Ταξίδια στο χρόνο και στο χώρο μέσω «σκουληκότρυπας»

Λεπτομέρειες

Κατηγορία: Πέραν της φυσικής

Τελευταία Ενημέρωση στις Τετάρτη, 04 Απριλίου 2018 17:45

Δημοσιεύτηκε στις Παρασκευή, 21 Οκτωβρίου 2011 03:52

Μεταξύ δύο περιοχών του αναδιπλωμένου Σύμπαντος, μπορεί να σχηματιστεί σκουληκότρυπα (κοσμική σήραγγα), η οποία συνδέει μια λευκή με μια μαύρη τρύπα. Το φως ακολουθεί την καμπυλότητα του χώρου.

Ενας ταξιδιώτης του Διαστήματος θα μπορούσε να χρησιμοποιήσει μια κοσμική σήραγγα που είναι ακίνητη σε σχέση με τη Γη , για να κόψει δρόμο κατά τη μετάβασή του απο το γεγονός Α στο Β και μετά να επιστρέψει ,μέσω μιας κινούμενης κοσμικής σήραγγας , στη Γη πριν από τη στιγμή που ξεκίνησε!

Η σχέση του χρόνου με εμάς είναι πολύ μικρή τόση μικρή όση η ύπαρξη μας σε σχέση με όλο το σύμπαν. Και αυτό το λέω γιατί η ζωή μας είναι το 1/1.000.000.000.000. ενός δευτερόλεπτου του σύμπαντος όλου. Οπότε δεν γίνεται να γιορτάζουμε το 2000 και να λέμε ότι όλα που συμβαίνουν με τον δικό μας κόσμο είναι για μας ,γιατί για το σύμπαν είναι ένα τίποτα ο χρόνος μας .Τώρα υπάρχουν θεωρίες για ταξίδια στο χρόνο σύμφωνα με τον τύπο E=mc2 που λέει ότι όταν πλησιάζεις την ταχύτητα του φωτός μεταφέρεσαι στο χρόνο και το χορό.

Αυτό που συμβαίνει στην πραγματικότητα είναι το εξής .Όταν μια οντότητα φτάσει το φως τότε ενώνεται με την αντί-ύλη του και μεταφέρονται σε μια διάσταση που ο χρόνος σταματά. Γιατί όμως σταματά;; Λοιπόν εδώ είναι η απάντηση η οποία είναι ότι πλέον το ίδιο το περιβάλλον δεν σε αναγνωρίζει σαν δικό του υλικό αλλά κάτι που δεν υπάρχει γιατί έχει μεγάλη ταχύτητα και δεν μπορεί να σε φθείρει άρα δεν υπάρχεις για αυτό. Επίσης όταν φτάνεις την ταχύτητα του φωτός εξαϋλώνεσαι και γίνεσαι διάσπαρτα μόρια και δεν μπορείς να φθαρείς από την ηλικία γιατί δεν έχεις ύλη (γι αυτό βλέπεις ότι δεν γερνούν όσοι πάνε στο χρόνο π.χ στις ταινίες) και ακόμη ότι δεν σε επηρεάζει η βαρύτητα ,τίποτα ,μόνο η μαύρες τρύπες.

Η έννοια του χρόνου αντικατοπτρίζει την ακολουθία των γεγονότων. Στην εφαρμοσμένη ψυχολογία, χρόνος αντίδρασης είναι εκείνος που παρεμβάλλεται ανάμεσα σ' ένα ερέθισμα (για παράδειγμα οπτικό ή ακουστικό) και στην αντίδραση από το άτομο που εξετάζεται.

