفر إلى المستقبل. الحقيقة هي أن رحلة الشخص إلى المستقبل ممكنة حقًا ولا يحظرها أي قانون فيزياء.

في الواقع ، من أجل ، على سبيل المثال ، إرسال شخص إلى عام 3018 ، يكفي اليوم وضعه في مركبة فضائية وتسريع المكوك إلى 99.995 بالمائة من سرعة الضوء.

لنفترض أن مثل هذه السفينة قد تم إنشاؤها. لذا تخيل أنك تركب سفينة عملاقة مماثلة ذاهبة إلى كوكب يبعد 500 سنة ضوئية (على سبيل المثال ، الكوكب الشبيه بالأرض Kepler 186f المكتشف حديثًا ، والذي يبعد 500 سنة ضوئية). بالنسبة لأولئك الذين لا يعرفون أو لا يتذكرون ، نتذكر أن 500 سنة ضوئية هي المسافة التي سيتغلب عليها الضوء خلال 500 عام من رحلته. بمعرفة سرعة الضوء ، يمكنك حساب المسافة المذهلة التي تمكن فيها تلسكوب كبلر الفضائي من اكتشاف كوكب يشبه الأرض في الخصائص.

لذا ، الآن دعنا نتخيل أنك دخلت مركبة فضائية تطير إلى كوكب كبلر 186f. ثم تتسارع سفينتك إلى سرعة الضوء وتطير لمدة 500 عام ، وتتحرك بسرعة الضوء تقريبًا. بعد أن اقتربت من الكوكب ، تستدير سفينتك وتعود إلى الأرض لمدة 500 عام أخرى بنفس السرعة المحيطية.

نتيجة لذلك ، ستستغرق الرحلة بأكملها 1000 عام. عندما تعود السفينة إلى الأرض ، ستكون بالفعل 3018.

لكن انتظر ، كيف يمكنك البقاء على قيد الحياة في سفينة الفضاء هذه لمدة 1000 عام؟ بعد كل شيء ، لا يستطيع الناس العيش كل هذا الوقت ، أليس كذلك؟

هذا هو المكان الذي تأتي فيه نظرية النسبية لأينشتاين. الشيء هو أنه عندما تتحرك 500 عام (وفقًا للمعايير الأرضية) نحو قريب بعيد عن الأرض بسرعة الضوء ، فإن الوقت سوف يتدفق بالنسبة لك بشكل أبطأ من جميع سكان الكوكب.

لذلك ، عند التحرك بسرعة تقترب من سرعة الضوء ، ستتباطأ ساعتك على السفينة وجميع عملياتك في الجسم. على سبيل المثال ، ستحدد ساعتك على مركبة فضائية 1/100 من سرعة الساعة على الأرض. أي ، بعد أن قطعت مسافة 500 سنة ضوئية وبنفس المقدار مرة أخرى ، سوف تكبر فقط بمقدار 10 سنوات ، بينما ستمر 1000 سنة على الأرض خلال رحلتك.

لكن هذه مجرد نظرية وأوهامنا. نعم ، كما ترى ، السفر عبر الزمن ممكن نظريًا. انه حقيقي. لسوء الحظ ، هناك دائمًا فجوة كبيرة بين النظرية والواقع. بعد كل شيء ، لا يمكننا اليوم بناء مركبة فضائية يمكنها أن تتسارع بسرعة تقارب سرعة الضوء. إذن كيف نتغلب على تحديات بناء آلة الزمن؟

هل ستتمكن البشرية قريبًا من بناء سفينة قادرة على التحرك بسرعة الضوء؟

كما ترون ، من أجل السفر إلى المستقبل ، نحتاج إلى مركبة فضائية يمكن أن تتسارع إلى سرعة قريبة من سرعة الضوء. في الواقع ، من الصعب جدًا القيام بذلك. بعد كل شيء ، هناك عقبات هندسية ضخمة. أولاً ، لا يزال الجنس البشري اليوم بعيدًا عن القدرة على بناء مثل هذه المركبة الفضائية القادرة على التحرك بسرعة الضوء.

الحقيقة هي أن أسرع مركبة فضائية على الإطلاق صنعها الإنسان هي المسبار الشمسي "باركر" ، والذي سيتم إطلاقه قريبًا إلى الفضاء. هذه مسبار فضائيستكون قادرة على التسريع إلى سرعة قصوى تبلغ 450.000 ميل في الساعة (724204.8 كم / ساعة). نعم ، سيكون أسرع كائن من صنع الإنسانطوال تاريخها. لكن بالمقارنة مع سرعة الضوء ، فإن هذه السرعة لا تذكر. على سبيل المثال ، بهذه السرعة ، يمكنك الانتقال من فيلادلفيا إلى واشنطن في ثانية واحدة فقط. لكن خلال هذا الوقت ، سيغطي الضوء نفس المسافة 8 مرات.

تخيل الآن مقدار الطاقة اللازمة لتسريع مركبة فضائية إلى سرعة الضوء. ما هو إذن أفضل وقود يمكن استخدامه لتوليد طاقة لا تصدق يمكنها تسريع السفينة إلى سرعة قريبة من سرعة الضوء؟

يقترح بعض العلماء وعلماء الفيزياء الفلكية استخدام سفينة فضائيةوقود عالي الكفاءة مضاد للمادة (وقود مضاد للمادة). بالمناسبة ، كثير علماء العالمنعتقد أن مثل هذا الوقود يمكن أن يكون بالفعل لا يقدر بثمن في السفر بين النجوم.

ولكن بخلاف الوقود ، هناك مشكلة أكبر تتعلق بالسفر بين النجوم. يتعلق الأمر بسلامة الأشخاص الذين يسافرون بسرعة الضوء. بعد كل شيء ، يجب أن تحمل مثل هذه المركبة الفضائية عددًا كافيًا من الإمدادات لأفراد الطاقم الذين ذهبوا في رحلة بين النجوم (طعام ، ماء ، أدوية ، إلخ). ولكن من أجل توفير رحلة طويلة في الفضاء ، يجب أن تكون السفينة كبيرة بما يكفي. نتيجة لذلك ، كلما كانت السفينة أكبر ، زادت الطاقة التي تحتاجها لتسريع سرعة الضوء.

بما في ذلك عند التسارع إلى سرعة الضوء ، يجب أن يؤخذ في الاعتبار أن التسارع يجب أن يكون سلسًا ، وإلا فإن الأشخاص على متن المركبة الفضائية سيتلقون الكثير من الحمل الزائد أثناء التسارع ، وهو ما يهدد الحياة.

ولكن بعد ذلك ، لتسريع السفينة إلى سرعة قريبة من سرعة الضوء ، سوف يستغرق الأمر الكثير من الوقت. في الواقع ، في الواقع ، يمكن تسريع السفينة ببطء ، مع إضافة القليل من السرعة بحيث لا يتجاوز الحمل الزائد الذي عانى منه طاقم السفينة لفترة طويلة 1 جرام (عادةً ، أثناء وجودنا على الأرض ، نشهد هذا الحمل الزائد).

وبالتالي ، من أجل الإسراع إلى سرعة الضوء ، قد يستغرق الأمر وقتًا طويلاً جدًا ، مما سيزيد من وقت السفر بشكل كبير. وهذا يقلل في النهاية من وقت السفر المحتمل إلى المستقبل.

على سبيل المثال ، باستخدام مثالنا عن رحلة مدتها 500 سنة ضوئية مع تسارع سلس ، ينتج عنه ما لا يزيد عن 1 جرام من القوة الجاذبية ، فإن وقت رحلتنا على متن سفينة فضائية لن يستغرق 10 سنوات ، ولكن بالفعل 24 عامًا. ولكن مع ذلك ، عند السفر بسرعة تقترب من سرعة الضوء لمسافة 500 سنة ضوئية والعودة ، لا يزال بإمكانك الوصول إلى 3018.

لسوء الحظ ، لإنشاء مركبة فضائية مذهلة بمواصفات مماثلة ، ستظل البشرية بحاجة إلى الكثير من الوقت والموارد وبالطبع الكثير من المال. ولكن يمكن قول الشيء نفسه عن المشاريع الطموحة الأخرى واسعة النطاق التي بدت مستحيلة قبل بضعة عقود فقط. نعني مشروعًا لكشف موجات الجاذبية و مصادم كبيرالخضيرة. اليوم ، أصبحت هذه المشاريع بالفعل حقيقة ولا تفاجئ أحد.

إذن من يدري ما ينتظرنا في العقود القادمة. بعد كل شيء ، من الممكن تمامًا أن يكون المشروع العلمي العملاق التالي هو إنشاء آلة زمنية (مركبة فضائية قادرة على التسارع إلى سرعة الضوء).

هل من الممكن العودة إلى الماضي؟

لكن في آلة الزمن التي وصفناها ، والتي قد تصبح يومًا ما حقيقة واقعة ، يتم السفر إلى المستقبل في الوقت الفعلي. أي ، إذا جلست في مركبة فضائية اليوم وتسارعت إلى سرعة الضوء ، فإن وقت ساعتك وساعة الأشخاص على الأرض سيذهبان إلى الواقع. سيكون الاختلاف الوحيد هو أن ساعتك ستتباطأ أثناء السفر.

نتيجة لذلك ، فإن سفينة الفضاء التي تمثل آلة الزمن ، في الواقع ، ترميك إلى المستقبل في الوقت الحقيقي ، ولكن ليس في الاتجاه المعاكس. أي أنك لن تكون قادرًا على السفر إلى الماضي على مركبة فضائية كهذه. ولكن هل من الممكن نظريًا السفر عبر الزمن إلى الماضي؟

يعتقد بعض العلماء (ليس كلهم ​​، على سبيل المثال ، أثبت هوكينغ أنه من المستحيل السفر إلى الماضي) ، أن السفر إلى الماضي ممكن أيضًا. لكن لهذا تحتاج إلى إيجاد مكان يمكنك فيه تجاوز قوانين الفيزياء.

الشيء الأكثر إثارة للاهتمام هو أن مثل هذه الأماكن في الكون يمكن أن تكون.

