Kuidas Reisi Aeg Töötab

{h1}

Ajaline reis on mõiste, mis on juba sajandeid olnud teaduslikus fiktsioonis. Lugege kellaaja reisi ja saate teada, kuidas reisi aeg töötab.

Alates aastatuhandest-vahelejätmisega viktoriaanlased, kes on teismelised kell-hoppingi jaoks, sõna ajas reisimine sageli kutsutakse meie kõige fantastilisemaid nägemusi selle kohta, mida tähendab neljanda dimensiooni kaudu liikumine. Kuid loomulikult ei pea te aastate jooksul lõbutsema aja masinaid või väljamõeldud ussiaugu.

Nagu olete ilmselt märganud, oleme kõik pidevalt seotud ajaga reisimisega. Kõige põhilisel tasemel on aeg universumi muutuste kiirus - ja nagu seda või mitte, pidevalt muutuvad. Me oleme vanad, planeedid liiguvad päikese käes ja asjad lagunevad.

Me mõõdame aja möödumist sekundites, minutites, tundides ja aastatel, kuid see ei tähenda, et ajavool püsiks. Nii nagu jõe vesi hoogustab või aeglustub sõltuvalt kanali suurusest, kulgeb aeg erinevatel kiirustel erinevates kohtades. Teisisõnu, aeg on suhteline.

Kuid mis muudab selle kõikumise meie ühesuunalise trekki alates hällist hauani? Kõik on seotud aja ja ruumi vahelise suhtega. Inimesed hõõguvad kolmest pikkuse, laiuse ja sügavuse ruumilisest mõõtmetest. Aeg ühineb partei kui selle kõige olulisema neljanda dimensiooniga. Ilma ruumita ei saa aeg olla, ja ruumi ei saa aja jooksul eksisteerida. Need kaks on üks: üks ruumi-aja kestvus. Universumis esinev sündmus peab hõlmama nii ruumi kui ka aega.

Käesolevas artiklis vaatleme meie universumis reaalajas igapäevaseid ajaviidete meetodeid ja neljanda mõõtme kaudu mõnda veel kaugeleulatuvamat tantsimisviisi.

Ajaline reis tulevikku

Reaalajas toimuv reisimine

Reaalajas toimuv reisimine

Kui soovite aasta läbi minna veidi kiiremini kui järgmine inimene, peate kasutama ruumi-aega. Globaalsed positsioneerimissatelliidid tõmbavad selle igal päeval välja, kogudes täiendavat kolmandikku miljardikust teisest päevast. Aeg läheb orbiidil kiiremini, sest satelliidid asuvad Maa massist kaugemal. Pinnapealsel pinnal on planeedi mass lükanud õigeaegselt ja aeglustab seda väikeste mõõtmetega.

Me nimetame seda efekti gravitatsiooniaja laienduseks. Einsteini üldrelatiivsusteooria kohaselt on gravitatsioon ruumi-aja kõverus ja astronoomid jälgivad seda nähtust korrapäraselt, kui nad uurivad valguse liikumist piisavalt suurt objekti. Näiteks võivad eriti suured pärad põhjustada muidu sirgjoonelise valguskiirte kõvera, mida me nimetame gravitatsiooniline läätsede mõju.

Mis see aja jooksul on? Pidage meeles: kõik universumis esinevad sündmused peavad hõlmama nii ruumi kui ka aega. Raskus ei tõmba lihtsalt ruumi; see tõmbab ka aega.

Sa ei saaks märgata hetke muutusi, kuid piisavalt massiivne objekt muudab tohutu erinevuse - näiteks nagu meie supermassiivne musta ava amblaser A meie galaktika keskel. Siin eksisteerib 4 miljoni päikese mass ühe, lõpmata tiheda punkti all, mida nimetatakse a eripära [allikas: NASA]. Mõtke selle mustale auku mõneks ajaks (ilma kukkumiseta) ja teil on aega pool Maa kiirusest. Teisisõnu, sa tahaksid välja viieaastase reisi, et avastada terve aastakümne, et see oleks möödunud Maale [allikas: Davies].

Kiirus mängib ka osa, mille jooksul me kogeme aega. Aeg läheb aeglasemalt lähemale, kui lähete lähedale purunematu kosmilise kiiruse piirangule, mida me nimetame valguse kiiruseks. Näiteks kiirusrongi kella käepide liigub aeglasemalt kui statsionaarsel kellaajal. Inimeste reisija ei tunne erinevust, kuid reisi lõpus aeglustatakse kiiruse kell miljarditeks sekundiks. Kui selline rong võiks jõuda 99,999 protsendini valguse kiirusest, saab rongijaamas iga 223 aasta tagant rongijaamas ainult üks aasta [allikas: Davies].