Αστρονομία

Κλίμακα χρόνων είναι μια αδιάκοπη ακολουθία φαινομένων, που επιτρέπει την απόδοση ημερομηνίας σε άλλα γεγονότα. Ενότητα χρόνου είναι η διάρκεια της διακοπής του χρόνου, που χωρίζει δυο επιλεγμένα φαινόμενα κατά την κλίμακα των χρόνων. Για πολλούς αιώνες, τέτοια φαινόμενα ήταν τα αστρονομικά, που συνδέονται με την εναλλαγή και την περιστροφή της γης. Η ενότητα χρόνου (χρόνος, ημέρα, δευτερόλεπτο κτλ.) προέρχεται από τον έλεγχο αναρίθμητων παρατηρήσεων. Με τη χρήση δειγματοληπτικών συχνοτήτων σήμερα έχουμε μια κλίμακα χρόνων, που ονομάζεται ατομικός χρόνος, και εξαιρείται από τα αστρονομικά φαινόμενα που υπολογίζονται για τον υπολογισμό του χρόνου. Ο ατομικός διεθνής χρόνος (ΤΑΙ) χρησιμοποιεί σαν μονάδα μέτρησης το δευτερόλεπτο του Διεθνούς συστήματος (SI), γνωστό για την ακρίβεια του 10-13. Κλίμακες χρόνου συμβατικές, που ακόμα χρησιμοποιούνται και βασίζονται σε αστρονομικά φαινόμενα είναι εκείνες που βασίζονται στον αστρικό χρόνο και στον ηλιακό χρόνο. Το πρώτο έχει μονάδα την ηλιακή ημέρα και το δεύτερο την αστρική ημέρα. Και οι δύο είναι χρόνοι τοπικοί, αφού η αξία τους εξαρτάται από τη θέση του παρατηρητή πάνω στη γη, και από την ανάλογη συγχώνευση του ωραρίου. Ο παγκόσμιος χρόνος (TU) είναι ο τοπικός χρόνος, ο μέσος ηλιακός, του μεσημβρινού που περνάει από το Γκρήνουϊτς.

Φιλοσοφία

Από φιλοσοφική άποψη, μπορούμε να διακρίνουμε τρεις βασικές αντιλήψεις του χρόνου: 1) ο χρόνος ως αντικειμενική τάξη, με την οποία μετριέται η κίνηση. 2) Ο χρόνος ως αντίληψη της ακολουθίας συνειδησιακών καταστάσεων, συνδεδεμένων μεταξύ τους, που περιέχονται στη μνήμη και τη φαντασία. Αυτή η υποκειμενική διάσταση του χρόνου, που επισημάνθηκε από τον Αυγουστίνο, ήταν παρούσα στη σκέψη του Μπεργκσόν. 3) Ο χρόνος ως δομή της πιθανότητας και του σχεδιασμού, που υπάρχει στην υπαρξιστική σκέψη. Η θεωρία που ταυτίζει το χρόνο με την τάξη της κίνησης είναι η πιο παλιά. Τη βρίσκουμε στην πυθαγορική και πλατωνική θεωρία και συναντούμε τον κλασσικό ορισμό της στον Αριστοτέλη: χρόνος είναι η σειρά της κίνησης σύμφωνα με το πριν και το μετά. Στη σημασία της διάταξης ως διαδοχής ομογενών γεγονότων, αυτή την ιδέα του χρόνου την πήρε η σύγχρονη επιστήμη, και ο Νιούτον την τοποθέτησε στη βάση της μηχανικής.

Φυσική

Σύμφωνα με την αντίληψη της κλασσικής μηχανικής, ο χρόνος θεωρείται τρέχων, ανεξάρτητος από οποιοδήποτε φαινόμενο που συμβαίνει στη φύση και από το σύστημα αναφοράς που χρησιμοποιείται. Πράγματι για τον Νιούτον ο αληθινός χρόνος, απόλυτος και μαθηματικός, για τον εαυτό του και για τη φύση του, τρέχει ομαλά, χωρίς αναφορά σε κάτι έξω από αυτόν. Η κριτική του σχετικισμού υποκατέστησε τον απόλυτο χρόνο με την ιδέα του χρόνου σε σχέση με τον παρατηρητή, φέρνοντας στο φως το φαινόμενο που έχει το όνομα διαστολή χρόνων.

Πηγή: Physics4u.gr

Οι σκουληκότρυπες είναι λύσεις στις εξισώσεις πεδίου του Einstein για τη βαρύτητα που ενεργούν ως "σήραγγες", συνδέοντας σημεία του χωρόχρονου κατά τέτοιο τρόπο ώστε το ταξίδι μεταξύ των σημείων μέσω της σκουληκότρυπας να μπορεί να διαρκέσει πολύ λιγότερο χρόνο από όσο το ταξίδι μέσω του συνηθισμένου χώρου.Υπάρχουν δύο βασικοί τύποι σκουληκότρυπων που ενδιαφέρουν τους φυσικούς: Οι Λορεντζιανές (Lorentzian) σκουληκότρυπες (από τη Γενική Σχετικότητα) και οι Ευκλείδιες σκουληκότρυπες (από την σωματιδιακή φυσική).

