Kære bruger Denne pdf-fil er downloadet fra Illustreret Videnskabs website (www.illvid.dk) og må ikke videregives til tredjepart. Af hensyn til copyright indeholder den ingen fotos. Mvh Redaktionen
De moderne fysiske teorier giver os Opskriften på Partikelaccelerator Kvark-gluon-plasma Atomkerne Mikroskopiske ormehuller Atomkerne TRIN 1 Fang eller fremstil et ormehul At bygge en tidsmaskine kræver et ormehul, en tunnel mellem to forskellige steder i universet. Måske findes der allerede store ormehuller i universet, som blev dannet efter big bang. Hvis det er tilfældet, vil ormehuller ligesom sorte huller rumme enorme masser, så de kan afsløres, fordi de bøjer lyset fra fjernere galakser. Et alternativ er at fange og udvide et af de ekstremt små ormehuller, som ifølge de fysiske teorier hele tiden opstår og forsvinder i det tomme rum. Det mest praktiske ville dog være at fremstille bittesmå ormehuller i acceleratorer på Jorden. Den nye LHC-accelerator, som åbner i 2007 på CERN i Genève, skal bl.a. kollidere tunge blykerner for at genskabe ursuppen kort efter big bang. I den ekstremt varme ursuppe flød stoffets mindste byggesten kvarker, gluoner og elektroner frit mellem hinanden. Et sådant kvark-gluonplasma kan muligvis bruges til at fremstille ormehuller. Ormehul Ormehul Casimirplader skaber negativ energi Negativ energi TRIN 2 Stabiliser ormehullet 78 Af Rolf Haugaard Nielsen Hvis man komprimerer kvark-gluon-plasmaet til et volumen, som er 10 20 gange mindre end dets i forvejen ekstremt lille størrelse, kommer ursuppen ned i en skala, hvor rumtiden er fyldt med ormehuller, som spontant opstår og forsvinder. I dag kan vi ikke komprimere et kvark-gluon-plasma, men hvem ved, hvad fysikerne kan om hundrede eller fem hundrede år. Hvis det lykkes at skabe et ormehul, kollapser det og forsvinder i samme øjeblik, det bliver dannet, medmindre det lykkes at stabilisere hullet i dannelsesøjeblikket. Det kan fx opnås med en puls af negativ energi. Negativ energi er et område i rummet, som indeholder mindre end ingenting! Udgangspunktet er, at selv det mest tomme vakuum ikke er tomt, fordi virtuelle partikler konstant opstår og forsvinder. Et område, hvor der er færre virtuelle partikler end i det omgivende rum, har negativ energi. Det såkaldte Casimirforsøg har vist, at negativ energi faktisk findes.
en tidsmaskine Kraftfuld laser Negativ energi Halvgennemskinneligt spejl Positiv energi TRIN 3 Blæs ormehullet op Pulser af negativ energi kan ikke blot bruges til at stabilisere små ormehuller, men kan også bruges til at blæse dem op til en størrelse, som tillader, at fx en astronaut eller ligefrem et rumskib kan rejse gennem hullet. Teoretisk set kan en ekstremt energirig laser muligvis bringes til at udsende ultrakorte pulser, som både indeholder positiv og negativ energi. Disse to typer af energi kan så fx adskilles ved hjælp af et halvgennemsigtigt spejl, som lader det almindelige lys passere, samtidig med at det reflekterer den negative energi lige ind i ormehullets ene mund. Pulserne vil på den måde blæse ormehullet op til den ønskede størrelse. Når ormehullet først er stort nok, forudsiger nogle teoretikere, at hullet efterfølgende selv vil være i stand til at danne negativ energi nok til, at det kan holde sig åbent. Uden denne egenskab ville man være nødt til hele tiden at pumpe negativ energi i ormehullet for at holde det åbent. Neutronstjerne Bugseringsrumskib Vores Solsystem TRIN 4 Træk ormehullets to munde langt fra hinanden Til sidst skal ormehullet omdannes til en tidsmaskine, ved at man trækker dets to munde langt fra hinanden i tid og rum. Man kan fx inducere elektriske felter i mundene og anvende felterne som trækkroge. På den måde kan den ene mund parkeres lige uden for Solsystemet, mens et avanceret rumskib trækker den anden mund ud til en neutronstjerne, som har en ekstrem høj massetæthed og derfor et enormt stærkt tyngdefelt. Det voldsomme tyngdefelt får tiden til at gå langsommere nær neutronstjernen end i Solsystemets udkant. Efter et par år ved neutronstjernen kan åbningen trækkes tilbage til Solsystemets udkant. Nu har man så to munde tæt på hinanden, som er kraftigt adskilt i tid. En anden metode kan være at fastholde den ene mund på et lille ormehul og sende den anden mund i kredsløb i årevis i en accelerator ved nær lysets hastighed. På den måde vil de to munde blive adskilt i tid, inden de blæses op. 79
