Minden nem olyan egyszerű
Képzelje el, hogy törött tojása van az arcán, és ez nem a beszéd alakja. A tojásokkal való zsonglőrés kísérlete azt eredményezte, hogy egyikük leesett és összetört a fején, és most zuhanyozni kell, és meg kell cserélnie a ruháját.
De nem lenne könnyebb az időt egy perccel visszafordítani? Végül is, a tojás csak néhány másodperc alatt tört el - miért nem csinálhatja ugyanazt a dolgot, éppen ellenkezőleg? Tegye vissza a kagylót, dobja be a fehért és a sárgáját - és ennyi. Neked tiszta arc, tiszta ruha és nincs sárgája a hajában.
Nevetségesnek tűnik - de miért? Miért nem vonhatom vissza ezt a műveletet? Valójában ebben semmi sem lehetetlen. Nincs olyan természetes törvény, amely tiltaná ezt.
Ezenkívül a fizikusok beszámolnak arról, hogy a mindennapi életben bekövetkező bármely pillanat az ellenkező sorrendben fordulhat elő bármikor. Akkor miért nem „törje le” a tojásokat, „égetné vissza” a mérkőzést, vagy még „ne mozdítsa el” a lábát?
Miért nem történnek ezek a dolgok minden nap? Miért különbözik a jövő a múlttól? Ez a kérdés elég egyszerűnek tűnik, de ahhoz, hogy megválaszoljuk, vissza kell térnünk az univerzum születéséig, fordulnunk az atomvilághoz, és el kell érnünk a fizika határait.
A fizika világának sok történetehez hasonlóan ez is a nagy fizikus, Isaac Newton. A bónuszos pestis 1666-ban emésztette Nagy-Britanniát, és ő volt az, aki arra kényszerítette Newtonot, hogy távozzon a Cambridge University-től, és hazamenjen anyjának, aki Lincolnshire vidéken élt. Ott Newton unatkozni kezdett, és a külvilágtól elszigetelten elfoglalta a fizikát.
Felfedezte a mozgás három törvényét, köztük a híres maximumot, miszerint minden akciónak megvan a maga ellenállása. Azt is kifejtette, hogy miért működik a gravitáció.
Promóciós videó:
A Newton törvényei hihetetlenül hatékonyan írják le a körülöttünk lévő világot. Meg tudják magyarázni sok jelenséget, kezdve miért esik az alma a fákról, és miért fordul a föld körül a nap.
De furcsa tulajdonságuk van - ugyanúgy működnek, és fordítva. Ha egy tojás eltört, akkor Newton törvényei szerint a tojás visszatérhet eredeti állapotába. Nyilvánvaló, hogy ez helytelen, de gyakorlatilag minden elméletnek, amelyet Newton óta dolgoztak ki, pontosan ugyanaz a probléma.
A fizika törvényei egyszerűen nem veszik figyelembe az idő áramlását - előre vagy hátra. Annyira törődnek vele, mint arról, hogy a jobb kezével vagy a bal oldalával írsz-e. De biztosan érdekel!
Tudod, hogy az időnek van egy nyíl, amely jelzi az irányát, és mindig a jövő felé néz. Keveredhet keleti és nyugati, de tegnap és holnap soha nem fog keverni. A fizika alapvető törvényei azonban nem tesznek különbséget a múlt és a jövő között.
Az első személy, aki súlyosan szembesült ezzel a problémával, a 19. század második felében élő Ludwig Boltzmann osztrák fizikus volt. Akkoriban az összes olyan gondolat, amelyet ma axiómaként fogadtak el, vitatott volt.
Különösen a fizikusok nem voltak olyan meggyőzve, mint manapság, hogy a világ minden része atomoknak nevezett részecskékből készül. A legtöbb fizikus véleménye szerint az atomok gondolata nem bizonyítható, gyakorlati módszerekkel nem igazolható.
Boltzmann meg volt győződve arról, hogy az atomok valóban léteznek, ezért felhasználta ezt az ötletet mindennapi dolgok magyarázatára, például a tűz lángjára, a tüdő munkájára és arra is, hogy miért hűl a tea, amikor fúj rá. Azt gondolta, hogy megértheti ezeket a dolgokat a hozzá közel álló fogalom - az atomok elmélete - segítségével.
