Τι να διαβάσετε: Σύντομες απαντήσεις σε μεγάλες ερωτήσεις είναι το τελευταίο βιβλίο του Στίβεν Χόκινγκ

2024 Συγγραφέας: Malcolm Clapton | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2023-12-17 03:52

Ένα απόσπασμα από το έργο του μεγάλου επιστήμονα για το αν είναι εφικτό το ταξίδι στο χρόνο.

Στενά συνδεδεμένη με το ταξίδι στο χρόνο είναι η ικανότητα γρήγορης μετακίνησης από το ένα σημείο του διαστήματος στο άλλο. Όπως είπα νωρίτερα, ο Αϊνστάιν έδειξε ότι θα απαιτούνταν απείρως ισχυρή ώθηση αεριωθουμένων για να επιταχύνει ένα διαστημόπλοιο σε ταχύτητα σχεδόν φωτός. Έτσι, ο μόνος τρόπος για να μετακινηθείτε από το ένα μέρος του Γαλαξία στο άλλο σε εύλογο χρονικό διάστημα είναι να μπορέσετε να διπλώσετε τον χωροχρόνο με τέτοιο τρόπο ώστε να σχηματιστεί ένας μικρός σωλήνας, ή «σκουληκότρυπα». Μπορεί να συνδέσει δύο μέρη του Γαλαξία και να λειτουργήσει ως η συντομότερη διαδρομή μεταξύ τους. μπορείς να πετάς πέρα δώθε και να πιάνεις όλους τους φίλους σου ζωντανούς. Τέτοιες «σκουληκότρυπες» θεωρήθηκαν σοβαρά ως ευκαιρία που είχε ο πολιτισμός του μέλλοντος. Εάν καταφέρετε να μετακινηθείτε από το ένα μέρος του Γαλαξία στο άλλο σε μερικές εβδομάδες, τότε μπορείτε να επιστρέψετε μέσα από μια άλλη «τρύπα» - την ίδια στιγμή πριν βγείτε στο δρόμο. Επίσης, τίποτα δεν θα σας εμποδίσει να ταξιδέψετε προς τα εμπρός και να επιστρέψετε στο παρελθόν μέσω μιας «σκουληκότρυπας» εάν και τα δύο άκρα της κινούνται το ένα σχετικά με το άλλο.

Μπορούμε να πούμε ότι για να δημιουργηθεί μια «σκουληκότρυπα», είναι απαραίτητο να κάμψουμε τον χωροχρόνο προς την αντίθετη κατεύθυνση από αυτή στην οποία τον λυγίζει η συνηθισμένη ύλη. Η συνηθισμένη ύλη κάμπτει τον χωροχρόνο προς τον εαυτό της, όπως η επιφάνεια της Γης. Αλλά η δημιουργία μιας «σκουληκότρυπας» απαιτεί ύλη που λυγίζει τον χωροχρόνο προς την αντίθετη κατεύθυνση, όπως η επιφάνεια μιας σέλας. Το ίδιο ισχύει για οποιαδήποτε άλλη καμπυλότητα του χωροχρόνου για να ταξιδέψει στο παρελθόν, εκτός αν το σύμπαν είναι τόσο κυρτό που έχει ήδη δυνατότητες ταξιδιού στο χρόνο. Μόνο σε αυτή την περίπτωση θα χρειαστείτε ύλη με αρνητική μάζα και αρνητική ενεργειακή πυκνότητα.

Η ενέργεια είναι σαν το χρήμα. Εάν έχετε θετικό υπόλοιπο στην τράπεζα, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε τα χρήματα με όποιον τρόπο θέλετε. Ωστόσο, σύμφωνα με τους κλασικούς νόμους, που μέχρι πρόσφατα θεωρούνταν αμετάβλητοι, δεν επιτρέπεται η υπερανάληψη κατά τη χρήση ενέργειας.

Οι κλασικοί νόμοι μας καθιστούν αδύνατο να κάμψουμε το σύμπαν έτσι ώστε να γίνει δυνατό το ταξίδι στο χρόνο. Αλλά οι κλασικοί νόμοι διαψεύδονται από την κβαντική θεωρία - η δεύτερη μετά τη γενική θεωρία της σχετικότητας, τη μεγάλη πνευματική επανάσταση στην κατανόησή μας για το Σύμπαν. Η κβαντική θεωρία είναι πιο ευέλικτη και επιτρέπει την υπερανάληψη σε ορισμένες περιπτώσεις. Ωστόσο, η τράπεζα πρέπει να είναι αρκετά ευγενική μαζί μας. Με άλλα λόγια, η κβαντική θεωρία επιτρέπει μια αρνητική πυκνότητα ενέργειας σε ορισμένα σημεία, εάν παρέχετε μια θετική πυκνότητα σε άλλα.