على سبيل المثال ، من الناحية النظرية البحتة ، يمكن السفر إلى الماضي من خلال ثقب دودي (قاعدة الثقب الدودي في الزمكان) ، والتي من خلالها يمكن للمرء الوصول إلى الماضي.

المشكلة مختلفة - أن نجد في الفضاء مكانًا مشابهًا حيث يوجد ثقب دودي يربط الخطأ في الزمكان. لسوء الحظ ، تختفي هذه الجحور في معظم الحالات في غضون نانوثانية بعد ظهورها.

في غضون ذلك ، ووفقًا لنظرية النسبية لأينشتاين ، فإن هذه الثقوب الدودية حقيقية. الحقيقة هي أن مثل هذه الثقوب الدودية يمكن أن تتشكل كأنفاق تعبر من خلال الزمكان المنحني. من الناحية النظرية ، من خلال هذه الثقوب ، يمكنك إرسال شعاع من الضوء إلى نقطة معينة في الفضاء. وفقًا لذلك ، من الناحية النظرية ، يمكن إرسال شعاع من الضوء إلى الماضي.

خيالي؟ لا على الاطلاق. انظر إلى السماء ليلاً وسترى ضوء آلاف النجوم الذي وصل إلى عينيك اليوم فقط ، على الرغم من حقيقة أن العديد من النجوم لم تعد موجودة منذ مليارات السنين. الشيء هو أن هذه النجوم بعيدة عنا ، وأيضًا ، نظرًا لأن كوننا يتوسع باستمرار ، فقد اتضح أن ضوء العديد من النجوم جاء إلينا من الماضي.

وهكذا ، كما ترى ، فإن إرسال شخص ما إلى المستقبل نظريًا هو أكثر واقعية مما كان عليه في الماضي. لذلك ، في المستقبل ، على الأرجح ، سيكون العلماء أولاً وقبل كل شيء مستعدين لإرسال شخص ما إلى المستقبل ، وليس إلى الماضي. لسوء الحظ ، لن يحدث هذا في المستقبل القريب. بعد كل شيء ، لهذه البشرية ستظل بحاجة إلى ابتكار وقود فائق قادر على تسريع السفينة إلى سرعة قريبة من سرعة الضوء.

ومع ذلك ، وكما ترى ، فإن الرحلة إلى المستقبل حقيقية وممكنة. لكن هذا يتطلب تمويلًا ضخمًا. وفقًا للعديد من العلماء ، إذا اتحدت العديد من الدول اليوم ومولت مشروعًا لإنشاء مركبة فضائية قادرة على التحرك بسرعة الضوء ، فإن هذه السفينة ستصبح حقيقة خلال 20 عامًا.

في غضون ذلك ، من أجل الاستمتاع بتأثير آلة الزمن ، يمكننا فقط مراجعة الأفلام الشهيرة حول السفر عبر الزمن ، وكذلك إعادة قراءة العديد من كتب الخيال العلمي الشهيرة.

علاوة على ذلك ، تظهر العديد من الأفلام حقًا كيف يمكن أن تبدو. رحلة فضائيةفي الوقت المناسب. على سبيل المثال ، شاهد الفيلم الأصلي القديم "Planet of the Apes" حيث اعتقد رواد الفضاء أنهم كانوا على كوكب آخر شبيه بالأرض ، والذي تتحكم فيه القرود بدلاً من البشر.

لكن في الواقع ، وصل رواد الفضاء إلى نفس كوكب الأرض في المستقبل ، حيث ، لسبب ما ، استولت القردة على السلطة على هذا الكوكب. في الواقع ، في هذا الفيلم ، وصل رواد الفضاء إلى مستقبل كوكب الأرض ، حيث كانت رحلتهم عبر الفضاء تتم بسرعة الضوء. يصور هذا الفيلم بدقة نظرية النسبية الخاصة لأينشتاين ويظهر كيف يمكن لأي شخص السفر إلى المستقبل.

حيث نطلب من علمائنا الإجابة على أسئلة القراء البسيطة ، للوهلة الأولى ، ولكنها مثيرة للجدل. بالنسبة لك ، اخترنا الإجابات الأكثر إثارة للاهتمام من خبراء PostNauka.

إن مسألة إمكانية إنشاء آلة زمنية هي مسألة قابلية التطبيق الشامل لمبدأ السببية والقانون الثاني للديناميكا الحرارية المرتبط ارتباطًا وثيقًا. تكلم لغة بسيطةيخبرنا مبدأ السببية أنه دائمًا وفي كل مكان ، في أي إطار مرجعي ولكل الظواهر ، لا يمكن أن يسبق التأثير السبب. أولاً ، دوي الرعد ، وبعد ذلك يتم تعميد الفلاح. ينص القانون الثاني للديناميكا الحرارية ، الذي تم تبسيطه بشكل متعمد ، على أن الأنظمة المغلقة تتغير دائمًا في اتجاه زيادة الاضطراب (الانتروبيا). على سبيل المثال ، يذوب السكر في الماء بمرور الوقت لأن الشراب يحتوي على قدر أكبر من الانتروبيا من السكر والماء اللذين يتكونان منه بشكل منفصل. لفصل السكر والماء مرة أخرى ، تحتاج إلى إنفاق الطاقة (على سبيل المثال ، تسخين المحلول).

من الواضح أن احتمال السفر عبر الزمن ينتهك كلا هذين القانونين: الرجل الذي يقفز بضع ثوانٍ في الماضي يمكنه عبور نفسه قبل وميض البرق ، وإرسال شراب السكر إلى الماضي ، سنرى كيف أن الماء والسكر غير مخلوط ينشأون منه بمفردهم.

ومن المثير للاهتمام ، أنه لا توجد قوانين فيزيائية أخرى تحدد الفرق بين الماضي والمستقبل. معظم المعادلات لا تغير شكلها على الإطلاق عندما يتغير اتجاه تدفق الوقت ، والباقي يبقى دون تغيير مع تغيير متزامن في اتجاه محور الوقت وعلامات قليلة أخرى كميات فيزيائية (أبسط مثالمن هذا النوع - أنظمة ذات مغناطيسية ، حيث من الضروري تغيير إشارة محور الوقت واتجاه المجال المغناطيسي في نفس الوقت).

وبالتالي ، فإن مبدأ السببية والقانون الثاني للديناميكا الحرارية في الصورة الحديثة للمعرفة عبارة عن عبارات معزولة - إذا تبين فجأة أنها لم تتحقق ، فإن بقية المعرفة العلمية ستبقى دون تغيير. يمكن للمرء أن يرسم تشابهًا مع البديهية الخامسة لإقليدس: استنادًا إلى افتراض عدم تقاطع الخطوط المتوازية ، تصف النظرية الهندسة على المستوى بشكل صحيح ، لكن إلغاء هذه البديهية لا يؤدي إلى كارثة - غير - يتم الحصول على الهندسة الإقليدية التي تصف ، على سبيل المثال ، خصائص الأشكال الموجودة على سطح الكرة.

ومع ذلك ، فإن الاختلاف بين الفيزياء والرياضيات هو أن الرياضيات تهتم بأي نظرية ، بينما تهتم الفيزياء فقط بوصف عالمنا الحقيقي ، الموجود في نسخة واحدة. وفي هذا العالم الحقيقيمبدأ السببية ، على ما يبدو ، لا ينتهك. بالطبع ، يمكن للمرء أن يعتقد دائمًا أننا لا نلاحظ هذه الانتهاكات ، لكن احتمال حدوث مثل هذه الحالة ضئيل للغاية - مثل جميع القوانين الأساسية ، يتجلى مبدأ السببية في أكثر من جوانب مختلفةيمكن ملاحظته ، وسيكون من الصعب تجاهل انتهاكه.

هناك شيء آخر يجب أن يقال. العلماء ليسوا أقل مغرمًا بالأسماء الجذابة من الصحفيين ، وفي مؤخراأصبح من المألوف استعارة مصطلحات من الخيال العلمي للاكتشافات الجديدة من أجل لفت انتباه المجتمع إليها. واحد من أمثلة واضحة- المصطلح " النقل الآني الكمي"، الذي يقابل تقنية معلومات كمومية حقيقية وجميلة للغاية ، والتي ، مع ذلك ، لا علاقة لها بالنقل الآني من الكتب وألعاب الكمبيوتر. قد يتضح أننا سنسمع في المستقبل عن نوع من "آلة الزمن الكمومية". لكن السفر عبر الزمن لن يكون ممكناً من هذا ، للأسف.

صعب ولكنه ممكن
بول ديفيز

ألهمت الرواية الشهيرة "The Time Machine" ، التي كتبها HG Wells عام 1895 ، العديد من كتاب الخيال العلمي. هل السفر عبر الزمن ممكن حقا؟ هل سيكون من الممكن إنشاء جهاز يمكنه إرسال شخص ما إلى الماضي أو إلى المستقبل؟

لسنوات عديدة ، لم يتناسب السفر عبر الزمن مع إطار العلم الجاد. ومع ذلك ، فقد أصبح هذا الموضوع نشاطًا جانبيًا لعلماء الفيزياء النظرية. تؤدي التأملات في السفر عبر الزمن إلى استنتاجات ممتعة وفي نفس الوقت مدروسة للغاية. على سبيل المثال ، يجب إعادة النظر بجدية في جوهر النظرية الموحدة للفيزياء ، القائمة على فهم العلاقة بين السبب والنتيجة ، إذا كان السفر عبر الزمن ممكنًا من حيث المبدأ.

تعطينا نظرية النسبية لأينشتاين المفهوم الأكثر اكتمالا للوقت. قبل نشأته ، كان الوقت يعتبر عالميًا ومطلقًا ، الشيء نفسه بالنسبة لكل مراقب ، بغض النظر عن حالته الجسدية. في نظرية خاصةفي النسبية ، اقترح أينشتاين أن قيمة الفترة الزمنية المقاسة بين حدثين تعتمد على كيفية تحرك المراقب. بعبارة أخرى ، سوف يلاحظ مراقبان يتحركان بشكل مختلف أطوال فواصل زمنية مختلفة بين نفس الحدثين.

