Cestovanie v čase iba do budúcnosti? Fyzik vysvetlil, prečo sa do minulosti zrejme nevrátime

Prečo by sme sa nemohli vrátiť do minulosti?

Hongsheng Zhang z Univerzity v Jinane v Číne sa vo svojom výskume zameral na otázku, či geometria časopriestoru umožňuje návrat do vlastnej minulosti. Ako informoval portál Euronews, jeho práca naznačuje, že v širokej skupine teoretických modelov vesmíru je takéto cestovanie vylúčené.

Fyzik svoj argument postavil na vlastnostiach svetla a časopriestoru. Podľa jeho výpočtov sa v určitých podmienkach dá časopriestor pomyselne rozdeliť na vrstvy, po ktorých sa môže šíriť svetlo. Každý objekt pohybujúci sa pomalšie ako svetlo pritom musí týmito vrstvami prechádzať rovnakým smerom.

Princíp možno prirovnať k schodisku, po ktorom sa dá stúpať iba nahor. Ak človek nemôže zostúpiť na nižší schod, nedokáže sa ani vrátiť do bodu, z ktorého vyrazil.

„Svetlo sa nikdy nemôže uberať bokom voči smeru cestovateľa v čase,“ vysvetlil Zhang.

Podľa fyzika však nejde o definitívne vylúčenie všetkých foriem cestovania v čase. Výskum sa sústreďuje predovšetkým na to, za akých okolností samotná štruktúra časopriestoru bráni návratu do minulosti.

„Moja štúdia kladie užšiu otázku: kedy časopriestor takúto slučku umožňuje a kedy ju samotná geometria zakazuje?“ povedal Zhang pre Euronews Next.

Einsteinova teória pripúšťa aj zvláštne výnimky

Vedci používajú pre teoretické cesty umožňujúce návrat do vlastnej minulosti pojem uzavreté časupodobné krivky. Ide o trajektórie, pri ktorých by sa cestovateľ pohyboval časopriestorom a napokon sa dostal späť do rovnakého okamihu, z ktorého vyrazil.

„Predstavte si, že by ste si chceli potriasť rukou so svojím mladším ja. Na to by ste potrebovali cestu cez časopriestor, ktorá sa uzatvára do slučky bez toho, aby ste kedykoľvek prekročili rýchlosť svetla,“ priblížil Zhang.

Einsteinove rovnice všeobecnej relativity pritom existenciu takýchto dráh v niektorých teoretických situáciách pripúšťajú. Jedným z príkladov je vnútro rotujúcej čiernej diery.

Zhangov výskum, ktorý bol predložený na odborné posúdenie, však ukazuje, že na obídenie jeho matematického obmedzenia by museli existovať osobitné podmienky. Upozorňuje na dve možnosti.

Prvou možnosťou je extrémne zakrivenie časopriestoru

Jedným zo spôsobov, ako by sa obmedzenie mohlo obísť, je takzvané skrútenie svetelných dráh.

Za bežných okolností si možno predstaviť svetelné lúče ako dráhy, ktoré umožňujú vytvoriť súvislé vrstvy časopriestoru. Ak sa však tieto dráhy začnú vzájomne stáčať podobne ako vlákna lana, takéto usporiadanie už nemusí byť možné.

Práve podobné vlastnosti predpokladajú teoretické modely oblastí vnútri rotujúcich čiernych dier. Rotujúca hmota podľa Einsteinovej teórie ovplyvňuje okolitý priestor aj čas. V extrémnych podmienkach tak môže dôjsť k situácii, keď sa časové dráhy uzatvárajú do slučiek.

Cestovateľovi by pritom čas na vlastných hodinách plynul normálne dopredu, hoci by sa podľa príslušného matematického modelu mohol vrátiť do pôvodného okamihu.

Existenciu takýchto slučiek v matematickom opise rotujúcich čiernych dier ukázal už v roku 1968 fyzik Brandon Carter.

Zhang však upozorňuje, že samotné skrútenie svetelných dráh ešte neznamená, že cestovanie do minulosti je možné.

„Skrútenie samo o sebe nevytvára uzavretú krivku. Len vyvracia moju argumentáciu,“ vysvetlil. Dodal, že podobné skrútenie sa vo vesmíre vyskytuje bežne a podľa súčasných poznatkov nepredstavuje nič nebezpečné.

Prečítajte si tiež

Slovensko môže mať prvú astronautku. Musilová prezradila detaily pripravovanej misie

Rozhodovať môže aj samotný tvar vesmíru

Druhá možnosť súvisí s topológiou, teda s celkovým usporiadaním a prepojením priestoru.

Na jej pochopenie opäť pomáha predstava schodiska. Človek by mohol neustále stúpať nahor, no ak by bolo schodisko zvláštne prepojené, jeho najvyšší schod by ho napokon priviedol späť na začiatok.

Podobným princípom sa inšpirujú niektoré teoretické návrhy strojov času vrátane modelov využívajúcich červie diery. Tie by mohli za určitých predpokladov vytvoriť spojenie medzi rôznymi miestami alebo okamihmi časopriestoru.

Podľa Zhanga je práve topológia jednou z najzaujímavejších možností, ktoré by mohli obísť obmedzenia vyplývajúce z jeho výpočtov.

„Medzera, ktorá by mohla mať význam, je topológia, a práve tá vyzerá najmenej pravdepodobne, že by vznikla bez zámerného technického riešenia,“ uviedol fyzik.

Neznamená to však, že vedci poznajú spôsob, ako takúto štruktúru vytvoriť alebo využiť na skutočné cestovanie do minulosti.

Do budúcnosti už podľa fyziky cestovať vieme

Kým návrat do minulosti zostáva predmetom teoretických úvah, cestovanie do budúcnosti má oporu v experimentálne overenej fyzike.

Einsteinova teória relativity opisuje jav, pri ktorom čas plynie rôznou rýchlosťou v závislosti od pohybu a gravitácie. Ak sa človek pohybuje veľmi vysokou rýchlosťou alebo sa nachádza v odlišných gravitačných podmienkach, jeho hodiny môžu v porovnaní s hodinami iného pozorovateľa ukazovať rozdielny čas.

Tento jav sa označuje ako dilatácia času.

Praktickým príkladom sú astronauti na Medzinárodnej vesmírnej stanici. Podľa Európskej vesmírnej agentúry sú astronauti po šiestich mesiacoch na stanici približne o päť tisícin sekundy mladší, než by boli, keby zostali na Zemi.

Ide síce o nepatrný rozdiel, no ukazuje, že čas nemusí všetkým pozorovateľom plynúť rovnako.

Zhang preto zdôrazňuje, že jeho práca nemá byť chápaná ako definitívny dôkaz nemožnosti akéhokoľvek cestovania v čase.

„Toto nie je tvrdenie, že cestovanie v čase je nemožné,“ upozornil.

Jeho výskum skôr pomáha určiť, aké vlastnosti musí mať časopriestor, aby umožňoval alebo naopak vylučoval návrat do minulosti. Možnosť vytvoriť skutočný stroj času tak zostáva otvorenou teoretickou otázkou.