“หากใครยื่นคำขอทุนวิจัยเพื่อทำงานตรงเวลา จะถูกไล่ออกทันที”สตีเฟน ฮอว์คิง นักฟิสิกส์ในหนังสือมรณกรรมของเขาคำตอบสั้นๆ สำหรับคำถามสำคัญๆ-
เขาพูดถูก แต่เขาก็พูดถูกเช่นกันว่าการถามว่าการเดินทางข้ามเวลาเป็นไปได้หรือไม่นั้นถือเป็น "คำถามที่จริงจังมาก" ซึ่งยังคงสามารถนำมาใช้ได้ในทางวิทยาศาสตร์
เมื่อโต้แย้งว่าความเข้าใจในปัจจุบันของเราไม่สามารถปฏิเสธได้ ดูเหมือนว่าฮอว์คิงจะมองโลกในแง่ดีด้วยความระมัดระวัง แล้วสิ่งนี้จะทิ้งเราไปที่ไหน? วันนี้เราไม่สามารถสร้างไทม์แมชชีนได้ แต่เราจะสร้างไทม์แมชชีนในอนาคตได้หรือไม่?
เริ่มต้นด้วยประสบการณ์ในชีวิตประจำวันของเรา เราถือว่าความสามารถในการโทรหาเพื่อนและครอบครัวของเราไม่ว่าพวกเขาจะอยู่ที่ใดในโลกเพื่อดูว่าพวกเขากำลังทำอะไรอยู่ตอนนี้-
แต่นี่คือสิ่งที่เราไม่เคยรู้จริงๆ สัญญาณที่มีเสียงและรูปภาพเดินทางเร็วอย่างไม่อาจเข้าใจได้ แต่ก็ยังต้องใช้เวลาที่จำกัดก่อนที่สัญญาณเหล่านั้นจะมาถึงเรา
การที่เราไม่สามารถเข้าถึง "ปัจจุบัน" ของใครบางคนที่อยู่ห่างไกลได้ ถือเป็นหัวใจสำคัญของอัลเบิร์ต ไอน์สไตน์ทฤษฎีอวกาศและเวลา-
ความเร็วแสง
ไอน์สไตน์บอกเราว่าอวกาศและเวลาเป็นส่วนหนึ่งของสิ่งหนึ่ง นั่นคือกาลอวกาศ และเราควรเต็มใจที่จะคิดถึงระยะทางในเวลาเท่ากับที่เราอยู่ห่างจากอวกาศ
ถึงแม้จะฟังดูแปลกๆ แต่เราก็ยินดีตอบ "ประมาณสองชั่วโมงครึ่ง" เมื่อมีคนถามว่าเบอร์มิงแฮมอยู่ห่างจากลอนดอนมากแค่ไหน สิ่งที่เราหมายถึงคือการเดินทางใช้เวลานานมากด้วยความเร็วเฉลี่ย 50 ไมล์ต่อชั่วโมง
ในทางคณิตศาสตร์ ข้อความของเราเทียบเท่ากับการบอกว่าเบอร์มิงแฮมอยู่ห่างจากลอนดอนประมาณ 125 ไมล์ ในฐานะนักฟิสิกส์ไบรอัน ค็อกซ์และเจฟฟ์ ฟอร์ชอว์เขียนลงในหนังสือของพวกเขาทำไม E=mc²?เวลาและระยะทาง "สามารถแลกเปลี่ยนกันได้โดยใช้บางสิ่งที่มีสกุลเงินเป็นความเร็ว"
การก้าวกระโดดทางปัญญาของไอน์สไตน์คือการสมมติว่าอัตราแลกเปลี่ยนจากเวลาหนึ่งไปยังอีกระยะทางหนึ่งในกาลอวกาศนั้นเป็นสากล และมันคือความเร็วของแสง
ความเร็วแสงเป็นสัญญาณที่เร็วที่สุดที่สามารถเดินทางได้ โดยกำหนดขีดจำกัดพื้นฐานว่าเราจะรู้ได้เร็วแค่ไหนว่าเกิดอะไรขึ้นที่อื่นในจักรวาล สิ่งนี้ทำให้เรามี "ความเป็นเหตุ" ซึ่งเป็นกฎที่ส่งผลต้องมาเสมอหลังจากสาเหตุของพวกเขา