غالبًا ما يشار إلى هذه الظاهرة باسم "المفارقة المزدوجة". تخيل أن سالي وسام توأمان. تصعد سالي إلى المركبة الفضائية وتسافر بسرعة عالية إلى أقرب نجم ، ثم تستدير وتطير عائدة إلى الأرض ، حيث ينتظرها سام. دع سالي لديها مدة طيران ، على سبيل المثال ، سنة واحدة. عندما تعود ، ستجد أن 10 سنوات قد مرت أثناء غيابها عن الأرض ، و 9 سنوات مرت في رقبتها. اتضح أن سام شقيق سالي كبير في السن وأن سام لم يعد في نفس العمر ، على الرغم من أنهما وُلدا في نفس اليوم.

يوضح هذا المثال أحد خيارات السفر عبر الزمن: نتيجة رحلتها ، انتقلت سالي 9 سنوات إلى مستقبل الأرض.

تغير وقت زمني

يحدث تمدد الوقت عندما يتحرك أحد المراقبين بالنسبة للآخر. في الحياة اليوميةلا نلاحظ تشوهات زمنية ، لأنها تظهر فقط بسرعات قريبة من الضوء. حتى سرعة الطائرة بطيئة جدًا لدرجة أن تمدد الوقت خلال رحلة جوية نموذجية لا يتجاوز بضع نانوثانية. وغني عن القول أن المقياس بعيد عن ويلز. ومع ذلك ، فإن الساعات الذرية دقيقة بما يكفي لتسجيل هذا التحول الزمني وإثبات أن الوقت يمتد أثناء تحركه. لذا ، فإن الرحلة إلى المستقبل ، حتى في المستقبل القريب جدًا ، هي حقيقة مؤكدة.

ثلاث مراحل صعبة لإنشاء آلة الزمن النفقي

1 تحتاج أولاً إلى إيجاد أو إنشاء بوابة نجوم - نفق يربط بين نقطتين في الفضاء. ربما كانت هذه الأنفاق موجودة منذ زمن الانفجار العظيم. خلاف ذلك ، سيتعين على المرء أن يتعامل مع أنفاق الزمكان دون الذرية الطبيعية التي يمكن أن تظهر وتختفي في كل مكان ، أو مع أنفاق اصطناعية - تم إنشاؤها بمساعدة مسرعات الجسيمات الأولية. ستحتاج الأنفاق الدقيقة إلى التوسيع إلى حجم يمكن التحكم فيه ، وربما باستخدام حقول طاقة مشابهة لتلك التي تسببت في توسع الفضاء بعد الانفجار العظيم مباشرة.

2 ثم من الضروري ضمان استقرار النفق. إن إدخال الطاقة السالبة فيها ، التي تم الحصول عليها عن طريق الطرق الكمومية باستخدام ما يسمى بتأثير كازيمير ، سيسمح للإشارات والأشياء المادية بالمرور عبر بوابة النجم دون ألم. ستمنع الطاقة السالبة النفق من الانكماش إلى نقطة ذات كثافة لا نهائية (أو شبه لانهائية) ويتحول إلى ثقب أسود.

3 يمكنك الآن استخدام مركبة فضائية لسحب أحد مداخل النفق إلى السطح النجم النيوتروني، والتي لها كثافة لا تصدق ومجال جاذبية قوي من شأنه أن يبطئ مرور الوقت. في الوقت نفسه ، في الطرف الآخر من النفق ، سوف يطير الوقت بشكل أسرع ، وسيتم فصل مداخل بوابات النجوم ليس فقط في الفضاء ، ولكن أيضًا في الوقت المناسب.

لرؤية التشوهات الملحوظة للوقت حقًا ، علينا أن ننظر إلى ما هو أبعد من التجربة اليومية. في المسرعات الكبيرة ، يمكن تسريع الجسيمات الأولية إلى سرعات قريبة من سرعة الضوء. بعض الجسيمات ، مثل الميونات ، لها "ساعة مدمجة" لأن لها نصف عمر معين. تشير الملاحظات ، وفقًا لنظرية أينشتاين ، إلى أن الميونات التي تتحرك بسرعة عالية في المسرع تتحلل بشكل أبطأ. بالنسبة للمراقب الثابت ، تعاني جسيمات الأشعة الكونية أيضًا من تشوهات زمنية ملحوظة. سرعة حركة هذه الجسيمات قريبة جدًا من سرعة الضوء لدرجة أنها من "وجهة نظرها" تعبر المجرة في غضون دقائق ، على الرغم من أن الإطار المرجعي للأرض يستغرق عشرات الآلاف من السنين. إذا لم يحدث تمدد زمني ، فلن تصل هذه الجسيمات إلى الأرض أبدًا.

السرعة هي إحدى طرق السفر إلى المستقبل. طريقة أخرى هي الجاذبية. أظهر أينشتاين في نظريته النسبية العامة أن الجاذبية تبطئ الزمن. تعمل الساعة الموجودة على السطح بشكل أسرع قليلاً من الساعة الموجودة في الطابق السفلي ، وهي أقرب إلى مركز الأرض وبالتالي فهي أكثر تأثراً بمجال الجاذبية الخاص بها. وبالمثل ، فإن الساعات في الفضاء تعمل بشكل أسرع من تلك الموجودة على الأرض. الانحرافات المرصودة صغيرة جدًا ، لكن تم تسجيلها بواسطة ساعات عالية الدقة. تم أخذ هذه التشوهات الزمنية في الاعتبار عند إنشاء نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) ، وإلا فإن البحارة وسائقي سيارات الأجرة وصواريخ كروز سوف يضلوا باستمرار.

جاذبية النجوم النيوترونية قوية جدًا لدرجة أن الوقت على سطحها يتباطأ بحوالي 30٪ مقارنة بالوقت على الأرض. ستبدو الأحداث التي تجري على الأرض ويتم ملاحظتها من أحد هذه النجوم وكأنها فيديو سريع. تمثل الثقوب السوداء النسخة النهائية من تشويه الوقت: على سطحها ، يكون الوقت ثابتًا بالنسبة لمراقب خارجي. هذا يعني أن وقت قصير، الذي يقضيه الراصد عند السقوط على سطح الثقب الأسود ، سيمر الخلود الكامل في باقي الكون. لذلك ، بالنسبة لمراقب خارجي ، فإن المنطقة داخل الثقب الأسود تتجاوز نهاية الزمان. إذا تمكن رائد فضاء من الاقتراب من ثقب أسود مسافة قصيرة ، ثم عاد حياً دون أن يصاب بأذى - ولا شك أنه مشروع رائع ، علاوة على ذلك ، متهور - فقد يكون في المستقبل البعيد.

الرأس يدور

حتى الآن ، كنا نتحدث عن الانتقال إلى المستقبل. ماذا عن السفر إلى الماضي؟ كل شيء هنا أكثر تعقيدًا. في عام 1948 ، وجد Kurt Gaedel حلاً لمعادلات أينشتاين مجال الجاذبيةوصف الكون الدوار. من خلال السفر عبر فضاء مثل هذا الكون ، يمكن لرائد الفضاء الوصول إلى ماضيه. هذا بسبب تأثير مجال الجاذبية على موجات كهرومغناطيسية. في مثل هذا الكون ، سيكون الضوء (وبالتالي العلاقة السببية بين الأشياء) متورطًا فيه حركة دوارة، والذي سيسمح للأشياء المادية بوصف المسارات المغلقة ليس فقط في الفضاء ، ولكن أيضًا في الوقت المناسب. بتجاهل ، تم وضع حل Gödel جانبًا كمفارقة رياضية - بعد كل شيء ، لا يوجد دليل على أن الكون بأكمله يدور. ومع ذلك ، أظهرت نتيجة Gödel أن نظرية النسبية لا تستبعد العودة إلى الوراء في الوقت المناسب. علاوة على ذلك ، كان أينشتاين نفسه محيرًا من هذه الحقيقة.

التحدي الأكبر في بناء آلة الزمن النفقي
هو بناء نفق الزمكان

كما تم وضع سيناريوهات أخرى للسفر عبر الزمن. لذلك ، في عام 1974 ، حسب فرانك جي تيبلر من جامعة تولين أن أسطوانة ضخمة طويلة بشكل لا نهائي تدور حول محورها بسرعة قريبة من سرعة الضوء وتدور الضوء حول نفسها في حلقة يمكن أن تسمح لرواد الفضاء بالوصول إلى ماضيهم. في عام 1991 ، تنبأ ج. ريتشارد جوت من جامعة برينستون بأن الخيوط الكونية ـ الهياكل التي يعتقد علماء الكونيات أنها تشكلت في وقت مبكر بعد الانفجار العظيم ـ يمكن أن تنتج تأثيرًا مشابهًا. وظهر السيناريو الأكثر منطقية لآلة الزمن في منتصف الثمانينيات. القرن الماضي. يعتمد على مفهوم نفق الزمكان.

في الخيال العلمي ، غالبًا ما يشار إلى أنفاق الزمكان باسم بوابات النجوم. أنها تمثل أقصر طريق بين نقطتين متباعدتين في الفضاء. بدخولك إلى نفق زمكان افتراضي ، يمكنك الخروج منه في الطرف الآخر من المجرة في غضون لحظات قليلة. Stargate مناسب حقًا النظرية العامةالنسبية ، التي بموجبها لا تشوه الجاذبية الوقت فحسب ، بل تشوه الفضاء أيضًا. تسمح لنا هذه النظرية برسم تشابه مع طريق التفافي ونفق يربط بين نقطتين في الفضاء. يسمي علماء الرياضيات مثل هذا الفضاء المتضاعف. مثلما يكون النفق عبر سلسلة جبلية أقصر من الطريق الالتفافي ، فإن نفق الزمكان يمكن أن يكون أقصر من المسار في الفضاء العادي.