Néhány fizikus lenyűgözte Boltzmann munkáját, de a legtöbb elutasította. A tudományos közösség hamarosan elvonta ötleteit.
Azonban ő mutatta meg, hogy az atomok hogyan kapcsolódnak az idő természetéhez. Akkoriban megjelent a termodinamika elmélete, amely leírja, hogyan viselkedik a hő. Boltzmann ellenfelei ragaszkodtak ahhoz, hogy a hő természetét nem lehet leírni; azt mondták, hogy a meleg csak meleg.
Boltzmann úgy döntött, hogy bizonyítja, hogy tévedtek, és a hőt az atomok kaotikus mozgása okozza. Igaza volt, de egész életét a nézőpontjának védelmében kellett töltenie.
Boltzmann azzal kezdte, hogy megpróbálja megmagyarázni valami furcsát - az "entrópiát". A termodinamikai törvények szerint a világ minden táján van bizonyos mértékű entrópia, és amikor valami történik ezzel az objektummal, az entrópia növekszik.
Például, ha jégkockákat helyez egy pohár vízbe, azok megolvadnak, és az üveg entrópiája megemelkedik. Az entrópia növekedése különbözik a fizikában mindentől - a folyamat egy irányba halad. A fizikusok már régóta gondolkodtak azon, hogy az időáramlás módját az entrópia növekedése határozza meg.
Mint gondolhatja, Boltzmann volt az első, aki felvetette ezt a kérdést, de akkor sok más tudós kezdte tanulmányozni ezt a kérdést. Ennek eredményeként világossá vált, hogy az idő potenciálisan ellentétes irányban áramolhat - de csak akkor, ha az entrópia csökken, ami egyszerűen lehetetlen.
Ha azonban az idő ellentétes irányban áramolhat, lehetséges egy időgép készítése. 2009-ben S. Hawking brit fizikus rendezte meg az időutazók partit - a trükk az volt, hogy egy évvel később meghívókat küldött a partira (egyik vendég sem jelent meg).
Tehát valószínűleg lehetetlen az időben történő utazás. Még ha ez a lehetőség is létezett, Hawking és mások azt állítják, hogy soha nem érheti el egy adott időpontot, amíg az időgépét fel nem építették.
De egy utat a jövőbe? Ez egy másik történet. Természetesen mindannyiunk, az időutazók versenyeznek az idő áramlásában a múltból a jövőbe egy órás sebességgel. De mint egy folyó, az idő áramlása különböző sebességgel, különböző helyeken folyik. A modern tudomány számos lehetőséget kínál a jövő közelítésére. Itt egy lényegük összefoglalása.
A távoli jövőbe történő legegyszerűbb és legpraktikusabb módszer a nagyon gyors mozgás. Einstein relativitáselmélete szerint, ha a fénysebességhez közeli sebességgel halad, az idő lelassul a külvilághoz viszonyítva.
Ez nem csak egy hipotézis vagy gondolatkísérlet - ez egy mérési eredmény. Két azonos atomórával (néhányan repülőgép repült, mások helyben maradtak a Földön) a fizikusok bebizonyították, hogy a repülő órák a sebesség miatt lassabban ketyegnek.
Repülőgép esetében a hatás minimális. De ha egy űrhajó fedélzetén lenne, a fénysebesség 90% -án haladva, az idő 2,6-szor lassabban haladna el Ön számára, mint a Földön. És minél közelebb van a sebessége a fénysebességhez, annál extrémabbá válik az időutazás.
Az emberi technológiának köszönhetően elért legnagyobb sebességet nevezhetjük annak a sebességnek, amellyel a protonok a nagy hadroncsatorna körül söpörnek - a fénysebesség 99.9999991% -a. A relativitáselmélet alkalmazásával kiszámolható, hogy egy proton egy másodperce 27,777,778 másodpercnek felel meg, vagy a gyakorlatban számunkra 11 hónapnak felel meg.
Meglepő módon a részecskefizikusok figyelembe veszik a lassulást, ha bomló részecskékkel foglalkoznak. A laboratóriumban a muon részecskék jellemzően 2,2 mikrosekundumban bomlanak le. A gyorsan mozgó muonok azonban, amelyek akkor állnak elő, amikor a kozmikus sugarak elérték a felső légkört, tízszer hosszabb ideig bomlanak le.