Οι Λορεντζιανές σκουληκότρυπες είναι ουσιαστικά οι συντομότεροι δρόμοι μέσω του χώρου και του χρόνου. Μελετώνται κυρίως από τους εμπειρογνώμονες στη βαρύτητα του Einstein, και εάν υπάρχουν στην πραγματική ζωή θα ήταν περισσότερο-ή-λιγότερο παρόμοιες με τη σκουληκότρυπα στο Star Trek: Deep Space 9. (Αλλά να θυμηθείτε, ότι η ταινία είναι ακριβώς για ψυχαγωγία, έτσι μην προσπαθείτε να εξαγάγεται λεπτομερή φυσική από το DS9. Στην καλύτερη περίπτωση θα σας δώσει μια ασαφή γενική ιδέα για το τι κάνει).Οι καλές ειδήσεις για τις Λορεντζιανές σκουληκότρυπες είναι ότι, μετά από περίπου δέκα πέντε έτη σκληρής εργασίας, δεν μπορούμε να αποδείξουμε ότι δεν υπάρχουν.

Οι κακές ειδήσεις είναι ότι είναι πολύ παράξενα αντικείμενα: Εάν υπάρχουν χρειάζονται μεγάλα ποσά αρνητικής μάζας για να κρατηθούν ανοικτές και να εμποδιστούν από την κατάρρευση. (προσοχή η αρνητική μάζα δεν είναι αντι-ύλη, είναι μια περιοχή όπου η ενέργεια του κόσμου είναι μικρότερη από αυτή του συνηθισμένου κενού -σίγουρα παράξενης ουσίας). Μπορούμε να πάρουμε μικρά ποσά αρνητικής ενέργειας στο εργαστήριο (με το φαινόμενο Casimir), αλλά δεν μπορούμε να πάρουμε με τις παρούσες τεχνολογίες, μεγάλα ποσά αρνητικής ενέργειας, τέτοια που απαιτούνται για να κρατήσουμε σε ένα κανονικό μέγεθος την Λορεντζιανή σκουληκότρυπα. (Άστε που μπορούν να υπάρχουν βαθιά ζητήματα της αρχής που αποτρέπει από εμας να συλλέξουμε πολλή αρνητική ενέργεια σε μια θέση.)

Οι Ευκλείδιες σκουληκότρυπες είναι ακόμα πιό παράξενες: ζουν στο "φανταστικό χρόνο" και είναι πραγματικά εικονικές κβαντικές μηχανικές διαδικασίες. Αυτές οι Ευκλείδιες σκουληκότρυπες είναι ενδιαφέρουσες κυρίως στους φυσικούς σωματιδίων (θεωρητικοί κβαντικών πεδίων). Δεν μπορείτε να τους δώσετε μια συμπαθητική κλασσική ερμηνεία με όρους της κλασσικής βαρύτητας πεδίου, και δυστυχώς πρέπει να ξέρετε πολλή κβαντική φυσική για να εκτιμήσετε ακόμη και τις βασικές ιδιότητές τους.

Η ιστορία τους

Οι πρώτες σκουληκότρυπες βρέθηκαν με τη μελέτη της μαθηματικής λύσης για τις μαύρες τρύπες. Εκεί διαπιστώθηκε ότι η γεωμετρική ερμηνεία της λύσης αυτής έμοιαζε με το σχήμα δύο μαύρων οπών (δύο στομάτων) που συνδέθηκαν με έναν "λαιμό" (γνωστή ως γέφυρα Einstein-Rosen). λαιμός είναι ένα δυναμικό αντικείμενοου συνδέεται με τις δύο τρύπες που πιάνονται εξαιρετικά γρήγορα με μια στενή σύνδεση μεταξύ τους.