نفق زمكان رائع يظهر في رواية "الاتصال بقوانين الفيزياء الحديثة" لكارل ساجان عام 1985. كانت نقطة البداية في بحثهم هي افتراض أن نفق الزمكان يجب أن يكون مشابهًا للثقب الأسود ، كونه جسمًا له قوة جاذبية هائلة. ومع ذلك ، على عكس الثقب الأسود ، الذي لا يسمح لك بالذهاب إلى أي مكان بشكل لا رجعة فيه ، يجب ألا يكون لبوابة النجوم مدخل فحسب ، بل يجب أن يكون لها أيضًا مخرج.

في حلقة

لكي يكون نفق الزمكان قابلاً للعبور ، يجب أن يحتوي ، على حد تعبير ثورن ، على مادة غريبة. يجب أن يكون شيئًا ما يخلق مجالًا مضادًا للجاذبية وبالتالي يمنع تحول نظام هائل إلى ثقب أسود تحت تأثير كتلته العملاقة. يمكن أن يكون مصدر الجاذبية المضادة ، أو تنافر الجاذبية ، طاقة سالبة. كما تعلمون ، سلبي دول الطاقةمتأصلة في بعض أنظمة الكم. يشير هذا إلى أن وجود مادة ثورن الغريبة لا يتعارض مع قوانين الفيزياء. ومع ذلك ، لم يُعرف بعد ما إذا كان يمكن إنشاء ما يكفي من المواد المضادة للجاذبية لتحقيق الاستقرار في النفق (انظر لورانس إتش فورد وتوماس إيه رومان ، "الطاقة السلبية ، وأنفاق الوقت والفضاء ، ومحرك الالتواء" (الطاقة السلبية ، الثقوب الدودية و Warp Drive) في عدد يناير 2000 من Scientific American).

مصدر المفارقات

بارادوكس الأم سيئة السمعة وحلها
تحدث مفارقة الأمهات سيئة السمعة عندما يدخل الأشخاص أو الأشياء المادية إلى ماضيهم ويغيرونه. مثال بسيط: كرة بلياردو تصطدم بآلة الزمن النفقية. طار منه في الماضي ، يصطدم بنفسه ويمنع دخوله إلى النفق.

الإجابة على المفارقة بسيطة: يجب ألا يتعارض سلوك كرة البلياردو مع المنطق أو قوانين الفيزياء. لا يمكن للكرة أن تطير من النفق بطريقة تمنع نفسها من الدخول إليها. لكن يمكنه تجاوز بوابة النجوم بعدد لا حصر له من الطرق الأخرى.

سرعان ما أدرك ثورن وزملاؤه أنه إذا تم إنشاء نفق زمكان ثابت ، فيمكن استخدامه كآلة زمنية: بعد المرور عبر هذا النفق ، سيكون من الممكن ليس فقط في نقطة أخرى في الكون ، ولكن أيضًا في وقت آخر - في الماضي أو في المستقبل.

لجعل النفق مناسبًا للسفر عبر الزمن ، يجب سحب أحد مداخله بالقرب من سطح النجم النيوتروني. ستؤدي جاذبية النجم إلى إبطاء الوقت بالقرب من مدخل النفق هذا ، وبالتالي سيتراكم الفارق الزمني بين المدخلين. إذا وضعنا كلا المدخلين في المكان المناسب في الفضاء ، فسيظل الفارق الزمني بينهما ثابتًا.

افترض أن هذا الاختلاف هو 10 سنوات. مرورًا بمثل هذا النفق في اتجاه واحد ، سيتم نقل رائد الفضاء 10 سنوات إلى المستقبل. رائد فضاء آخر ، يمر عبر النفق في الاتجاه المعاكس ، سوف ينتقل 10 سنوات إلى الماضي. بالعودة بسرعة عالية إلى مكان مغادرته عبر الفضاء العادي ، سيكون رائد الفضاء الثاني قادرًا على التواجد في المنزل حتى قبل بدء رحلته. بمعنى آخر ، يمكن أن تصبح الحلقة المكانية حلقة في الوقت المناسب. القيد الوحيد هو أن رائد الفضاء لا يمكنه العودة إلى الفترة الزمنية التي سبقت إنشاء نفق الزمكان.

التحدي الأكبر في بناء آلة الزمن النفقي هو بناء نفق الزمكان. ربما امتلأت مساحتنا بمثل هذه الأنفاق منذ زمن الانفجار العظيم. في هذه الحالة ، يمكن لحضارة عالية التطور الاستفادة من إحداها. يمكن أن تحدث أنفاق الزمكان أيضًا على نطاق مجهري ولها أبعاد في حدود نواة ذرية. من حيث المبدأ ، يمكن تثبيت مثل هذا النفق بواسطة نبضة طاقة ثم شدها بطريقة ما إلى حجم مقبول.

رقابة!

افترض أن الصعوبات الهندسية يمكن التغلب عليها. ثم يؤدي إنشاء آلة الزمن إلى فتح صندوق باندورا يحتوي على الكثير من المفارقات السببية. تخيل مسافرًا يسافر عبر الزمن ويقتل والدته التي كانت لا تزال طفلة صغيرة في تلك اللحظة. هراء ، أليس كذلك؟ إذا ماتت الفتاة ، فلا يمكنها أن تصبح أماً لمسافرنا. ولكن إذا لم يولد ، فكيف دخل إلى الماضي وقتل والدته؟

تنشأ مفارقات من هذا النوع عندما يحاول المسافر إجراء تغييرات مستحيلة بشكل واضح في ماضيه. ومع ذلك ، فإن هذا لا يمنع أي شخص من أن يكون جزءًا من ماضيه. لنفترض أن مسافرًا ، بعد أن ذهب إلى الماضي ، أنقذ شابة من القتل ، ثم أصبحت والدته. الحلقة السببية في هذه الحالة متسقة مع ذاتها ولا تبدو متناقضة. وبالتالي ، قد يضع الاتساق السببي قيودًا على ما يمكن أن يفعله المسافر عبر الزمن ، مع عدم استبعاد السفر عبر الزمن في حد ذاته.

على الرغم من أن السفر عبر الزمن ليس متناقضًا تمامًا ، إلا أنه يظل لغزًا بالتأكيد. تخيل أن مسافرًا يسافر عامًا واحدًا في المستقبل ويكتشف نظرية رياضية جديدة في العدد الأخير من Scientific American. بعد حفظ دليله ، يعود إلى الماضي ويخبر طالبًا معينًا عنها ، ثم ينشر مقالًا حول هذه النظرية في المجلة المذكورة. بالطبع ، هذه هي نفس المقالة التي قرأها مسافرنا. السؤال الذي يطرح نفسه: من أين أتت المعلومات حول النظرية؟ ليس من مسافر ، لأنه قرأ للتو مقالاً عن النظرية. ولكن ليس من طالب سمع عن هذه النظرية من مسافر. اتضح أن المعلومات ظهرت من العدم وبدون سبب.

دفعت العواقب غير الطبيعية للسفر عبر الزمن بعض كتاب الخيال العلمي إلى التخلي عن الفكرة تمامًا. طرح ستيفن دبليو هوكينج من جامعة كامبردج "فرضية حماية التسلسل الزمني" التي تمنع وجود حلقات سببية. نظرًا لأن نظرية النسبية معروفة بأنها تسمح بالسفر إلى الماضي ، فلا بد أن يكون هناك بعض العوامل التي تمنع هذا السفر لحماية التسلسل الزمني. ماذا يمكن أن يكون هذا العامل؟ ربما تنقذ العمليات الكمية. سيسمح وجود آلة الزمن للجسيمات بالسفر إلى ماضيها. أظهرت الحسابات أن التفاعل المتسلسل الناتج سيولد موجة طاقة متباعدة ستدمر النفق.

لا يزال الدفاع عن التسلسل الزمني فرضية ، لذلك لا يمكن اعتبار السفر عبر الزمن مستحيلًا. من المحتمل أن يكون الحل النهائي لهذه المشكلة ممكنًا في حالة التعميم الناجح لميكانيكا الكم ونظرية الجاذبية باستخدام نظرية الأوتار ومكملاتها (ما يسمى بنظرية إم). من الممكن أن يكون الجيل القادم من مسرعات الجسيمات قادرًا على إنشاء أنفاق زمكان دون ذرية ، سيكون استقرارها كافيًا لأقرب الجسيمات لعمل حلقات زمنية سريعة. سيكون مجرد صدى لرؤية ويلز لآلة الزمن ، والتي ، مع ذلك ، ستغير إلى الأبد صورتنا للواقع المادي.

في عام 1895 ، نُشرت رواية الخيال العلمي لـ HG Wells The Time Machine. أعجب الجميع بالفكرة بغض النظر عن مستوى التعليم والوضع الاجتماعي. كان الحالمون سعداء للانتقال إلى المستقبل وأصبحوا مراقبين آخر الإنجازاتتقنيات أو رجعت في الوقت المناسب للتأثير على مسار الأحداث. لم يحلم البعض فحسب ، بل حاولوا أيضًا إعادة إنشاء مثل هذه الآلة. ماذا هنالك! تقول الشائعات أن نفس نظرية النسبية لأينشتاين نشأت على موجة الهستيريا العامة حول آلة الزمن.

كم من الوقت قبل السفر عبر الزمن؟

لقد مر قرن منذ ذلك الحين ، ولم يتضاءل الاهتمام بالحركة عبر الزمن. دخل مفهوم آلة الزمن إلى معجم كتاب الخيال العلمي باعتباره جهازًا قائمًا بلا منازع في المستقبل. في الصحف لا ، لا ، نعم ، عناوين جذابة تظهر: الوقت؟ صورة حصرية! "وهذا يعني أن الأشخاص (بعضهم في المرآب ، والبعض الآخر على المنضدة في مختبر علمي) لا يزالون يكافحون لإنشاء نموذج أولي حقيقي. تغذي حماستهم حقيقة أن جميع معدات المستقبل تقريبًا ، التي اخترعها H.G Wells ، موجودة بالفعل: صواريخ الفضاءوالكشافة الشبح والليزر وغيرها. لذلك ربما ليس بعيدا جدا؟

فيزياء آلة الزمن

بالكاد يمكن وصف فكرة جهاز السفر هذا بأنها رائعة. أي كائن يتبع مسارًا مؤقتًا - يظهر ، ويكبر ، ويهترئ ، ويختفي. من ناحية أخرى ، لا يتم التحكم في هذه العملية بشكل كامل من قبل أي شخص. نعم ، لقد وصل التقدم التكنولوجي إلى النقطة التي يمكن للإنسان أن يطيل حياته. لكن إعادة الزمن إلى الوراء مسألة مستوى آخر. لذلك ، فإن آلة الزمن (كيفية صنعها) ليست مجرد مهمة للمضي قدمًا في التدفق القادم للدقائق والساعات ، ولكنها حركة مأهولة قابلة للعكس.