Tegelikult oleks see hüpoteetiline töötaja tulevikku sõitnud. Aga minevikuga? Kas kiireim parvlaev võib kujutleda ümber kella?

Ajaline reis minevikku

Flagstaffi (Ariz.) Kohal asuvad tähed ajasid tagasi.

Flagstaffi (Ariz.) Kohal asuvad tähed ajasid tagasi.

Oleme kindlaks teinud, et kogu aeg sõidab tulevikku. Teadlased on katsetustes seda tõestanud ja idee on Einsteini relatiivsusteooria põhipunkt. Teete selle tulevikku; see on lihtsalt küsimus, kui kiire reis on. Aga kuidas minevikus reisida? Läbilaskmine ööväele peaks vastama.

Linnutee galaktika on ligikaudu 100 000 valgusaasta pikkune, nii kaugel asuvatest tähte võib tuhandeid aastaid jõuda Maale jõudmiseks tuhandeid aastaid. Glimpse see, et kerge, ja sa oled sisuliselt tagasi aeg. Kui astronoomid mõõdavad kosmilist mikrolainekiirgust, kiirendavad nad enam kui 10 miljardit aastat tagasi esmakordselt kosmiliseks ajaks. Kuid kas me saame seda paremini teha?

Einsteini teoorias ei ole midagi, mis välistaks minekuga reisimise aja, kuid nupu vajutamise ja eile tagasipöördumise eeltingimus rikub põhjuslikuse seadus, või põhjus ja tagajärg. Meie ülikoolis toimub üks sündmus, mis toob kaasa veel ühe lõputu ühesuunalise ürituse. Igal juhul esineb põhjus enne efekti. Püüdke lihtsalt ette kujutada erinevat reaalsust, näiteks öeldes, et mõrv ohvriks sureb tema tulirelva enne selle laskmist. See rikub reaalsust, nagu me seda teame; Seega paljud teadlased ei anna aega reisida minevikus võimatuna.

Mõned teadlased on välja pakkunud idee kasutada kiiremini kui valguse reisi reisi ajal tagasi.Lõppude lõpuks, kui aeg aeglustab, kui objekt läheneb valguse kiirusele, siis võib selle kiiruse ületamine põhjustada tagasituleku aega? Muidugi, kuna objekt on valguse kiiruse lähedal, suureneb selle relatiivne mass, kuni valguse kiirus muutub lõpmatuks. Lõpmatu massi kiirendamine kiiremini kui see on võimatu. Kergsulgede tehnoloogia tehnoloogia võiks universaalset kiirusepiirangut teoreetiliselt petta, õhutades ruumi-aja mulli kogu universumis, kuid isegi see võib tulla tohutult kaugele tulevate energiakuludega.

Aga mis siis, kui aeg minevikku ja tulevikku läheb, sõltub pigem spekulatiivsest kosmosejõudude tehnoloogiast ja rohkem olemasolevatest kosmilistest nähtustest? Määrake musta auku jaoks kursus.

Mustad augud ja Kerr rõngad

Mis on mustava ava teine ​​pool?

Mis on mustava ava teine ​​pool?

Pöörake musta auku piisavalt kaua ja gravitatsiooniaja pikendamine viib teid tulevikku. Aga mis juhtuks, kui sa lendasid selle kosmilise titaani maha otse? Enamik teadlasi nõustub, et must auk peaks sulle tõenäoliselt purustama, kuid üks unikaalne musta auk ei pruugi olla: Kerr must auk või Kerri rõngas.

1963. aastal tegi Uus-Meremaa matemaatik Roy Kerr välja esimese realistliku teooria pöörleva mustava auku. Mõiste põhineb neutronite tähed, mis on massiivne kokkuvarisenud täht Manhattani suuruse, kuid Maa päikese massiga [allikas: Kaku]. Kerr arvas, et kui surelikud tähed varisesid neutroniteta pöörlevasse rõngasse, siis nende tsentrifugaaljõud takistaks nende muutumist ainulaadsuseks. Kuna mustav auk ei oleks eripära, uskus Kerr, et see on ohutu siseneda, kartmata, et selle keskel on lõputu gravitatsiooniline jõud.

Kui Kerr mustad augud eksisteerivad, väidavad teadlased, et me võiksime neid läbida ja väljuda läbi valge auk. Mõelge sellele kui musta auku väljalaske otsa. Selle asemel, et tõmmata kõike oma gravitatsioonijõusse, suunaks valge ava kõik välja ja sellest eemale - ehk teise aja või isegi teise universumi juurde.