Η κβαντική θεωρία επιτρέπει την αρνητική πυκνότητα ενέργειας επειδή βασίζεται στην αρχή της αβεβαιότητας. Και υποστηρίζει ότι ορισμένα χαρακτηριστικά, όπως η θέση και η ταχύτητα ενός σωματιδίου, δεν μπορούν να έχουν ταυτόχρονα ακριβώς μετρημένες τιμές. Όσο ακριβέστερα προσδιορίζεται η θέση του σωματιδίου, τόσο μεγαλύτερη είναι η αβεβαιότητα για την ταχύτητά του και αντίστροφα. Η αρχή της αβεβαιότητας ισχύει επίσης για πεδία - για παράδειγμα, σε ηλεκτρομαγνητικό ή βαρυτικό πεδίο. Υποστηρίζει ότι αυτά τα πεδία δεν μπορούν να έχουν μηδενική τιμή ακόμη και όταν πιστεύουμε ότι υπάρχει κενός χώρος. Το γεγονός είναι ότι εάν οι τιμές τους είναι ίσες με μηδέν, τότε αυτό σημαίνει ότι πρέπει να έχουν μια καλά καθορισμένη θέση, ίση με μηδέν, και μια καλά καθορισμένη ταχύτητα, ίση με μηδέν. Και αυτό είναι αντίθετο με την αρχή της αβεβαιότητας. Αυτό σημαίνει ότι τα πεδία πρέπει να έχουν κάποια ελάχιστη διακύμανση. Μπορεί κανείς να φανταστεί τις λεγόμενες διακυμάνσεις του κενού με τη μορφή ζευγών σωματιδίων και αντισωματιδίων που προκύπτουν ξαφνικά, χωρίζονται, μετά συγχωνεύονται ξανά και εκμηδενίζονται, αλληλοεξουδετερώνοντας.

Τέτοια ζεύγη σωματιδίων - αντισωματιδίων θεωρούνται εικονικά, γιατί δεν μπορούν να ανιχνευθούν άμεσα με χρήση ανιχνευτή σωματιδίων. Αλλά μπορεί να παρατηρηθεί μια έμμεση επίδραση. Για αυτό, χρησιμοποιείται το λεγόμενο φαινόμενο Casimir. Προσπαθήστε να φανταστείτε δύο παράλληλες μεταλλικές πλάκες σε μικρή απόσταση η μία από την άλλη. Οι πλάκες λειτουργούν ως καθρέφτες για εικονικά σωματίδια και αντισωματίδια. Αυτό σημαίνει ότι ο χώρος μεταξύ των πλακών μοιάζει με σωλήνα οργάνου, μόνο που μεταδίδει φωτεινά κύματα συγκεκριμένης συχνότητας συντονισμού. Ως αποτέλεσμα, αποδεικνύεται ότι συμβαίνει ένα ορισμένο ποσό κβαντικών διακυμάνσεων μεταξύ των πλακών, διαφορετικό από αυτό που συμβαίνει πίσω από αυτές, όπου αυτές οι διακυμάνσεις μπορεί να έχουν οποιοδήποτε μήκος κύματος. Η διαφορά στον αριθμό των εικονικών σωματιδίων μεταξύ των πλακών και του εξωτερικού σημαίνει ότι οι πλάκες βρίσκονται υπό μεγαλύτερη πίεση στη μία πλευρά παρά στην άλλη. Εμφανίζεται μια μικρή δύναμη, η οποία φέρνει τις πλάκες πιο κοντά η μία στην άλλη. Αυτή η δύναμη μπορεί να μετρηθεί πειραματικά. Έτσι τα εικονικά σωματίδια υπάρχουν στην πραγματικότητα και έχουν πραγματικό αποτέλεσμα.

Δεδομένου ότι υπάρχουν λιγότερα εικονικά σωματίδια, ή κβαντικές διακυμάνσεις στο κενό, μεταξύ των πλακών, η ενεργειακή πυκνότητα είναι επίσης χαμηλότερη εδώ από ό,τι στον περιβάλλοντα χώρο. Αλλά η ενεργειακή πυκνότητα του κενού χώρου σε μεγάλη απόσταση από τις πλάκες πρέπει να είναι ίση με μηδέν. Διαφορετικά, ο χωροχρόνος θα είναι καμπύλος και το Σύμπαν δεν θα είναι τελείως επίπεδο. Αυτό σημαίνει ότι η ενεργειακή πυκνότητα στην περιοχή μεταξύ των πλακών πρέπει να είναι αρνητική.