Τι ακριβώς προκαλεί όμως μια μαύρη τρύπα στο χωροχρόνο; Η Σχετικότητα προβλέπει ότι το κέντρο μιας μαύρης τρύπας είναι ένα σημείο άπειρης πυκνότητας (μια χωροχρονική ανωμαλία) όπου οι συνηθισμένοι νόμοι της Φυσικής δεν ισχύουν πλέον. Ο χρόνος, ο χώρος, η ύλη και η ενέργεια δεν έχουν στην περιοχή μιας ανωμαλίας καλά καθορισμένο νόημα. Οι εξισώσεις του Einstein δείχνουν ότι μια τέτοια ανωμαλία δεν προκαλεί απλά μια λακκούβα στο φανταστικό επίπεδο φύλλο του χωροχρόνου, αλλά δημιουργεί ένα τούνελ που τρυπάει το επίπεδο φύλλο και στιγμιαία μας συνδέει με την άλλη του πλευρά. Που βρίσκεται η άλλη του πλευρά;

Μπορεί να βρίσκεται κάπου αλλού στο χωροχρόνο, είτε στο παρελθόν είτε στο μέλλον ή ακόμη να βρίσκεται και σε ένα άλλο Σύμπαν. Υποτίθεται ότι στα μυθιστορήματα οι "Κυρίαρχοι του Χρόνου" είναι εκείνοι που πρώτοι κατάφεραν να τιθασεύσουν τη δύναμη των μαύρων οπών για να αρχίσουν τα πειράματά τους με το ταξίδι στο χρόνο. Αν μπορούσατε να περάσετε ένα διαστημόπλοιο μέσα από ένα τέτοιο τούνελ ή αλλιώς σκουληκότρυπα όπως λέγεται, θα είχατε ανακαλύψει το μυστικό των ταξιδιών στο χρόνο. Κάτι τέτοιο είναι φυσικά αδύνατο με την παρούσα τεχνολογία αλλά στο μέλλον ποιος ξέρει;

Οι θεωρητικοί έχουν βρεί από τότε κι άλλες λύσεις σκουληκότρυπας. Αυτές οι λύσεις συνδέουν διάφορες γεωμετρικές μορφές σε καθένα στόμιο της σκουληκότρυπας. Μια καταπληκτική πτυχή της σκουληκότρυπας είναι ότι επειδή μπορούν να συμπεριφερθούν ως ο "συντομότερος δρόμος" του χωρόχρονου, αυτές πρέπει να επιτρέπουν το χρονικό ταξίδι προς τα πίσω. Αυτή η ιδιότητα υπονοεί ότι αν μπορούσαμε να ταξιδεψουμε γρηγορότερα από το φως, θα μπορούσαμε να επικοινωνήσουμε με το παρελθόν.

Είναι βέβαια περιτό να λεχθεί, ότι αυτή ακριβώς η δυνατότητα είναι που προκαλεί διαταραχές. Το ταξίδι στο χρόνο θα επέτρεπε ποικίλες παράδοξες καταστάσεις, όπως να επιστρέψετε στο παρελθόν και να σκοτώσετε τον παππού σας προτού ο πατέρας σας γεννηθεί (το παράδοξο των παππούδων). Η ερώτηση που προκύπτει τώρα είναι εάν θα ήταν δυνατό να κατασκευαστεί πραγματικά μια σκουληκότρυπα και κινώντας την κατά τέτοιο τρόπο ώστε να γινόταν μια χρησιμοποιήσιμη χρονική μηχανή.

Το ενδιαφέρον όμως για τέτοιες λύσεις σκουληκότρυπας στη Γενική Σχετικότητα υποκινήθηκε όταν εξέτασε ο Michael Morris και o Kip Thorne του Τεχνολογικού ιδρύματος της Καλιφόρνιας τις γενικές ιδιότητες που είναι απαραίτητες για μια σκουληκότρυπα για να παραμείνει ανοικτή. Διαπίστωσαν ότι η γεωμετρία μιας σκουληκότρυπας είναι εγγενώς ασταθής. Και ότι άν μια σκουληκότρυπα είναι στατική και αμετάβλητη στο χρόνο, τότε πρέπει να περιέχει "εξωτική" ύλη. Τέτοια ύλη έχει αρνητική ενεργειακή πυκνότητα και μια μεγάλη αρητική πίεση -- μεγαλύτερη σε μέγεθος από την ενεργειακή πυκνόηα. Τέτοια ύλη καλείται "εξωτική" καθώς αυτή μοιάζει πολύ λίγο με όλες τις μορφές της γνωστής ύλης. Όλες οι μορφές της ύλης γνωστές στους φυσικούς και τους χημικούς έχουν θετική ενεργειακή πυκνότητα (ή, ισοδύναμα,  θετική μάζα), και πιέσεις ή εντάσεις που είναι πάντα μικρότερες από την ενεργειακή πυκνότητα σε μέγεθος. Σε μια τεντωμένη λαστιχένια ζώνη, παραδείγματος χάριν, η πυκνότητα είναι 1014 μεγαλύτερη από την τάση.