Kerr mustad aukud on puhtalt teoreetilised, kuid kui nad eksisteerivad, pakuvad nad seiklusliku ajaga reisija ühesuunalist reisi minevikku või tulevikku. Ja kuigi äärmiselt arenenud tsivilisatsioon võib arendada vahendit, mis kalibreeriks sellist aja reisi meetodit, ei ole öeldud, kus või millal võib "looduslike" Kerr musta auk sulle jätta jätta.

Wormholes

Kujutage ette ruumi kõvera kahemõõtmelise tasapinnana. Sellise vormihinnad võivad tekkida, kui kaks massi kasutavad piisavalt ruumi-ajalt jõudu, et luua kaugete punktidega ühendatud tunnel.

Kujutage ette ruumi kõvera kahemõõtmelise tasapinnana. Sellise vormihinnad võivad tekkida, kui kaks massi kasutavad piisavalt ruumi-ajalt jõudu, et luua kaugete punktidega ühendatud tunnel.

Teoreetilised Kerr mustad avad ei ole ainus võimalik kosmiline otsetee minevikus või tulevikus. Nagu populaarsed kõik alates "Star Trek: Deep Space Nine" kuni "Donnie Darko", on olemas ka võrdselt teoreetiline Einsteini-Roseni sild kaaluma. Aga muidugi te teate seda paremini kui ussiaugu.

Einsteini üldine relatiivsusteooria võimaldab ussiaugu olemasolu, sest selles on öeldud, et kõik massikõverad asuvad ruumis ja ajas. Selle kõveriku mõistmiseks mõelge kahele inimesele, kes hoiab voodikohta ja venib selle tihedalt. Kui üks isik pani pesemisplatvormi pesapalli, laseb pesapalli kaalu lehe keskosas ja see põhjustab lehe kõvera selles punktis. Nüüd, kui ühe voodikoha ääres asetati marmor, läheks see kõvera tõttu pesapalli suunas.

Selles lihtsustatud näites on ruum kujutatud pigem pigem kahemõõtmeliseks kui neljaks mõõtmeks. Kujutage ette, et see leht on üleval, jättes tühiku ülemise ja alumise osa vahel. Pealmise pesapalli asetamine tekitab kõveriku. Kui võrdne mass paigutati lehe alumisse ossa punktile, mis vastab pealinna pesapalli asukohale, siis jõuab teine ​​mass lõpuks pesapallini. See on sarnane sellele, kuidas ussiaugu võib areneda.

Ruumis võivad massid, mis asetavad survet universumi erinevatele osadele, lõpuks mingil viisil ühendada tunnel. See tunnel ühendaks teoorias kaks eraldiseisvat aega ja võimaldaks nende vahel liikumist. Muidugi on võimalik, et mõni ettenägematu füüsiline või kvantine vara takistab sellist ussiaugu tekkimist. Ja isegi kui need on olemas, võivad need olla uskumatult ebastabiilsed.

Astrofüüsika Stephen Hawking sõnul võivad esineda ussiajad vahu kogus, universumi väikseim keskkond. Siin pisikesed tunnelid pidevalt viltuvad ja eksisteerivad, seostades koheselt eraldi kohti ja aega, nagu pidevalt muutuv mäng "Lauad ja redelid".

Sellised usside augud võivad osutuda liiga väikesteks ja liiga lühikesteks inimestele ajasõitudeks, kuid võiksime ühel päeval õpetada neid lüüa, stabiliseerima ja laiendama? Kindlasti ütleb Hawking, tingimusel et olete valmis tagasiside saamiseks. Kui me tahaksime kunstlikult tunneli eluea pikendada läbi volditud ruumi-ajani, võib tekkida kiirguse tagasiside silmus, hävitades samal ajal tunnelit, võib heli tagasiside kõlarit rikkuda.

Cosmic String

Õige kosmiline anomaalium võib muuta kosmoselaeva aja masinasse.

Õige kosmiline anomaalium võib muuta kosmoselaeva aja masinasse.

Me oleme tunginud läbi mustade aukude ja ussiaugude, kuid teoreetiliste kosmiliste nähtuste kaudu on veel üks võimalik reisimisvõimalus. Selle skeemi järgi pöördume füüsikkonna J. Richard Gotti poole, kes tutvustas ideed kosmiline string tagasi juba 1991. aastal. Nagu nimigi ütleb, on need struktuursed objektid, mida mõned teadlased usuvad, moodustasid alguses universumis.

Need stringid võivad koondada kogu kogu universumi, mis on õhem kui aatom ja tohutu surve all.Loomulikult tähendab see, et nad pakuvad üsna gravitatsioonilist tõmmet midagi, mis läheb nende lähedal, võimaldades kosmilise stringi külge kinnitatud objekte liikuda uskumatult kiirustel ja kasutada aja pikendust. Tõmmates kaks kosmilist keermed lähedale või venitades ühe stringi musta auku lähedale, võib olla võimalik piisavalt ruumi ja piisavalt aega luua, et nimetatakse suletud ajagraafiku kõver.