Η πειραματικά αποδεδειγμένη εκτροπή του φωτός δείχνει ότι ο χωροχρόνος είναι καμπύλος και το φαινόμενο Casimir επιβεβαιώνει ότι η καμπυλότητα μπορεί να είναι αρνητική. Και μπορεί να φαίνεται ότι καθώς η επιστήμη και η τεχνολογία αναπτύσσονται, θα είμαστε σε θέση να δημιουργήσουμε «σκουληκότρυπες» ή να λυγίσουμε τον χώρο και τον χρόνο με κάποιον άλλο τρόπο, προκειμένου να μπορέσουμε να ταξιδέψουμε στο παρελθόν. Αλλά σε αυτή την περίπτωση, αναπόφευκτα προκύπτουν μια σειρά από ερωτήματα και προβλήματα.

Για παράδειγμα: εάν το ταξίδι στο χρόνο καταστεί δυνατό στο μέλλον, γιατί κανείς δεν μας επέστρεψε από το μέλλον και δεν μας είπε πώς να το κάνουμε.

Ακόμα κι αν υπάρχουν καλοί λόγοι για να μας κρατήσουν στο σκοτάδι, είναι εγγενώς δύσκολο για τους ανθρώπους να πιστέψουν ότι κανείς δεν θέλει να εμφανιστεί και να αποκαλύψει σε εμάς τους φτωχούς οπισθοδρομικούς αγρότες το μυστικό του ταξιδιού στο χρόνο. Φυσικά, κάποιοι υποστηρίζουν ότι μας επισκέπτονται ήδη επισκέπτες από το μέλλον - πετούν με UFO και οι κυβερνήσεις εμπλέκονται σε μια γιγάντια συνωμοσία για να καλύψουν αυτά τα γεγονότα προκειμένου να χρησιμοποιήσουν την επιστημονική γνώση που έχουν μαζί τους οι επισκέπτες. Μπορώ να πω μόνο ένα πράγμα: αν οι κυβερνήσεις κρύβουν κάτι, δεν είναι ακόμα σε θέση να χρησιμοποιήσουν τις χρήσιμες πληροφορίες που λαμβάνουν από εξωγήινους. Είμαι πολύ δύσπιστος για τη «θεωρία συνωμοσίας» και βρίσκω πιο εύλογη τη «θεωρία του χάους». Οι αναφορές UFO δεν μπορούν να σχετίζονται αποκλειστικά με εξωγήινους γιατί είναι αμοιβαία αντιφατικές. Αλλά αν παραδεχτούμε ότι ορισμένες από αυτές τις παρατηρήσεις είναι απλώς λάθη ή παραισθήσεις, δεν είναι πιο λογικό να παραδεχτούμε ότι είναι, παρά να πιστέψουμε ότι μας επισκέπτονται επισκέπτες από το μέλλον ή από άλλο μέρος του Γαλαξία; Εάν αυτοί οι επισκέπτες θέλουν πραγματικά να αποικίσουν τη Γη ή να μας προειδοποιήσουν για κάποιου είδους κίνδυνο, τότε είναι εξαιρετικά αναποτελεσματικοί.

Υπάρχει τρόπος να συμβιβάσουμε την ιδέα του ταξιδιού στο χρόνο με το γεγονός ότι δεν έχουμε συναντήσει ποτέ επισκέπτες από το μέλλον. Μπορούμε να πούμε ότι τέτοια ταξίδια θα γίνουν δυνατά μόνο στο μέλλον. Ο χωροχρόνος του παρελθόντος μας είναι σταθερός γιατί τον παρατηρήσαμε και είδαμε ότι δεν ήταν αρκετά κυρτός για να μπορέσουμε να ταξιδέψουμε πίσω στο χρόνο. Και το μέλλον είναι ανοιχτό, οπότε κάποια μέρα θα μάθουμε να λυγίζουμε τον χωροχρόνο και να έχουμε την ευκαιρία να ταξιδέψουμε στο χρόνο. Επειδή όμως θα μπορούμε να κάμπτουμε τον χωροχρόνο μόνο στο μέλλον, δεν θα μπορούμε να επιστρέψουμε από αυτόν στο παρόν μας ή ακόμα και νωρίτερα.