Man kan sagtens rejse ind i fremtiden, hvis bare man bevæger sig hurtigt nok gennem rummet. Dét påviste Albert Einstein allerede i 1905, da han offentliggjorde sin specielle relativitetsteori. Forestil dig, at du har en tvilling, som du vinker farvel til, inden du stiger om bord på et rumskib, der bringer dig ud til den nærmeste stjerne og retur med nær lysets hastighed. Rumrejsen varer kun et år for dig, men når du igen lander på Jorden, er din tvilling i mellemtiden blevet ti år ældre. Du er landet i fremtiden. At rejse tilbage i tiden er mere besværligt, og det er der ikke noget underligt i. Man kan sammenligne tiden med en flod, der flyder fra fortiden ind i fremtiden, og vi sidder alle i en båd, som driver med strømmen. For at rejse længere ind i fremtiden skal man sådan set bare gribe en åre og ro godt til. Så bevæger båden sig hurtigere end strømmen i floden. Men hvis vi vil rejse tilbage til fortiden, må vi først finde et sted, hvor floden slår en krumning som i et U. Her graver vi en kanal mellem de to ben i U et og ror tilbage gennem kanalen. Når båden forlader smutvejen og sejler ud i floden igen, er vi kommet til et sted, hvor vi har været før det vil sige til et sted i fortiden. Matematisk bevis for tidsrejser For nylig har professor Igor Novikov fra Niels Bohr Institutet i København ført matematisk bevis for, at der intet er i fysikkens love, som forhindrer rejser tilbage i tiden selv om der er grænser for, hvad man kan foretage sig, hvis man møder sit yngre jeg. Tidsrejser er mulige, fordi den såkaldte rumtid, der udgør universet omkring os, ikke altid danner Ukendt naturlov giver dødsstødet til den frie vilje Indtil nu har det såkaldte bedstefarparadoks været et af de bedste argumenter for, at tidsrejser aldrig bliver mulige. Men med de nye teorier kan paradokset undgås ved at afskaffe den frie vilje. 3 Ved ankomsten til fortiden skyder han straks sig selv. 2 Han går ind i ormehullet og rejser tilbage, til før han tog af sted. 3 Ved ankomsten til fortiden forsøger han straks at skyde sig selv. 2 Han går ind i ormehullet og rejser tilbage, til før han tog afsted. 1 En mand beslutter sig for at rejse en tur i tiden. 4 Manden dør, og det er uvist, om tidsrejsen har fundet sted. 1 En mand beslutter sig for at rejse en tur i tiden. 4 En ukendt naturlov forhindrer, at han rammer sig selv, før han tager af sted han kan altså ikke ændre på fortiden. PROBLEMET Bedstefarparadokset opstår, hvis folk kan rejse tilbage i tiden og ændre fortiden fx ved at slå deres bedstefar ihjel, så de aldrig selv bliver født, eller ved at skyde sig selv inden tidsrejsen. Denne situation er logisk set så absurd, at den ifølge skeptikerne strider mod fysikkens grundlæggende love om årsag og sammenhænge. LØSNINGEN Paradokset kan undgås helt blot ved at forudsætte, at der åbenbart må findes en naturlov, som lægger visse begrænsninger på de begivenheder, der kan finde sted under en tidsrejse ganske som når tyngdeloven forhindrer os i at slentre op ad en mur. Som konsekvens heraf følger samtidig, at den frie vilje er en illusion. 80
en lige linje. Store masser som stjerner og galakser får rumtiden til at krumme som bakker og dale. Og hvis to bakketoppe kommer tæt på hinanden, som de to ben i U et, kan man rejse i både tid og rum, hvis man kan finde en måde at krydse fra den ene bakketop til den anden. Rumtiden behøver altså ikke at være den lige landevej gennem universet. På steder, hvor rummet krummes tilstrækkeligt meget, kan rejsen derimod ligne en cirkel. På hvert lille skridt på turen bevæger du dig med tidens flod videre ind i fremtiden. Men når du har været på farten længe nok, nærmer du dig udgangspunktet. Hvis du kan finde en kanal og sejle gennem den tilbage til start, besøger du fortiden. At sådanne kanaler eksisterer, forudsiges af de moderne fysiske teorier om alting, der forener Einsteins generelle relativitetsteori om tiden, rummet og tyngdekraften med den moderne atomfysik, der bygger på kvantemekanikken. På meget korte afstande langt mindre end atomets mindste byggesten er Ormehuller kan flytte os i både tid og rum