السؤال التالي هو: أين تتحرك؟

الأرض تتحرك حول الشمس. إحداثياته ​​في الفضاء تتغير باستمرار. بالإضافة إلى ذلك ، تدور الأرض حول محورها ، مما يعني أن أي جسم على سطحه ، يندفع نحو المستقبل أو الماضي ، قد ينتهي به الأمر في ذلك الوقت ، ولكن في المكان الخطأ. في الفضاء الخارجي ، على سبيل المثال. اتضح أنه من الضروري ليس فقط معرفة كيفية صنع آلة زمنية ، تعليماتها غير معروفة ، لإنشاء جهاز معين يحسب الدقائق للخلف أو في وضع متسارع ، ولكن أيضًا يأخذ في الاعتبار الإحداثيات المكانية ، والتي قد تكون غير متوقعة. هذا يعني أنه يمكن استكمال تعريف آلة الزمن بثقة: فهي عبارة عن جهاز للحركة المأهولة القابلة للعكس في نظام إحداثيات مكاني يعتمد على الوقت.

تجربة أينشتاين

اتضح أن التعريف الدقيق لآلة الزمن يمكن لأي شخص استنتاجه بسهولة الإنسان المعاصر. مع الخلق ، الأمور ليست وردية. على الرغم من أنه لا يمكن إنكار أن البشرية قد حققت بعض النجاح على هذا الطريق. على سبيل المثال ، كان أينشتاين نفسه قادرًا على تصميم نظام يمكنه إخفاء حاملة طائرات بأكملها ليس فقط من شاشات معدات التتبع ، ولكن أيضًا يجعلها تختفي من مجال رؤية المراقبين والمتفرجين لمدة تصل إلى 5 دقائق. ومع ذلك ، وجد أفراد الطاقم صعوبة في معرفة مكان وجودهم طوال هذا الوقت ، وما إذا كانوا في مكان ما على الإطلاق. لا يمكن وصف التجربة بأنها ناجحة. سرعان ما مات الفريق بأكمله من مرض غير معروف. من ناحية أخرى ، أثبت أينشتاين أن الإنسان يمكنه التحكم في الوقت. يبقى فقط أن نفهم: هل آلة الزمن الحقيقي ممكنة ، وكيف تصنعها؟

منظر حديث للوقت

تُظهر نظرية النسبية لأينشتاين أن للزمان والمكان سطحًا معينًا غير مرئي للعين البشرية. هذا السطح غير متجانس للغاية من حيث التكوين والشكل ، وله انخفاضات وتشكيلات محدبة ، وتجاعيد وشقوق. الثقب الأسود هو أحد الأمثلة المعروفة على قاع الوقت.

يعمل العلماء على دراستهم منذ أكثر من نصف قرن. وتوصلوا إلى استنتاج أنهم موجودون ليس فقط في الفضاء الخارجي، ولكن أيضًا في أصغر جسيمات كل ما يحيط بنا - الذرات. يبدو أن هذه الثقوب الدودية عبارة عن أنفاق بين فترات زمنية تربط بين نقطتين ، مما يقلل ليس فقط المسافة بينهما ملايين المرات ، بل يؤدي أيضًا إلى إبطاء الوقت بما يتناسب مع المسافة. هم ليسوا مستقرين. يختفون ثم يظهرون. وما سبب هذه الاختفاءات - يبقى لغزا.

المفكر الشهير على يقين من أن إمكاناتنا التكنولوجية في يوم من الأيام ستصل إلى هذا المستوى الذي سنتمكن فيه ليس فقط من استخدام هذه الأنفاق الزمنية ، وتوسيعها إلى حجم الشخص ، ولكن أيضًا لتجميع الأنفاق الخاصة بنا.

من ناحية أخرى ، يجادل هوكينج بأن الهدف التالي للعلماء الذين غزوا المسافات سيكون خطوة إلى الماضي بالمعنى الحقيقي للكلمة. ستتعلم الإنسانية استخدام الثقوب الدودية للسفر عبر الزمن.

ألعاب مع مرور الوقت

الوقت هو سيد كل شيء. والآن موضوع رغباته هو آلة الزمن. كيف تصنعه؟ مهمة الإنسان هي تحريك كأس القوة في اتجاهه. وإذا لم يتم حل هذه المشكلة في الواقع ، فيمكن للجميع في العالم الافتراضي إدارة الوقت. على سبيل المثال ، المحاكاة في الوقت الفعلي لبناء عالم Minecraft الخاص بك (تتضمن هذه المحاكاة تحريك اللاعب عبر الكون في الوقت الفعلي ، والتي تصبح مشكلة أثناء اللعبة والنمو التدريجي للعالم) تسمح لكل لاعب بالحصول على ما يخصه آلة الزمن. ما الذي لا يوجد في عالمنا ، ما هو موجود في مشروع Minecraft؟ كيف تصنع آلة الزمن؟ استخدم التعديلات الموجودة في المجال العام. بشكل عام ، إذا كان لدى علمائنا بعض قنوات الوصول السرية إلى بيانات حول الفضاء ، فسنحصل أيضًا على آلة زمنية.

السفر عبر الزمن الميتافيزيقي

بينما يخترع العلماء واللاعبون أدوات لسيد التأمل الخاص بهم ، فإنهم يسيرون في الاتجاه الآخر: السفر ميتافيزيقي.

يترك كل جسم في عالمنا وراءه أثرًا منسوجًا من طاقة حياته واهتزازه - رد فعل الفضاء على حركته. يمكن لليوغيين ذوي الخبرة ضبط هذا المسار ، بحجة أن المسار الذي اختاروه يجعل من الممكن السفر إلى الماضي والعودة. بقوة الفكر. هم يقولون الحقيقة؟ الجواب غامض. يتحدث الشامان والعرافون والأشخاص المولعون بالسحر عن السفر عبر الزمن الميتافيزيقي. يزعمون أيضًا أن الواقع هو نوع من آلة الزمن. ما كيفية تشغيله؟ يكفي تحقيق الانسجام مع الذات ، وتعلم التخلي العالم الخارجي، التأمل والممارسة يوميًا - وسينجح كل شيء: يمكن لأي شخص اتباع مسار الوقت ذهابًا وإيابًا.

ولكن ماذا عن المستقبل؟ هل من الممكن الحصول على مفتاح ذهبي للباب العزيزة بمساعدة التأمل؟ من الناحية الواقعية ، ولكن ما هو نوع المستقبل الذي سيسقط فيه المراقب؟ بعد كل شيء ، هذه مساحة متغيرة للغاية ، وتتأثر بالعديد من الأحداث. كل دقيقة وكل ثانية تعتمد وظيفيًا على آلاف المتغيرات. إذا توقعت الظروف ، اتخذ قرارًا معينًا - يمكنك التعرف على مزيد من التطوير له. يتم استخدام هذه الطريقة من قبل العرافين والشامان. يبدو أنهم يختارون الممر الصحيح من بين ألف ويتبعونه ، ويتنبأون بالمستقبل.

حان وقت التجربة

فكر كل شخص مرة واحدة على الأقل في كيفية صنع آلة في الوقت الحقيقي من أجل مقابلة نفسه من الماضي. انظر إلى نفسك وربما تعطي بعض النصائح. في هذا الصدد ، اكتسبت ما يسمى بـ "كبسولات الوقت" شعبية واسعة ، حيث يقوم مجموعة من الأشخاص أو شخص بمفرده بكتابة رسالة لأنفسهم في المستقبل. قد تحتوي الرسالة على مقطع فيديو أو أشياء تسبب بعض المشاعر في المرسل - بشكل عام ، بعض المعلومات من الماضي سيكون من المثير للاهتمام تلقيها.

بعد فترة ، يفتحون ويقيمون اتصالًا مع أنفسهم من الماضي. الناس على جانبي الوقت متحدون من خلال التوقعات والأفكار. يتم إنشاء سلسلة متصلة للتوقيت المحلي - آلة زمنية حقيقية تعمل. كيف نفعل - السؤال لم يعد يستحق ذلك.

فقط في اليوم الآخر ، بعد قراءة مقال السفر عبر الزمن والبرمجة ، خطرت لي فكرة دراسات تجريبية، والتي ستوفر إجابات عملية على الأسئلة المتعلقة بالسفر عبر الزمن. ولكن قبل الانتقال إلى التجارب ، يلزم تطوير مبرر نظري لإمكانية تجاوز الوقت بين الماضي والمستقبل. ما الذي فعلته بالفعل خلال الأيام الأخيرة. تستند الدراسة إلى نظرية أينشتاين للنسبية والتأثيرات النسبية ، بينما تتطرق أيضًا إلى ميكانيكا الكم ونظرية الأوتار الفائقة على طول الطريق. أعتقد أنني تمكنت من الحصول على إجابات إيجابية للأسئلة المطروحة ، والتفكير بالتفصيل في الأبعاد الخفية وعلى طول الطريق للحصول على شرح لبعض الظواهر ، على سبيل المثال ، طبيعة ازدواجية الموجة والجسيم. وكذلك النظر في طرق عملية لنقل المعلومات بين الحاضر والمستقبل. إذا كنت مهتمًا أيضًا بهذه الأسئلة ، فمرحبًا بك تحت القط.