Η μια πιθανή πηγή "εξωτικής" ύλης που είναι γνωστή στη θεωρητική φυσική, βρίσκεται στη συμπεριφορά ορισμένων κενών καταστάσεων στην κβαντική θεωρία πεδίων. Δηλαδή οι κβαντικές διακυμάνσεις σε διάφορα πεδία να είναι σε θέση να έχουν αρνητική ενεργειακή πυκνότητα. Σε αυτή τη δυνατότητα εστιάζεται η θεωρητική έρευνας που περιλαμβάνει σκουληκότρυπες. Τέτοια έρευνα έχει δείξει ότι είναι δύσκολο να χρησιμοποιηθούν τα κβαντικά αποτελέσματα για να ανοίξει μια σκουληκότρυπα πολύ μεγαλύτερη από το χαρακτηριστικό μήκος που συνδέεται με την κβαντική βαρύτητα, γνωστό ως μήκος Planck (περίπου10 -33 εκατοστόμετρα). Εάν η σκουληκότρυπα δεν ήταν πολύ μεγαλύτερη από αυτό το μέγεθος, τότε όχι μόνο θα ήταν άχρηστη για τη μεταφορά των χωροδιαστημοπλοίων, αλλά θα απαιτούταν βαντική βαρύτητα για να περιγράψει την τρύπα.

Ο Stephen Hawking υπέθεσε ότι ενώ οι σκουληκότρυπες μπορούν να δημιουργηθούν, δεν μπορούν να χρησιμοποιηθούν για το χρονικό ταξίδι. Ακόμη και η εξωτική ύλη που σταθεροποιεί την σκουληκότρυπα ενάντια στις αστάθειές της, υποστήριξε, αν εισαχθεί ένα τέτοιο σωματίδιο ή ακόμη και ένα φωτόνιο μέσα σε αυτή θα την αποσταθεροποιήσει αρκετά γρήγορα ώστε να αποτρέψει τη χρήση της. Αυτό το θέμα είναι γνωστό ως η υπόθεση χρονικής προστασίας. Σύμφωνα με αυτήν την υπόθεση, τα κβαντικά αποτελέσματα θα συνωμοτήσουν ώστε να αποτρέψουν αποτελεσματικά το χρονικό ταξίδι ακόμα και όταν μοιάζει ότι μπορεί να γίνει με την κλασσική φυσική.

Για τους σκοπούς της επιστημονικής φαντασίας, συνήθως υποτίθεται ότι μία χωροχρονική σκουληκότρυπα  αντιπροσωπεύει τον πιο σύντομο δρόμο ότι με το ταξίδι μιας μικρής απόστασης μέσω της σήραγγας-σκουληκότρυπας, θα καταλήξετε σε έναν προορισμό που θα μπορούσε να είναι έτη φωτός μακριά μέσω του συμβατικού χώρου. Από την άποψη της θεωρητικής φυσικής των σκουληκότρυπων, εντούτοις, δεν υπάρχει κανένας ιδιαίτερος λόγος για τον οποίο η απόσταση πρέπει να είναι πιό σύντομη, μπορεί μέσω της σκουληκότρυπας να είναι η μακρύτερη διαδρομή.

Οι σκουληκότρυπες είναι συνήθως μια μεγάλη θεωρητική διασκέδαση, και είναι φαινομενικά οι έγκυρες λύσεις των εξισώσεων του Einstein. Δεν υπάρχει, εντούτοις, κανένα πειραματικό στοιχείο για αυτές.

Πηγή: The Unknowns