Når ormehuller ifølge teorierne kan bruges til at sende os på rejse i både tiden og rummet på tværs af universet, så skyldes det, at de er nært knyttet til selve den rumtid, der ifølge Einsteins relativitetsteori udgør universet, som vi kender det. Ormehullerne deformerer rumtiden så voldsomt, at der opstår en smutvej mellem to ellers fjerntliggende områder af universet. Smutvej Traditionel rejserute Tidsrejser så langt er vi i dag Forbløffende nok er meget begrænsede tidsrejser faktisk allerede mulige men kun ind i fremtiden. Derimod er rejser til fortiden indtil videre kun en flygtig vision, selv om de teoretiske forudsætninger ser lovende ud. VISION STATUS TEORIEN BAG Tidsrejser ind i fremtiden. Tidsrejser tilbage til fortiden. Ormehuller skaber kanaler til fortiden. Bevist ved målinger med atomure: Tiden går 10 nanosekunder langsommere på et fly, der flyver med 920 km/t. i otte timer. Ved landingen er man rejst en smule ind i fremtiden. Tiden går 500 mikrosekunder langsommere i en ubåd efter et halvt år i 300 meters dybde. Bevist gennem observationer: Partikler i kosmisk stråling, som bevæger sig ved nær lysets hastighed, kan på et kvarter nå en rejse, der for os ser ud til at vare 30.000 år. Måske muligt ingen eksperimentelle beviser. Måske muligt ingen eksperimentelle beviser for, at ormehuller findes. Rejser ind i fremtiden ved nær lysets hastighed er forklaret af Albert Einsteins specielle relativitetsteori, som er bevist eksperimentelt og via astronomiske observationer. Matematisk bevis for, at rejser tilbage i tiden er mulige med visse begrænsninger. Eksistensen af ormehuller forudsiges af nye teorier om alting, som dog stadig er ufuldendte. Ormehul Eksotisk stof med negativ energi stabiliserer og udvider et ormehul. Bevist eksperimentelt i form af Casimireffekten. Observationer af rummet peger på, at 73 procent af massen i universet består af eksotisk stof. Frastødende energi i form af eksotisk stof indgår i de moderne kosmologiske og fysiske teorier, som delvist understøttes af eksperimenter og direkte observationer. 81
rumtiden fyldt med bittesmå ormehuller, som hele tiden dannes og forsvinder igen. Et ormehul består af to munde, som er forbundet med et rør. Hvis man kan fange et ormehul, stabilisere det og udvide det, så hullet bliver stort nok til at sende en astronaut eller et rumskib gennem røret, har man en kanal, som kan forbinde nutiden med fortiden og bruges til at bygge en tidsmaskine. Fra at have været ren science fiction er studiet af tidsmaskiner i dag blevet til en seriøs hobby for mange af verdens førende fysikere. Hobby, fordi tidsmaskiner er en spændende udfordring for tanken, selv om de er uden for rækkevidde med nutidens teknologi. Seriøs, fordi ingen kan udelukke, at rejser i tid og rum en dag kan blive til virkelighed. Fysikken fastlåser fortiden Mange fysikere og filosoffer har gennem tiden ment, at tidsmaskiner er principielt umulige, fordi de kan bringe kaos i årsagssammenhænge. Problemet er sat på spidsen i det såkaldte bedstefarparadoks. Hvis du rejser tilbage i tiden og slår din bedstefar ihjel, så ophører du jo selv med at eksistere i samme øjeblik ja, faktisk har du aldrig været her. Det strider jo mod al logik og årsagssammenhæng. Nogle har forsøgt at løse problemet ved at indføre parallelle verdener fx én, hvor du slår din bedstefar ihjel og derfor aldrig bliver født, og en anden, hvor du lever videre. Heller ikke det virker særligt logisk, idet det hurtigt giver anledning til uendeligt mange parallelle verdener. For at undgå den slags problemer går Igor Novikov og hans kollega Jakob Hansen anderledes hårdt til værks: Sagen er, at der slet ikke er noget paradoks. Vi har ført matematisk bevis Fra at have været ren science fiction er studiet af tidsrejser i dag blevet en seriøs hobby for mange af de bedste fysikere for, at tidsrejser ikke strider mod årsagssammenhængen. Men man kan ikke ændre fortiden på en måde, der udelukker nutiden og fremtiden. Og man kan ikke både eksistere og ikke eksistere. Hvis man som gammel rejser tilbage til fortiden og møder sit yngre jeg, vil det yngre jeg hele tiden vide, at besøget har fundet sted, mens livet går videre. Oplevelsen vil altid være i erindringen og Tidsmaskinen vil markere en ny