عادة لا أقوم بالفيزياء النظرية ، وفي الواقع أعيش حياة رتيبة إلى حد ما أتعامل مع البرامج والأجهزة والإجابة على نفس النوع من الأسئلة من المستخدمين. لذلك ، إذا كانت هناك أخطاء وأخطاء ، أتمنى إجراء مناقشة بناءة في التعليقات. لكنني لم أستطع تجاوز هذا الموضوع. بين الحين والآخر ظهرت أفكار جديدة في رأسي ، والتي تشكلت في النهاية في نظرية واحدة. بطريقة ما ، لست متشوقًا للذهاب بنفسي إلى الماضي أو المستقبل الذي لا يتوقعني فيه أحد. لكن أعتقد أن ذلك سيكون ممكنًا في المستقبل. أنا مهتم أكثر بحل المشكلات التطبيقية المتعلقة بإنشاء قنوات معلومات لنقل المعلومات بين الماضي والمستقبل. وكذلك القلق من إمكانية تغيير الماضي والمستقبل.

يرتبط السفر إلى الماضي بعدد كبير من الصعوبات التي تحد بشكل كبير من إمكانية القيام بهذه الرحلة. في هذه المرحلة من تطور العلم والتكنولوجيا ، أعتقد أنه من السابق لأوانه تنفيذ مثل هذه الأفكار. لكن قبل أن نتمكن من معرفة ما إذا كان بإمكاننا تغيير الماضي ، نحتاج إلى تقرير ما إذا كان بإمكاننا تغيير الحاضر والمستقبل. بعد كل شيء ، فإن جوهر أي تغييرات في الماضي ينحصر في تغيير الأحداث اللاحقة بالنسبة إلى نقطة زمنية معينة نريد العودة إليها. إذا أخذنا كنقطة معينة هذه اللحظةالوقت ، ثم تختفي الحاجة إلى الانتقال إلى الماضي ، فضلاً عن عدد كبير من الصعوبات المرتبطة بهذه الحركة. يبقى فقط معرفة سلسلة الأحداث التي يجب أن تحدث في المستقبل ، ومحاولة كسر هذه السلسلة من أجل الحصول على تطوير بديل للمستقبل. في الواقع ، لا نحتاج حتى إلى معرفة السلسلة الكاملة للأحداث. من الضروري معرفة ما إذا كان حدث معين واحد سيتحقق في المستقبل أم لا (والذي سيكون موضوع البحث). إذا تحقق ذلك ، فهذا يعني أن سلسلة الأحداث أدت إلى تحقق هذا الحدث. ثم لدينا الفرصة للتأثير على مسار التجربة والتأكد من أن هذا الحدث لم يتحقق. لم يتضح بعد ما إذا كان بإمكاننا القيام بذلك. والنقطة ليست ما إذا كان بإمكاننا القيام بذلك (يجب أن يسمح الإعداد التجريبي بالقيام بذلك) ، ولكن ما إذا كان من الممكن تطوير بديل للواقع.

بادئ ذي بدء ، السؤال الذي يطرح نفسه - كيف يمكنك أن تعرف بشكل موثوق ما لم يحدث بعد؟ بعد كل شيء ، فإن كل معرفتنا بالمستقبل تنبع دائمًا من التنبؤات ، والتنبؤات ليست مناسبة لمثل هذه التجارب. يجب أن تثبت البيانات التي تم الحصول عليها أثناء التجربة بشكل قاطع ما يجب أن يحدث في المستقبل ، مثل حدث وقع بالفعل. ولكن في الواقع ، هناك طريقة للحصول على مثل هذه البيانات الموثوقة. إذا أخذنا في الاعتبار نظرية النسبية وميكانيكا الكم لأينشتاين بشكل صحيح ، فيمكننا العثور على جسيم يمكنه ربط الماضي والمستقبل في خط زمني واحد ونقله إلينا. معلومات ضرورية. يعمل الفوتون كجسيم.

يعود جوهر التجربة إلى التجربة الشهيرة ذات الشقين المؤجل ، والتي اقترحها الفيزيائي جون ويلر في عام 1980. هناك العديد من الخيارات لتنفيذ مثل هذه التجربة ، تم تقديم أحدها. كمثال ، ضع في اعتبارك تجربة الاختيار المؤجل التي اقترحها سكالي ودروهل:

في مسار مصدر الفوتون - الليزر - وضعوا فاصل شعاع ، وهو مرآة شفافة. عادة ، تعكس هذه المرآة نصف الضوء الساقط عليها ، ويمر النصف الآخر من خلالها. لكن الفوتونات ، كونها في حالة من عدم اليقين الكمومي ، فإن ضرب مقسم الحزمة سيختار كلا الاتجاهين في وقت واحد.

بعد المرور عبر مقسم الحزمة ، تدخل الفوتونات في المحولات الهابطة. المحول النازل هو جهاز يستقبل فوتونًا واحدًا كمدخل وينتج فوتونين كناتج ، كل منهما بنصف الطاقة ("تحويل لأسفل") من الأصل. يتم توجيه أحد الفوتونين (ما يسمى بفوتون الإشارة) على طول المسار الأصلي. يتم إرسال فوتون آخر ينتجه المحول النازل (يسمى الفوتون العاطل) في اتجاه مختلف تمامًا.

باستخدام مرايا عاكسة بالكامل على الجانبين ، يتم إعادة الشعاعين معًا وتوجيههما نحو شاشة الكاشف. بالنظر إلى الضوء كموجة ، كما في وصف ماكسويل ، يمكن رؤية نمط التداخل على الشاشة.

في التجربة ، من الممكن تحديد المسار إلى الشاشة الذي اختاره فوتون الإشارة من خلال مراقبة أي من المحولات السفلية التي ينبعث منها الشريك العاطل. نظرًا لأنه من الممكن الحصول على معلومات حول اختيار مسار فوتون الإشارة (على الرغم من أنه غير مباشر تمامًا ، نظرًا لأننا لا نتفاعل مع أي فوتون إشارة) - تؤدي ملاحظة الفوتون العاطل إلى منع نمط التداخل.

وبالتالي. وهنا التجارب ذات الشقين

الحقيقة هي أن الفوتونات العاطلة المنبعثة من المحولات السفلية يمكنها السفر كثيرًا مسافة أكبرمن الفوتونات الشريكة لها. ولكن بغض النظر عن المسافة التي تقطعها الفوتونات الوسيطة ، فإن الصورة على الشاشة ستطابق دائمًا ما إذا كانت الفوتونات العاطلة ثابتة أم لا.

لنفترض أن مسافة الفوتون العاطل عن الراصد أكبر بعدة مرات من مسافة فوتون الإشارة إلى الشاشة. اتضح أن الصورة على الشاشة ستعرض مسبقًا حقيقة ما إذا كان الفوتون الشريك الخامل سيتم ملاحظته أم لا. حتى لو كان قرار مراقبة فوتون خامل يتم اتخاذه بواسطة مولد أحداث عشوائية.

لا تؤثر المسافة التي يمكن أن يقطعها الفوتون الخامل على النتيجة المعروضة على الشاشة. إذا دفعنا مثل هذا الفوتون إلى مصيدة ، على سبيل المثال ، أجبرناه على الدوران بشكل متكرر حول الحلقة ، فيمكن أن تمتد هذه التجربة لفترة طويلة بشكل عشوائي. بغض النظر عن مدة التجربة ، سيكون لدينا حقيقة مثبتة بشكل موثوق حول ما يجب أن يحدث في المستقبل. على سبيل المثال ، إذا كان القرار بشأن ما إذا كنا سنلتقط فوتونًا خاملاً يعتمد على رمي قطعة نقود ، فسنعرف في بداية التجربة "كيف ستسقط العملة". عندما تظهر صورة على الشاشة ، فإنها ستكون أمرًا واقعًا حتى قبل إلقاء العملة المعدنية.

تظهر ميزة مثيرة للاهتمام يبدو أنها تعكس العلاقة السببية. قد نسأل - كيف يمكن أن يشكل التأثير (الذي حدث في الماضي) سببًا (والذي يجب أن يحدث في المستقبل)؟ وإذا لم يحدث السبب بعد فكيف نلاحظ الأثر؟ لفهم هذا ، دعونا نحاول الخوض في نظرية النسبية الخاصة لأينشتاين ومعرفة ما يحدث بالفعل. لكن في هذه الحالة ، علينا أن نعتبر الفوتون جسيمًا ، حتى لا نخلط عدم اليقين الكمومي مع نظرية النسبية.

لماذا الفوتون

هذا هو بالضبط الجسيم المثالي لهذه التجربة. بالطبع ، الجسيمات الأخرى ، مثل الإلكترونات وحتى الذرات ، لديها أيضًا عدم يقين كمي. لكن الفوتون له السرعة المحدودة للحركة في الفضاء وله غير موجودمفهوم الوقت ذاته ، حتى يتمكن من عبور البعد الزمني بسلاسة ، وربط الماضي بالمستقبل.

صورة الزمن

لتمثيل الوقت ، من الضروري اعتبار الزمكان بمثابة كتلة مستمرة ممتدة في الوقت. الشرائح التي تشكل الكتلة هي لحظات من الوقت الحاضر للمراقب. تمثل كل شريحة مساحة في وقت واحد من وجهة نظرها. تتضمن هذه اللحظة جميع النقاط في الفضاء وجميع الأحداث في الكون التي تظهر للمراقب على أنها تحدث في وقت واحد. بدمج هذه الشرائح من الحاضر ، ووضع واحدة تلو الأخرى بالترتيب الذي يختبر فيه المراقب طبقات الوقت هذه ، نحصل على منطقة من الزمكان.

لكن اعتمادًا على سرعة الحركة ، ستقسم شرائح الحاضر الزمكان بزوايا مختلفة. كلما زادت سرعة الحركة بالنسبة للأشياء الأخرى ، زادت زاوية القطع. هذا يعني أن الوقت الحالي لجسم متحرك لا يتطابق مع الوقت الحالي للأشياء الأخرى بالنسبة إلى الأشياء التي يتحرك إليها.

في اتجاه الحركة ، يتم نقل قطع الوقت الحالي للكائن إلى المستقبل بالنسبة للأجسام الثابتة. في الاتجاه المعاكس للحركة ، يتم إزاحة شريحة الوقت الحاضر للكائن إلى الماضي بالنسبة للأجسام الثابتة. وذلك لأن الضوء المتطاير باتجاه الجسم المتحرك يصل إليه في وقت أبكر من وصول الضوء إلى الجسم المتحرك من الجانب الآخر. السرعة القصوىتوفر الحركة في الفضاء أقصى زاوية للإزاحة للحظة الحالية في الوقت المناسب. بالنسبة لسرعة الضوء ، هذه الزاوية هي 45 درجة.

