Tại sao du hành thời gian có thể nhiều hơn bạn nghĩ, theo Vật lý

Khái niệm du hành thời gian luôn chiếm được trí tưởng tượng của các nhà vật lý và giáo dân. Nhưng nó thực sự có thể? Tất nhiên là thế rồi. Chúng tôi đang làm điều đó ngay bây giờ, aren chúng tôi? Tất cả chúng ta đang đi vào tương lai từng giây một.

Nhưng đó không phải là những gì bạn đang nghĩ. Chúng ta có thể đi xa hơn trong tương lai? Chắc chắn rồi. Nếu chúng ta có thể di chuyển gần với tốc độ ánh sáng, hoặc ở gần lỗ đen, thời gian sẽ chậm lại cho phép chúng ta di chuyển xa tùy ý vào tương lai. Câu hỏi thực sự thú vị là liệu chúng ta có thể du hành về quá khứ hay không.

Xem thêm: Người đàn ông tương lai làm cho Bác sĩ Ai Hiện du hành thời gian Nhìn yếu AF

Tôi là giáo sư vật lý tại Đại học Massachusetts, Dartmouth, và lần đầu tiên nghe về khái niệm du hành thời gian khi tôi 7 tuổi, từ một tập phim truyền hình kinh điển Carl Sagan trộm năm 1980, Vũ trụ. Tôi đã quyết định ngay lúc đó rằng một ngày nào đó tôi sẽ theo đuổi một nghiên cứu sâu về lý thuyết làm nền tảng cho những ý tưởng sáng tạo và đáng chú ý như vậy: Thuyết tương đối Einstein Einstein. Hai mươi năm sau, tôi nổi lên với bằng tiến sĩ. trong lĩnh vực này và đã là một nhà nghiên cứu tích cực trong lý thuyết kể từ đó.

Bây giờ, một trong những sinh viên tiến sĩ của tôi vừa xuất bản một bài báo trên tạp chí Trọng lực cổ điển và lượng tử mô tả cách xây dựng cỗ máy thời gian bằng cách sử dụng một cấu trúc rất đơn giản.

Đường cong giống như thời gian đóng

Lý thuyết tương đối tổng quát Einstein Einstein cho phép khả năng cong vênh thời gian đến mức độ cao đến mức nó thực sự tự gập lại, dẫn đến một vòng lặp thời gian. Hãy tưởng tượng bạn đi du lịch dọc theo vòng lặp này; điều đó có nghĩa là tại một số thời điểm, bạn đã kết thúc tại một thời điểm trong quá khứ và bắt đầu trải nghiệm những khoảnh khắc tương tự kể từ đó, một lần nữa - giống như deja vu, ngoại trừ bạn sẽ nhận ra điều đó. Những cấu trúc như vậy thường được gọi là các đường cong giống như thời gian đóng của những người hay các CTC trong tài liệu nghiên cứu và thường được gọi là các cỗ máy thời gian của Hồi. Máy thời gian là sản phẩm phụ của các kế hoạch du lịch hiệu quả, nhanh hơn ánh sáng và hiểu chúng có thể cải thiện sự hiểu biết của chúng ta về cách thức vũ trụ hoạt động.

Trong vài thập kỷ qua, các nhà vật lý nổi tiếng như Kip Thorne và Stephen Hawking đã sản xuất công trình tinh dịch trên các mô hình liên quan đến cỗ máy thời gian.

Kết luận chung xuất hiện từ nghiên cứu trước đó, bao gồm Thorne Lần và Hawking, là thiên nhiên cấm các vòng lặp thời gian. Điều này có lẽ được giải thích tốt nhất trong Giả thuyết bảo vệ thời gian của Hawking, trong đó về cơ bản nói rằng thiên nhiên không cho phép thay đổi lịch sử quá khứ của nó, do đó tránh cho chúng ta khỏi những nghịch lý có thể xuất hiện nếu du hành thời gian là có thể.

Có lẽ nổi tiếng nhất trong số những nghịch lý xuất hiện do du hành thời gian vào quá khứ là cái gọi là Nghịch lý ông nội, trong đó một du khách quay ngược về quá khứ và giết chết chính ông nội của mình. Điều này làm thay đổi tiến trình lịch sử theo cách mà một mâu thuẫn xuất hiện: Lữ khách không bao giờ được sinh ra và do đó không thể tồn tại. Đã có nhiều cốt truyện phim và tiểu thuyết dựa trên những nghịch lý xuất phát từ du hành thời gian - có lẽ một số trong những cái phổ biến nhất là Trở lại tương lai phim và Ngày con rắn.

Vật chất kỳ lạ

Tùy thuộc vào các chi tiết, các hiện tượng vật lý khác nhau có thể can thiệp để ngăn chặn các đường cong giống như thời gian đóng phát triển trong các hệ thống vật lý. Phổ biến nhất là yêu cầu đối với một loại vật chất kỳ lạ của người Viking phải có mặt để tồn tại một vòng lặp thời gian. Nói một cách lỏng lẻo, vật chất kỳ lạ là vật chất có khối lượng âm. Vấn đề là khối lượng âm không được biết là tồn tại trong tự nhiên.

Caroline Mallary, một sinh viên tiến sĩ tại Đại học Massachusetts Dartmouth đã xuất bản một mô hình mới cho một cỗ máy thời gian trên tạp chí Trọng lực cổ điển và lượng tử. Mô hình mới này không yêu cầu bất kỳ vật liệu kỳ lạ khối lượng tiêu cực và cung cấp một thiết kế rất đơn giản.

Xem thêm: Làm thế nào Một nếp nhăn trong thời gian Thứ năm Kích thước thứ năm được giải thích với lý thuyết siêu dây

Mô hình Mallary xông hơi bao gồm hai chiếc xe siêu dài - được chế tạo bằng vật liệu không kỳ lạ và có khối lượng dương - đỗ song song. Một chiếc xe tiến về phía trước một cách nhanh chóng, khiến chiếc kia đỗ lại. Mallary đã có thể chỉ ra rằng trong một thiết lập như vậy, một vòng lặp thời gian có thể được tìm thấy trong không gian giữa những chiếc xe.

Vì vậy, bạn có thể xây dựng này trong sân sau của bạn?

Nếu bạn nghi ngờ có một cái bẫy, bạn đã đúng. Mô hình Mallary xông đòi hỏi trung tâm của mỗi chiếc xe có mật độ vô hạn. Điều đó có nghĩa là chúng chứa các vật thể - được gọi là điểm kỳ dị - với mật độ, nhiệt độ và áp suất vô hạn. Hơn nữa, không giống như các điểm kỳ dị xuất hiện ở bên trong các lỗ đen, khiến chúng hoàn toàn không thể tiếp cận được từ bên ngoài, các điểm kỳ dị trong mô hình Mallary, hoàn toàn trần trụi và có thể quan sát được, do đó, có tác dụng vật lý thực sự.

Các nhà vật lý don lồng kỳ vọng những vật thể kỳ dị như vậy cũng tồn tại trong tự nhiên. Vì vậy, thật không may, một cỗ máy thời gian sẽ không có sẵn bất cứ lúc nào sớm. Tuy nhiên, công trình này cho thấy các nhà vật lý có thể phải tinh chỉnh ý tưởng của họ về lý do tại sao các đường cong giống như thời gian đóng bị cấm.

Bài viết này ban đầu được xuất bản trên The Convers by Guarav Khanna. Đọc văn bản gôc ở đây.