มันเป็นหนามทางทฤษฎีที่ร้ายแรงในด้านตัวเอกที่เดินทางข้ามเวลา สำหรับฉันที่จะเดินทางย้อนเวลากลับไปและกำหนดเหตุการณ์ที่ขัดขวางการเกิดของฉันคือการให้ผล (ฉัน) มาก่อนเหตุ (การเกิดของฉัน)
ตอนนี้ ถ้าความเร็วแสงเป็นสากล เราต้องวัดให้เท่ากัน – 299,792,458 เมตรต่อวินาทีในสุญญากาศ ไม่ว่าเราจะเคลื่อนที่เร็วแค่ไหนก็ตาม
ไอน์สไตน์ตระหนักว่าผลที่ตามมาจากความเร็วแสงสัมบูรณ์ก็คือตัวมันเองไม่สามารถอวกาศและเวลาได้ และปรากฎว่านาฬิกาที่เดินอยู่จะต้องเดินช้ากว่านาฬิกาที่อยู่กับที่
ยิ่งคุณเคลื่อนที่เร็วเท่าไร นาฬิกาของคุณก็จะเดินช้าลงเท่านั้นเมื่อเทียบกับนาฬิกาที่คุณกำลังจะผ่านไป คำว่า "ญาติ" เป็นกุญแจสำคัญ: เวลาดูเหมือนจะผ่านไปตามปกติสำหรับคุณ อย่างไรก็ตาม สำหรับทุกคนที่ยืนนิ่ง คุณจะเคลื่อนไหวช้าๆ
หากคุณเคลื่อนที่ด้วยความเร็วแสง คุณก็จะดูเหมือนถูกแช่แข็งทันเวลา ตราบใดที่คุณกังวล คนอื่นๆ ก็จะก้าวไปข้างหน้าอย่างรวดเร็ว
แล้วถ้าเราจะไปเที่ยวล่ะ.เร็วขึ้นยิ่งกว่าแสง เวลาจะเดินถอยหลังอย่างที่นิยายวิทยาศาสตร์สอนเราหรือเปล่า?
น่าเสียดายที่ต้องใช้พลังงานอย่างไม่มีที่สิ้นสุดในการเร่งความเร็วของมนุษย์ให้เร็วเท่าแสง ไม่ต้องพูดถึงเลย แต่แม้ว่าเราจะทำได้ก็ตามเวลาจะไม่วิ่งถอยหลังเพียงอย่างเดียว ในทางกลับกัน มันไม่สมเหตุสมผลเลยที่จะพูดถึงการไปข้างหน้าและข้างหลังอีกต่อไป
กฎแห่งเหตุและผลจะถูกละเมิด และแนวคิดเรื่องเหตุและผลก็จะสูญเสียความหมายของมัน
รูหนอน
ไอน์สไตน์ยังบอกเราด้วยว่าแรงโน้มถ่วงเป็นผลมาจากวิถีทางนั้นมวลแปรปรวนอวกาศและเวลา- ยิ่งเราบีบมวลลงในพื้นที่อวกาศมากเท่าใด กาลอวกาศก็จะบิดเบี้ยวมากขึ้นเท่านั้น และนาฬิกาในบริเวณใกล้เคียงก็จะเดินช้าลงตามไปด้วย
หากเราบีบมวลให้มากพอ กาลอวกาศจะบิดเบี้ยวมากจนแม้แต่แสงก็ไม่สามารถหนีจากแรงโน้มถ่วงและ a ได้ถูกสร้างขึ้น
และหากคุณเข้าใกล้ขอบของหลุมดำ – ขอบฟ้าเหตุการณ์ของมัน – นาฬิกาของคุณจะเดินช้าลงอย่างไม่สิ้นสุดเมื่อเทียบกับนาฬิกาที่อยู่ห่างไกลจากหลุมดำ
แล้วเราจะบิดเบี้ยวกาลอวกาศด้วยวิธีที่ถูกต้องเพื่อปิดมันกลับคืนมาและเดินทางย้อนเวลากลับไปได้หรือไม่?