tid Der vil altid kun være én fortid og én fremtid. Men alligevel er der grundlæggende forskel på æraen før tidsmaskinens opfindelse og æraen efter. Det skyldes, at æraen efter tidsmaskinens opfindelse nu også vil rumme konsekvenserne af eksistensen af en tidsmaskine dvs. konsekvenserne af at det nu pludselig vil være muligt at besøge andre tidsaldre. påvirke ens liv. Men når man som gammel tager ud på tidsrejsen, kan man ikke ændre fortiden og få sit yngre jeg til at begå selvmord eller droppe i et ulykkeligt ægteskab. Der er altså grænser for den frie vilje, når man besøger fortiden. Netop begrænsningen af den tidsrejsendes frie vilje er en hård nød at sluge for mange. Men Igor Novikov ser intet problem i, at fysikkens love forhindrer fuldstændig fri udfoldelse, når man rejser tilbage til fortiden: Fysikkens love sætter i forvejen en masse begrænsninger for at gøre præcis, hvad man har lyst til. Måske kunne du godt tænke dig at spadsere op ad en lodret væg eller hoppe flere kilometer op i luften. Men det sætter tyngdekraften en stopper for. På samme måde forbyder fysikkens love en tidsrejsende at bringe kaos i årsagssammenhænge. Det kan simpelt hen ikke lade sig gøre. Maskinen skaber en ny verden Hvis det en dag lykkes at fremstille en tidsmaskine, betyder det helt fra begyndelsen, at den forbinder fortiden med fremtiden. Men viden om fremtiden kan kun påvirke den del af fortiden, hvor tidsmaskinen allerede findes. Man vil aldrig kunne rejse tilbage til en tid, hvor tidsmaskinen endnu ikke var opfundet. Så der er ingen mulighed for at holde ferie hos de gamle egyptere eller i middelalderens Europa. Hvis tidsmaskinen opfindes i dag, vil vi altså i morgen ikke kunne rejse længere tilbage end til i dag. Opfindelsen af en tidsmaskine vil skabe to tidsaldre en før tidsmaskinen og en ny tidsalder efter tidsmaskinens opfindelse. Verden vil aldrig igen blive den samme. Find mere om emnet på www.illvid.dk Æra 1 Tidsmaskinen opfindes FORTID før tidsmaskinen NUTID før tidsmaskinen FREMTID før tidsmaskinen Rejser til tiden før tidsmaskinens opfindelse er fysisk umulige, fordi den tid allerede for længst er gået og derfor ikke pludselig kan komme til at rumme konsekvenserne af en tidsmaskine. Vi kan altså aldrig nå den tidsæra igen. Tidsmaskinen vil ændre hele vores forhold til tiden. 82
Fremtidsrejser vender op og ned på vores liv Tidsrejser til fortiden og fremtiden vil medføre store ændringer af vores opfattelse af verden og vores dagligdag. Både praktisk og psykologisk vil konsekvenserne være helt uoverskuelige. Det vilde liv bliver ufarligt I en verden med tidsmaskiner vil vi kunne vide en masse ting om vores egen personlige fremtid ikke kun som forudsigelser, men som sikre kendsgerninger. Måske vil du kende din egen præcise dødsdag, hvilket vil vende op og ned på din tilværelse. Hvis man er sikker på at leve 50 år endnu i bedste velgående, kan man jo med sindsro kaste sig ud i livsfarlige aktiviteter. Begivenheder bliver uinteressante Tidsmaskiner vil også betyde dødsstødet for den begivenhedskultur, der dominerer mediebilledet i dag alt fra sport til politik vil miste det element af spænding og uvished, som gør det interessant i dag. Forestil dig fx, at en sportsjournalist efter en tidsrejse til fremtiden kan afsløre resultaterne af samtlige konkurrencer ved De Olympiske Lege, længe før legene finder sted. Trist. Udviklingen vil gå i ring Muligheden for at rejse tilbage i tiden vil ændre opfattelsen af al evolution, teknologisk udvikling og kunst. Tænk bare på en maler eller en forsker, som i sin ungdom kan se resultaterne af sin senere genialitet, og som derfor straks går i gang med at kopiere sine egne kunstværker eller forskningsresultater. Problemet med, om hønen eller ægget kom først, vil få en helt ny betydning. PETER HEYDENREICH T I D S R E J S E T I D S R E J S E FORTID efter tidsmaskinen Fortiden kan ikke ændres NUTID efter tidsmaskinen Æra 2 Fremtiden kendes FREMTID efter tidsmaskinen Efter tidsmaskinens opfindelse kan man rejse i tiden både frem og tilbage, men dog aldrig længere tilbage end til den dag, hvor maskinen blev opfundet. Man kan ikke komme til at ændre i, hvad der er sket i fortiden, men til gengæld er det muligt at kende fremtidens begivenheder. 83