تباطؤ الوقت

كما كتبت بالفعل ، بالنسبة لجسيم الضوء (الفوتون) غير موجودمفهوم الوقت. دعونا نحاول النظر في سبب هذه الظاهرة. وفقًا لنظرية النسبية الخاصة لأينشتاين ، كلما زادت سرعة الجسم ، يتباطأ الوقت. هذا يرجع إلى حقيقة أنه مع زيادة سرعة الجسم المتحرك ، يحتاج الضوء إلى تغطية مسافة متزايدة لكل وحدة زمنية. على سبيل المثال ، عندما تتحرك سيارة ، يحتاج ضوء مصابيحها الأمامية إلى تغطية مسافة أكبر لكل وحدة زمنية مما لو كانت السيارة متوقفة. لكن سرعة الضوء هي القيمة المحددة ولا يمكن أن تزيد. لذلك فإن إضافة سرعة الضوء مع سرعة السيارة لا يؤدي إلى زيادة في سرعة الضوء ، بل يؤدي إلى تباطؤ في الوقت ، بحسب المعادلة:

أين ص - مدة الوقت ، v - السرعة النسبيةحركة الكائن.
من أجل الوضوح ، ضع في اعتبارك مثالًا آخر. خذ مرآتين وضعهما مقابل إحداهما فوق الأخرى. افترض أن شعاع من الضوء سوف ينعكس بشكل متكرر بين هاتين المرآتين. ستحدث حركة شعاع الضوء على طول المحور الرأسي ، مع كل انعكاس يقيس الوقت مثل المسرع. لنبدأ الآن في تحريك المرايا على طول المحور الأفقي. مع زيادة سرعة الحركة ، يميل مسار حركة الضوء قطريًا ، واصفًا بذلك حركة متعرجة.

كلما زادت سرعة الحركة على طول الأفقي ، زاد ميل مسار الشعاع. عندما يتم الوصول إلى سرعة الضوء ، سيتم تقويم مسار الحركة المدروس في خط واحد ، كما لو كنا قد مددنا زنبركًا. أي أن الضوء لن ينعكس بعد الآن بين المرآتين وسوف يتحرك بالتوازي مع المحور الأفقي. هذا يعني أن "بندولنا" لن يقيس مرور الوقت بعد الآن.

لذلك ، بالنسبة للضوء لا يوجد قياس للوقت. الفوتون ليس له ماضي ولا مستقبل. بالنسبة له ، لا يوجد سوى اللحظة الحالية التي توجد فيها.

ضغط الفضاء

الآن دعونا نحاول معرفة ما يحدث للفضاء بسرعة الضوء ، حيث توجد الفوتونات.

على سبيل المثال ، لنأخذ جسمًا طوله مترًا واحدًا ونعجله بسرعة تقارب سرعة الضوء. مع زيادة سرعة الكائن ، سنلاحظ انخفاضًا نسبيًا في طول الجسم المتحرك ، وفقًا للصيغة:

أين l الطول ، و v السرعة النسبية للجسم.

بعبارة "سوف نلاحظ" أعني مراقب ثابت من الجانب. على الرغم من أنه من وجهة نظر جسم متحرك ، سيتم أيضًا تقليل طول المراقبين الثابتين ، لأن المراقبين سيتحركون بنفس السرعة في الاتجاه المعاكس بالنسبة للجسم نفسه. لاحظ أن طول الكائن هو كمية قابلة للقياس ، والمساحة هي نقطة مرجعية لقياس هذه الكمية. نعلم أيضًا أن طول الجسم له قيمة ثابتة تبلغ مترًا واحدًا ولا يمكن أن يتغير بالنسبة إلى المساحة التي يتم قياسه فيها. هذا يعني أن انكماش الطول النسبي الملحوظ يشير إلى أن الفضاء يتقلص.

ماذا يحدث إذا تم تسريع الجسم تدريجيًا إلى سرعة الضوء؟ في الواقع ، لا يمكن تسريع أي مادة إلى سرعة الضوء. من الممكن الاقتراب قدر الإمكان من هذه السرعة ، لكن لا يمكن الوصول إلى سرعة الضوء. لذلك ، من وجهة نظر المراقب ، سينخفض ​​طول الجسم المتحرك إلى أجل غير مسمى حتى يصل إلى الحد الأدنى للطول الممكن. ومن وجهة نظر الجسم المتحرك ، فإن جميع الأجسام الثابتة نسبيًا في الفضاء سوف تتقلص إلى أجل غير مسمى حتى يتم تقليلها إلى الحد الأدنى من الطول الممكن. طبقًا لنظرية النسبية الخاصة لأينشتاين ، نعرف إحداها أيضًا ميزة مثيرة للاهتمام- بغض النظر عن سرعة الجسم نفسه ، تظل سرعة الضوء دائمًا بنفس القيمة الحدية. هذا يعني أنه بالنسبة لجسيم الضوء ، فإن مساحتنا بأكملها مضغوطة إلى حجم الفوتون نفسه. علاوة على ذلك ، يتم ضغط جميع الكائنات ، بغض النظر عما إذا كانت تتحرك في الفضاء أو تظل ثابتة.

هنا يمكنك أن ترى أن صيغة انكماش الطول النسبي توضح لنا بشكل لا لبس فيه أنه عند سرعة الضوء ، سيتم ضغط كل المساحة إلى حجم صفر. كتبت أن الفضاء سيُضغط بحجم الفوتون نفسه. أعتقد أن كلا الاستنتاجين صحيحان. من وجهة نظر النموذج القياسيالفوتون هو بوزون قياس يعمل كحامل التفاعلات الأساسيةالطبيعة ، لوصف مقياس الثبات المطلوب. من وجهة نظر نظرية M ، التي تدعي اليوم أنها النظرية الموحدة لكل شيء ، يُعتقد أن الفوتون هو اهتزاز لسلسلة أحادية البعد ذات نهايات حرة ، والتي ليس لها بعد في الفضاء ويمكن أن تحتوي على مطوية. أبعاد. أنا بصراحة لا أعرف بأي حسابات توصل منظرو الأوتار الفائقة إلى مثل هذه الاستنتاجات. لكن حقيقة أن حساباتنا تقودنا إلى نفس النتائج التي أعتقد أنها تدل على أننا نبحث فيها الاتجاه الصحيح. تم إعادة فحص حسابات نظرية الأوتار الفائقة لعقود.

وبالتالي. ما وصلنا إليه:

1. من وجهة نظر المراقب ، يتم طي مساحة الفوتون بالكامل إلى حجم الفوتون نفسه في كل نقطة من مسار الحركة.
2. من وجهة نظر الفوتون ، يتم تقليل مسار الحركة في الفضاء إلى حجم الفوتون نفسه عند كل نقطة في فضاء الفوتون.

دعنا نلقي نظرة على الاستنتاجات التالية مما تعلمناه:

1. يتقاطع الخط الزمني الحالي للفوتون مع خط عصرنا بزاوية 45 درجة ، ونتيجة لذلك يكون قياسنا لوقت الفوتون قياسًا مكانيًا غير محلي. هذا يعني أنه إذا تمكنا من التحرك في فضاء الفوتون ، فسننتقل من الماضي إلى المستقبل أو من المستقبل إلى الماضي ، لكن هذه القصة ستتكون من نقاط مختلفة في فضائنا.
2. لا يتفاعل فضاء الراصد وفضاء الفوتون بشكل مباشر ، إنهما مرتبطان بحركة الفوتون. في حالة عدم وجود حركة ، لا توجد اختلافات زاوية في خط الوقت الحالي ، وكلا الفراغين يندمجان في واحد.
3. يوجد الفوتون في بُعد مكاني أحادي البعد ، ونتيجة لذلك لا تُلاحظ حركة الفوتون إلا في بُعد الزمكان للمراقب.
4. في الفضاء أحادي البعد للفوتون ، لا توجد حركة ، ونتيجة لذلك يملأ الفوتون فضاءه من النقطة الأولية إلى النقطة النهائية ، عند التقاطع مع فضاءنا مع إعطاء الإحداثيين الأولي والنهائي للفوتون. هذا التعريفيقول أن الفوتون في فضاءه يبدو وكأنه خيط ممدود.
5. تحتوي كل نقطة في فضاء الفوتون على إسقاط للفوتون نفسه في الزمان والمكان. هذا يعني أن الفوتون موجود في كل نقطة من هذه السلسلة ، ويمثل إسقاطات مختلفة للفوتون في الزمان والمكان.
6. في كل نقطة في فضاء الفوتون ، يتم ضغط المسار الكامل لحركته في فضاءنا.
7. في كل نقطة في فضاء الراصد (حيث يمكن للفوتون أن يقيم) ، يتم ضغط التاريخ الكامل للفوتون نفسه ومسار مساره. هذا الاستنتاج يتبع النقطتين الأولى والخامسة.

مساحة الفوتون

دعنا نحاول معرفة مساحة الفوتون. أعترف أنه من الصعب تخيل مساحة الفوتون. يتشبث العقل بما هو مألوف ويحاول رسم تشابه مع عالمنا. وهذا يؤدي إلى استنتاجات خاطئة. لتخيل بُعد آخر ، عليك التخلص من الأفكار المعتادة والبدء في التفكير بشكل مختلف.