Μια τέτοια εικόνα μπορεί κάλλιστα να εξηγήσει γιατί δεν βιώνουμε εισροή τουριστών από το μέλλον. Αλλά εξακολουθεί να αφήνει περιθώρια για πολλά παράδοξα. Ας υποθέσουμε ότι υπάρχει μια ευκαιρία να πετάξετε σε ένα διαστημόπλοιο και να επιστρέψετε πριν από την έναρξη της πτήσης. Τι θα σας εμποδίσει να πυροδοτήσετε έναν πύραυλο στο σημείο εκτόξευσης και έτσι να αποκλείσετε την πιθανότητα μιας τέτοιας πτήσης για τον εαυτό σας; Υπάρχουν και άλλες όχι λιγότερο παράδοξες εκδοχές: για παράδειγμα, να γυρίσεις τον χρόνο πίσω και να σκοτώσεις τους γονείς σου πριν γεννηθείς. Υπάρχουν δύο πιθανές λύσεις σε αυτό.

Ένα πράγμα θα ονόμαζα συνεπή ιστορική προσέγγιση. Σε αυτή την περίπτωση, μπορεί κανείς να βρει μια συνεπή λύση στις φυσικές εξισώσεις - παρόλο που ο χωροχρόνος είναι καμπύλος στο βαθμό που είναι δυνατό να ταξιδέψει στο παρελθόν. Από αυτή την άποψη, δεν μπορείτε να προετοιμάσετε έναν πύραυλο για ταξίδι στο παρελθόν εάν δεν έχετε επιστρέψει σε αυτόν και δεν έχετε καταφέρει να ανατινάξετε την εξέδρα εκτόξευσης. Αυτή είναι μια διαδοχική εικόνα, αλλά λέει ότι είμαστε απόλυτα αποφασισμένοι: δεν μπορούμε να αλλάξουμε τις σκέψεις μας. Αυτό είναι πάρα πολύ για την ελεύθερη βούληση.

Μια άλλη λύση την ονομάζω προσέγγιση εναλλακτικής ιστορίας. Υποστηρίχτηκε από τον φυσικό Ντέιβιντ Ντόιτς και πιθανότατα εννοούνταν από τους δημιουργούς του Επιστροφή στο Μέλλον. Με αυτήν την προσέγγιση, σε μια εναλλακτική ιστορία δεν θα υπάρχει επιστροφή από το μέλλον πριν από την εκτόξευση του πυραύλου και, κατά συνέπεια, δεν θα υπάρχει καμία ευκαιρία να εκραγεί. Όταν όμως ο ταξιδιώτης επιστρέφει από το μέλλον, βρίσκεται σε μια άλλη εναλλακτική ιστορία. Σε αυτό, η ανθρώπινη φυλή κάνει απίστευτες προσπάθειες για να φτιάξει ένα διαστημόπλοιο, αλλά πριν ξεκινήσει από ένα άλλο μέρος του Γαλαξία, εμφανίζεται ένα παρόμοιο πλοίο και καταστρέφει το κατασκευασμένο.

Ο David Deutsch προτιμά μια εναλλακτική ιστορική προσέγγιση από την έννοια του πλήθους των ιστοριών, που προτάθηκε από τον φυσικό Richard Feynman. Η ιδέα του είναι ότι, σύμφωνα με την κβαντική θεωρία, το σύμπαν δεν έχει μοναδική και μοναδική ιστορία.

Υπάρχουν όλες οι πιθανές ιστορίες στο Σύμπαν, η καθεμία με τον δικό της βαθμό πιθανότητας.

Θα πρέπει να υπάρχει μια πιθανότητα μιας ιστορίας στην οποία υπάρχει μια σταθερή ειρήνη στη Μέση Ανατολή, αλλά η πιθανότητα μιας τέτοιας ιστορίας είναι πιθανότατα χαμηλή.

Σε ορισμένες ιστορίες, ο χωροχρόνος είναι παραμορφωμένος έτσι ώστε αντικείμενα όπως οι πύραυλοι να μπορούν να επιστρέψουν στο παρελθόν τους. Αλλά κάθε ιστορία είναι αναπόσπαστη και αυτάρκης, περιγράφοντας όχι μόνο τον καμπύλο χωροχρόνο, αλλά και όλα τα αντικείμενα σε αυτόν. Επομένως, ο πύραυλος, επιστρέφοντας, δεν μπορεί να μπει σε άλλη εναλλακτική ιστορία. Παραμένει στην ίδια ιστορία, η οποία πρέπει να είναι αυτοσυνεπής. Και εγώ, σε αντίθεση με την Deutsch, πιστεύω ότι η ιδέα μιας πληθώρας ιστοριών λειτουργεί υπέρ μιας συνεπούς ιστορικής και όχι μιας εναλλακτικής ιστορικής προσέγγισης.