คำตอบคืออาจจะ และการบิดงอที่เราต้องการคือ aรูหนอนทะลุผ่านได้- แต่เรายังจำเป็นต้องสร้างบริเวณที่มีความหนาแน่นของพลังงานเชิงลบเพื่อทำให้เสถียร และฟิสิกส์คลาสสิกของศตวรรษที่ 19 ก็ป้องกันสิ่งนี้ไว้ ทฤษฎีสมัยใหม่ของกลศาสตร์ควอนตัมอย่างไรก็ตามอาจจะไม่
ตามกลศาสตร์ควอนตัม พื้นที่ว่างไม่ว่างเปล่า แต่กลับเต็มไปด้วยอนุภาคคู่ที่โผล่เข้าและออกจากสิ่งมีชีวิต หากเราสามารถสร้างภูมิภาคที่อนุญาตให้คู่เข้าออกได้น้อยกว่าที่อื่น ภูมิภาคนี้จะมีความหนาแน่นของพลังงานติดลบ
อย่างไรก็ตาม การค้นหาทฤษฎีที่สอดคล้องกันซึ่งรวมกลศาสตร์ควอนตัมเข้ากับทฤษฎีแรงโน้มถ่วงของไอน์สไตน์ยังคงเป็นหนึ่งในความท้าทายที่ใหญ่ที่สุดในฟิสิกส์เชิงทฤษฎี ผู้สมัครคนหนึ่ง(แม่นยำยิ่งขึ้นทฤษฎี M) อาจเสนอความเป็นไปได้อีกอย่างหนึ่ง
กาลอวกาศต้องมี 11 มิติ คือ มิติหนึ่งของเวลาและอวกาศสามมิติที่เราเคลื่อนเข้าไป และอีกเจ็ดมิติที่ขดตัวมีขนาดเล็กจนมองไม่เห็น เราสามารถใช้มิติเชิงพื้นที่พิเศษเหล่านี้เพื่อลัดพื้นที่และเวลาได้หรือไม่? อย่างน้อยฮอว์คิงก็มีความหวัง
กำลังบันทึกประวัติ
การเดินทางข้ามเวลาเป็นไปได้จริงหรือ? ความเข้าใจในปัจจุบันของเราไม่สามารถปฏิเสธได้ แต่คำตอบน่าจะเป็นไม่
ทฤษฎีของไอน์สไตน์ไม่สามารถอธิบายโครงสร้างของกาลอวกาศในระดับที่เล็กจนเหลือเชื่อได้ แม้ว่ากฎแห่งธรรมชาติมักจะขัดแย้งกับประสบการณ์ในชีวิตประจำวันของเราโดยสิ้นเชิง แต่ก็เป็นเช่นนั้นเสมอยึดมั่นในตัวเอง – เหลือพื้นที่เล็กๆ สำหรับความขัดแย้งที่เกิดขึ้นมากมายเมื่อเรายุ่งกับเหตุและผลในการเดินทางข้ามเวลาของนิยายวิทยาศาสตร์
แม้ว่าเขาจะมองโลกในแง่ดีอย่างขี้เล่น แต่ฮอว์คิงก็ตระหนักว่ากฎทางฟิสิกส์ที่ยังไม่ถูกค้นพบซึ่งวันหนึ่งจะเข้ามาแทนที่ไอน์สไตน์อาจวางแผนที่จะป้องกันไม่ให้วัตถุขนาดใหญ่เช่นคุณและฉันกระโดดไปมาตามเวลาโดยไม่ตั้งใจ (ไม่ใช่เชิงสาเหตุ) เราเรียกมรดกนี้ว่า "การคาดเดาการป้องกันลำดับเหตุการณ์-
ไม่ว่าอนาคตจะมีไทม์แมชชีนรออยู่หรือไม่ เราก็สามารถปลอบใจตัวเองได้ด้วยการรู้ว่าเมื่อเราปีนขึ้นไปบนภูเขาหรือขับรถไปด้วยความเร็ว เราจะเปลี่ยนวิธีที่เวลาผ่านไป
ดังนั้นนี้"แกล้งทำเป็นวันเดินทางข้ามเวลา" (8 ธันวาคม) จำไว้ว่าคุณเป็นอยู่แล้ว เพียงไม่ใช่ในแบบที่คุณคาดหวัง
ปีเตอร์ มิลลิงตัน, นักวิจัยกลุ่มจักรวาลวิทยาอนุภาค สำนักวิชาฟิสิกส์และดาราศาสตร์มหาวิทยาลัยน็อตติงแฮม
บทความนี้เผยแพร่ซ้ำจากการสนทนาภายใต้ใบอนุญาตครีเอทีฟคอมมอนส์ อ่านบทความต้นฉบับ-