Kasutades kahe kosmilise stringi (või stringi ja mustava ava) tekitatud raskusjõudu, võib kosmoselaev teoreetiliselt edasi minna. Selleks oleks see kosmiliste stringide ümber loop.

Kuid kvantliinid on väga spekulatiivsed. Gott ise ütles, et selleks, et reisi aeg tagasi isegi üheks aastaks, võtab see kogu stringi, mis sisaldab pool kogu terve galaktika massi-energiat. Teisisõnu, peate oma ajamõõteriistamiseks võimsalt jagama pool aatomitest galaktikas. Ja nagu iga aja masinaga, ei saanud te minna kaugemale kui see, kus ajamõõdik lõi.

Oh jah, ja siis on aja paradoksid.

Aja Travel Paradoksid

Viletsad uudised, aeg-ajalt röövitud mõrvar: Vanaisa on piirangud.

Viletsad uudised, aeg-ajalt röövitud mõrvar: Vanaisa on piirangud.

Nagu varem mainitud, muutub minevikus reisimise mõiste natuke tummiks, teine ​​põhjuslikkus tõmbab oma pead. Põhjus on enne efekti, vähemalt selles universumis, mis suudab koguda isegi kõige paremini ette nähtud ajakavasid.

Alustuseks, kui te reisite 200 aasta jooksul tagasi, siis ilmneksite enne sündi. Mõelge sellele sekundile. Ajaloo voolus (so) eksisteerib enne põhjus (teie sündi).

Selleks, et paremini mõista, mis meil siin on, pidage kuulsaks vanaisa paradoks. Te olete aeg-ajalt reisilane ja teie eesmärk just juhtub olema teie vanaisa. Nii et sa lähed läbi lähimate ussiaukade ja käia oma isa isa 18-aastase versiooni järgi. Sa tõsta oma laserblasterit, aga just see, mis juhtub, kui vallandada?

Mõtle selle üle. Sa pole veel sündinud. Samuti pole teie isa. Kui te tapite oma vanaisa minevikus, pole tal kunagi poega. See poeg ei saa sind kunagi, ja te ei võta kunagi seda aega kui reisilennukit. Te ei eksisteeri, et vallandada, nii et kogu sündmuste rida eitatakse. Me nimetame seda vastuoluline põhjuslik loop.

Teisest küljest peame kaaluma ideed a järjepidev põhjuslik loop. Kuigi võrdselt mõtlemapanev, see teoreetiline aja reisi mudel on paradoksaalne tasuta. Füüsika Paul Daviesi sõnul võib selline silmus selline olla: matemaatika professor läheb tulevikku ja varastab murrangulise matemaatika teoreemi. Seejärel annab professor lootustandvale õpilasele teoreemi. Seejärel kasvab see paljulubav üliõpilane just selleni, et professor varastas teoreemi.

Siis seal on valimisjärgne mudel mis hõlmab moonutatud tõenäosust mis tahes paradoksaalse olukorra lähedal [allikas: Sanders]. Mida see tähendab? Noh, pange ennast ajaga reisivale mõrvari kingadele. Selleks ajaks reisimudel muudaks teie vanaisa peaaegu surma tõendiks. Päästiku saab tõmmata, kuid laser häirib. Võibolla lind kipub õigel ajal, kuid paradoksaalse olukorra vältimiseks ilmneb mõni kvantine kõikumine.

Kuid siis on veel üks võimalus: tulevik või minevik, mida te reisite, võib lihtsalt olla paralleelne universum. Mõelge sellele kui eraldi liivakasti: võite ehitada või hävitada kõik soovitud lossid, kuid see ei mõjuta teie väikseima kivist liivakasti. Nii et kui minevik, mille te reisite, eksisteerib eraldi ajaskaalal, siis teie vanaisa tapmine külmas veres ei ole suur. Loomulikult võib see tähendada seda, et iga kord, kui jõgi maandaks teid uude paralleelsesse universumisse ja te ei pruugi kunagi oma algse liivakasti juurde tagasi pöörduda.

Segane veel? Tere tulemast aja reisi maailma.

Avastage järgmisel lehel olevaid linke veelgi rohkem silma paistvat kosmoloogiat.


Video Täiendada: Q&A.




ET.WordsSideKick.com
Kõik Õigused Reserveeritud!
Mistahes Materjalide Reprodutseerimine Lubatud Ainult Prostanovkoy Aktiivne Link Saidile ET.WordsSideKick.com

© 2005–2019 ET.WordsSideKick.com