Προφανώς, δεν είμαστε σε θέση να εγκαταλείψουμε τη συνεπή ιστορική εικόνα. Ωστόσο, αυτό μπορεί να μην αντιμετωπίσει τα ζητήματα του ντετερμινισμού και της ελεύθερης βούλησης, εάν υπάρχει πολύ μικρή πιθανότητα ιστοριών στις οποίες ο χωροχρόνος είναι καμπύλος, έτσι ώστε το ταξίδι στο χρόνο να είναι δυνατό πέρα από τη μακροσκοπική κλίμακα. Αυτό το ονομάζω υπόθεση ασφάλειας χρονολογίας: οι νόμοι της φυσικής έχουν σχεδιαστεί για να εμποδίζουν το ταξίδι στο χρόνο σε μακροσκοπικό επίπεδο.

Φαίνεται ότι αν ο χωροχρόνος είναι σχεδόν αρκετά καμπύλος ώστε να επιτρέπει το ταξίδι στο παρελθόν, τότε τα εικονικά σωματίδια μπορούν να γίνουν σχεδόν πραγματικά σωματίδια που κινούνται κατά μήκος κλειστών τροχιών. Η πυκνότητα των εικονικών σωματιδίων και η ενέργειά τους αυξάνεται σημαντικά, πράγμα που σημαίνει ότι η πιθανότητα τέτοιων ιστοριών είναι πολύ μικρή. Αν και αυτό γίνεται παρόμοιο με τις δραστηριότητες μιας υπηρεσίας χρονολογικής προστασίας που επιδιώκει να διατηρήσει τον κόσμο για τους ιστορικούς. Όμως το θέμα της καμπυλότητας του χώρου και του χρόνου είναι ακόμα στα σπάργανα. Σύμφωνα με μια ενοποιητική μορφή της θεωρίας χορδών γνωστή ως M-θεωρία, την οποία έχουμε μεγάλες ελπίδες για την ένωση της γενικής σχετικότητας και της κβαντικής θεωρίας, ο χωροχρόνος πρέπει να έχει έντεκα διαστάσεις, όχι τις τέσσερις που βιώνουμε.

Η ουσία είναι ότι επτά από αυτές τις έντεκα διαστάσεις τυλίγονται σε έναν τόσο μικρό χώρο που δεν το παρατηρούμε. Από την άλλη πλευρά, οι υπόλοιπες τέσσερις διαστάσεις είναι πρακτικά επίπεδες και αντιπροσωπεύουν αυτό που ονομάζουμε χωροχρόνο. Εάν αυτή η εικόνα είναι σωστή, τότε θα πρέπει να είναι δυνατή η σύνδεση των τεσσάρων επίπεδων διαστάσεων με τις υπόλοιπες επτά πολύ καμπύλες ή παραμορφωμένες διαστάσεις. Τι θα προκύψει από αυτό, δεν γνωρίζουμε ακόμη. Όμως οι ευκαιρίες είναι συναρπαστικές.

Εν κατακλείδι, θα πω το εξής.

Οι σύγχρονες ιδέες μας δεν αποκλείουν τη δυνατότητα γρήγορου διαστημικού ταξιδιού και επιστροφής στο παρελθόν. Αυτό μπορεί να δημιουργήσει τεράστια λογικά προβλήματα, οπότε ας ελπίσουμε ότι υπάρχει κάποιο είδος Χρονολογικής Ασφάλειας Νόμου που θα εμποδίσει τους ανθρώπους να γυρίσουν τον χρόνο πίσω και να σκοτώσουν τους γονείς τους.

Αλλά οι λάτρεις της επιστημονικής φαντασίας δεν πρέπει να στεναχωριούνται. Η θεωρία Μ δίνει ελπίδα.

Το τελευταίο έργο του παγκοσμίου φήμης φυσικού Stephen Hawking, ένα βιβλίο-διαθήκη, στο οποίο συνοψίζει και μιλάει για τα σημαντικότερα θέματα που απασχολούν όλους.

Θα επιβιώσει η ανθρωπότητα; Θα έπρεπε να είμαστε τόσο ενεργοί στο διάστημα; Υπάρχει Θεός; Αυτές είναι μόνο μερικές από τις ερωτήσεις που απαντά στο τελευταίο του βιβλίο ένα από τα μεγαλύτερα μυαλά στην ιστορία.