A következő módszert Einstein munkája is ihlette. Az általános relativitáselmélet elmélete szerint minél jobban érzi a gravitációt, annál lassabb az idő. Például, amikor közelebb kerülsz a Föld középpontjához, a gravitációs erő növekszik. Az idő lassabban telik a lábadra, mint a fejére.
Ezt a hatást megismételjük. 2010-ben az Egyesült Államok Nemzeti Szabványügyi és Technológiai Intézetének fizikusai két atomórát helyeztek a polcokra, az egyik 33 cm-rel magasabbak, mint a másik, és megmérték a ketyegési sebességük különbségét. Az alatta lévő polcon lévő óra lassabban ketyeg, mivel kissé jobban ki volt téve a gravitációnak.
A távoli jövőben való tartáshoz csak egy rendkívül erős gravitációs helyre van szükségünk, mint egy fekete lyuk. Minél közelebb van a határhoz, annál lassabb az idő haladása - de ez kockázatos, mivel a vonal átlépésekor soha nem térhet vissza. Mindenesetre a hatás nem olyan erős, tehát az utazás valószínűleg nem éri meg.
Tegyük fel, hogy van technológiája hosszú távolságra való átjutáshoz, hogy egy fekete lyukba kerüljön (a legközelebbi mintegy 3000 fényévre van). Maga az utazás során az idő sokkal lecsökkenti, mint magában a fekete lyukon való utazás során.
(A Csillagközi csillagban leírt helyzet, amikor egy fekete lyuk közelében lévő bolygón egy óra egyenértékű a Földön eltelt hét évvel, túlságosan szélsőséges és teljesen lehetetlen univerzumunk számára - mondta Kip Thorne, a film tudományos tanácsadója.)
A leglenyűgözőbb dolog az, hogy a GPS-rendszereknek munkájuk során figyelembe kell venniük az időtágulás hatásait (mind a műholdak sebessége, mind pedig az őket befolyásoló gravitáció miatt). Ezen javítások nélkül a telefon GPS-je nem képes több kilométeres körzetben meghatározni a földi helyzetét.
A jövőbe való utazás másik lehetősége az időérzékelés lelassítása a test életfolyamatainak lelassításával vagy leállításával, majd újraindításával.
A baktérium spórák évekig millióan élhetnek felfüggesztett animációban, amíg a megfelelő hőmérséklet, páratartalom és élelmezési feltételek meg nem kezdik az anyagcserét. Egyes emlősök, például a medvék és a mókusok hibernáció alatt lelassíthatják anyagcseréjét, ami nagymértékben csökkenti a sejtek oxigén- és táplálékigényét. Valaha is képesek az emberek ugyanezt tenni?
Noha a szervezet anyagcseréjének teljes leállítását még nem tárgya a modern tudomány, egyes tudósok azon dolgoznak, hogy elérjék a rövid ideig tartó, hipernáció hatását, amely több órán át tart. Ez elegendő idő ahhoz, hogy segítse a személyt például a szívmegállás során, mielőtt kórházba szállíthatják.
Egy másik módszer, amely hipotermikus hibernációt eredményez - a vért hideg sóoldattal helyettesítve - sertéseknél működik, és jelenleg klinikai vizsgálatokon vesz részt embereknél Pittsburgh-ben.
Az általános relativitáselmélet lehetővé teszi az idő-tér alagutakon keresztüli gyors utazás lehetőségét is, amely segíthet milliárd fényév távolságok vagy egyszerűen különböző időpontok lefedésében.
Sok fizikus, köztük S. Hawking, úgy véli, hogy a tér-idő alagutak, amelyek folyamatosan jelennek meg a kvantumhéj különböző helyein, sokkal kisebb méretűek, mint az atomok.
A trükk az, hogy megragad egyet és növelje azt az emberi méretekre - ez egy olyan feat, amely hatalmas energiát igényel, de csak elméletben lehetséges.
Az ilyen módszer bizonyítási kísérletei kudarcot vallottak, végül az általános relativitáselmélet és a kvantummechanika összeegyeztethetetlensége miatt.
Az "Ismeretlen" folyóirat anyagai alapján