وبالتالي. تخيل عدسة مكبرة تجمع التركيز على الصورة الكاملة لمساحتنا. لنفترض أننا أخذنا شريطًا طويلًا وركزنا تركيز العدسة المكبرة على هذا الشريط. إنها نقطة واحدة في فضاء الفوتون. الآن دعنا نحرك المكبر بشكل موازٍ للشريط. ستتحرك نقطة التركيز أيضًا على طول الشريط. هذه نقطة أخرى في فضاء الفوتون. لكن كيف تختلف هاتان النقطتان؟ في كل نقطة توجد بانوراما للمساحة بأكملها ، لكن الإسقاط مصنوع من نقطة أخرى في مساحتنا. بالإضافة إلى ذلك ، بينما كنا نحرك العدسة المكبرة ، مر بعض الوقت. اتضح أن مساحة الفوتون تشبه إلى حد ما فيلم مأخوذ من سيارة متحركة. ولكن هناك بعض الاختلافات. مساحة الفوتون لها طول فقط وليس لها عرض ، لذلك تم تثبيت بُعد واحد فقط من مساحتنا هناك - من المسار الأولي إلى المسار النهائي للفوتون. نظرًا لأن إسقاط مساحتنا يتم تسجيله في كل نقطة ، فهناك مراقب في كل منهم! نعم ، نعم ، لأنه في كل نقطة ، يتم تسجيل الأحداث المتزامنة من وجهة نظر الفوتون نفسه. وبما أن المسارين الأولي والنهائي للفوتون يقعان في نفس الخط الزمني ، فهذه أحداث متزامنة لفوتون يؤثر عليه في نقاط مختلفة في فضاءه. هذا هو الاختلاف الرئيسي عن تشبيه الفيلم. في كل نقطة في فضاء الفوتون ، يتم الحصول على نفس الصورة من وجهات نظر مختلفة ، وتعكس نقاطًا زمنية مختلفة.

ماذا يحدث عندما يتحرك الفوتون؟ تعمل الموجة على طول السلسلة الكاملة لفضاء الفوتون عندما يتقاطع مع فضائنا. تتضاءل الموجة عندما تصطدم بعائق وتنقل طاقتها إليه. ربما ينتج عن تقاطع مساحة الفوتون مع فضائنا زخمًا زاويًا لجسيم أولي ، يُسمى أيضًا دوران الجسيم.

الآن دعونا نرى كيف يبدو الفوتون في عالمنا. من وجهة نظر الراصد ، فإن مساحة الفوتون مطوية في أبعاد الفوتون نفسه. في الواقع ، هذا الفضاء الأكثر ثنيًا هو الفوتون نفسه ، ويشبه الخيط بشكل غامض. سلسلة مبنية من إسقاطات متناظرة لنفسها من نقاط مختلفة في المكان والزمان. وفقًا لذلك ، يحتوي الفوتون على جميع المعلومات المتعلقة به. في أي نقطة في فضائنا ، "يعرف" المسار كله ، وكل أحداث الماضي والمستقبل ، فيما يتعلق بالفوتون نفسه. أعتقد أن الفوتون يمكنه بالتأكيد التنبؤ بمستقبله ، ما عليك سوى إعداد التجربة الصحيحة.

الاستنتاجات

1. لا يزال هناك الكثير من الأسئلة ، يصعب الحصول على إجابات لها بدون تجربة. على الرغم من حقيقة أن تجارب مماثلة مع شقين قد أجريت عدة مرات ، ومع تعديلات مختلفة ، من الصعب جدًا العثور على معلومات حول هذا على الإنترنت. حتى إذا تمكنت من العثور على شيء ما ، فلا توجد تفسيرات واضحة لجوهر ما يحدث وتحليل نتائج التجربة. لا تحتوي معظم الأوصاف على أي استنتاجات وتنبع من حقيقة أن "هناك مثل هذا التناقض ولا يمكن لأحد أن يشرحها" أو "إذا بدا لك أنك فهمت شيئًا ما ، فأنت لم تفهم شيئًا" ، إلخ. في غضون ذلك ، أعتقد أن هذا مجال بحث واعد.

2. ما هي المعلومات التي يمكن نقلها من المستقبل إلى الحاضر؟ من الواضح أنه يمكننا نقل قيمتين محتملتين عندما نلاحظ أو لا نلاحظ عاطلين. وفقًا لذلك ، في الوقت الحالي ، سنلاحظ تداخل الموجات أو تراكم الجسيمات من نطاقين. بوجود قيمتين محتملتين ، يمكنك استخدام التشفير الثنائي للمعلومات ونقل أي معلومات من المستقبل. للقيام بذلك ، سيكون من الضروري أتمتة هذه العملية بشكل صحيح ، باستخدام عدد كبيرخلايا الذاكرة الكمومية. في هذه الحالة ، سنتمكن من تلقي النصوص والصور والصوت والفيديو لكل ما ينتظرنا في المستقبل. سيكون من الممكن أيضًا تلقي التطورات المتقدمة في مجال منتجات البرمجيات ومن الممكن أيضًا نقل شخص ما إذا أرسلوا تعليمات مسبقًا حول كيفية إنشاء انتقال فوري.

3. يمكن ملاحظة أن موثوقية المعلومات التي تم الحصول عليها تشير فقط إلى الفوتونات نفسها. قد يتم إرسال معلومات خاطئة عن عمد من المستقبل ، مما يؤدي بنا إلى الضلال. على سبيل المثال ، إذا تم رمي عملة معدنية وسقطت ذيولها ، لكننا أرسلنا المعلومات التي تفيد بأن الرؤوس سقطت ، فنحن أنفسنا مضللون. يمكن فقط التأكيد بشكل موثوق على أن المعلومات المرسلة والمستلمة لا تتعارض مع بعضها البعض. لكن إذا قررنا خداع أنفسنا ، فأعتقد أنه في الوقت المناسب سنكون قادرين على معرفة سبب قرارنا القيام بذلك.
بالإضافة إلى ذلك ، لا يمكننا تحديد وقت تلقي المعلومات بالضبط. على سبيل المثال ، إذا أردنا معرفة ما سيحدث في غضون 10 سنوات ، فليس هناك ما يضمن أننا أرسلنا الإجابة قبل ذلك بكثير. أولئك. من الممكن تزوير وقت إرسال البيانات. أعتقد أنه لحل هذه المشكلة ، يمكن أن يساعد التشفير باستخدام المفاتيح العامة والخاصة. سيتطلب ذلك خادمًا مستقلًا يقوم بتشفير البيانات وفك تشفيرها ، ويخزن أزواج من المفاتيح العامة والخاصة التي يتم إنشاؤها لكل يوم. يمكن للخادم تشفير بياناتنا وفك تشفيرها عند الطلب. ولكن حتى نتمكن من الوصول إلى المفاتيح ، لن نتمكن من تزوير وقت إرسال البيانات واستلامها.

4. لن يكون من الصحيح تمامًا اعتبار نتائج التجارب من وجهة نظر نظرية نسبيًا. على الأقل بسبب حقيقة أن SRT لديها تحديد مسبق قوي للمستقبل. ليس من اللطيف الاعتقاد بأن كل شيء محدد سلفًا بالقدر ، أريد أن أصدق أن كل واحد منا لديه خيار. وإذا كان هناك خيار ، فلا بد من وجود فروع بديلة للواقع. لكن ماذا يحدث إذا قررنا التصرف بشكل مختلف ، بخلاف ما يتم عرضه على الشاشة؟ هل ستنشأ حلقة جديدة ، حيث نقرر أيضًا التصرف بشكل مختلف ، وهذا سيؤدي إلى ظهور عدد لا حصر له من الحلقات الجديدة ذات الحلول المعاكسة؟ ولكن إذا كان هناك عدد لا حصر له من الحلقات ، فيجب أن نرى في البداية مزيجًا من التداخلات وهامشين على الشاشة. هذا يعني أنه لا يمكننا في البداية اتخاذ قرار بشأن الخيار المعاكس ، الأمر الذي يقودنا مرة أخرى إلى مفارقة ... أميل إلى الاعتقاد بأنه إذا كانت هناك حقائق بديلة ، فسيتم عرض خيار واحد فقط من الخيارين المحتملين على الشاشة ، لا بغض النظر عما نفعله مثل هذا الاختيار أم لا. إذا قمنا باختيار مختلف ، فسننشئ فرعًا جديدًا ، حيث ستعرض الشاشة في البداية خيارًا آخر من خيارين محتملين. القدرة على اتخاذ قرار مختلف تعني وجود واقع بديل.

5. هناك احتمال أنه بمجرد تشغيل المرفق التجريبي ، سيتم تحديد المستقبل مسبقًا. هناك مثل هذا التناقض أن التثبيت نفسه يحدد المستقبل مسبقًا. هل سنتمكن من كسر حلقة الأقدار هذه ، لأن لكل فرد حرية الاختيار؟ أم هل ستخضع "حرية الاختيار" لدينا لخوارزميات ماكرة من الأقدار ، وكل محاولاتنا لتغيير شيء ما ستضيف في النهاية إلى سلسلة من الأحداث التي ستقودنا إلى هذا القدر؟ على سبيل المثال ، إذا عرفنا رقم اليانصيب الفائز ، فلدينا فرصة للعثور على هذه التذكرة والفوز. ولكن إذا عرفنا أيضًا اسم الفائز ، فلن نتمكن من تغيير أي شيء بعد الآن. ربما كان من المفترض أن يفوز شخص آخر باليانصيب ، لكننا حددنا اسم الفائز وأنشأنا سلسلة من الأحداث التي أدت إلى فوز الشخص المتوقع في هذا اليانصيب. من الصعب الإجابة على هذه الأسئلة دون إجراء تجارب تجريبية. ولكن إذا كان الأمر كذلك ، فإن الطريقة الوحيدة لتجنب التحديد المسبق هي عدم استخدام هذا الموقف وعدم النظر إلى المستقبل.

بتدوين هذه الاستنتاجات ، أتذكر أحداث فيلم "ساعة الحساب". من المذهل مدى دقة تطابق تفاصيل الفيلم مع حساباتنا واستنتاجاتنا. بعد كل شيء ، لم نجتهد للحصول على مثل هذه النتائج ، لكننا أردنا ببساطة معرفة ما كان يحدث واتبعنا معادلات نظرية النسبية لأينشتاين. ومع ذلك ، إذا كان هناك مثل هذا المستوى من المصادفة ، فيبدو أننا لسنا وحدنا في حساباتنا. ربما تم التوصل إلى استنتاجات مماثلة بالفعل منذ عقود ...