Finále Interstellaru možno nebolo len sci-fi výmyslom. Vedci chcú otestovať, či sa dá poslať správa do minulosti
Interstellar ukázal posielanie správ do minulosti ako sci-fi. Nová štúdia však naznačuje, že podobná myšlienka nemusí byť z pohľadu fyziky úplne vylúčená.
Fyzici už desaťročia skúmajú čas, gravitáciu a zvláštne pravidlá kvantového sveta. Hoci cestovanie časom patrí skôr do ríše sci-fi, nová vedecká práca otvorila zaujímavú otázku. Mohla by fyzika jedného dňa umožniť poslať správu do minulosti?
Práve touto možnosťou sa zaoberal tím vedený výskumníkmi z Cornell University. Ich štúdiu prijal prestížny odborný časopis Physical Review Letters a jej preprint sa objavil na vedeckej platforme arXiv.
Výskumníci sa pri svojej práci inšpirovali aj známym filmom Interstellar z roku 2014. Snímka režiséra Christophera Nolana získala uznanie za mimoriadne presné zobrazenie čiernej diery a viacerých fyzikálnych javov. Jedna časť príbehu však medzi odborníkmi dlhé roky vyvolávala otázniky.
Hlavný hrdina Joseph Cooper totiž v závere filmu odovzdal informácie svojej dcére do minulosti, čím ovplyvnil udalosti, ktoré už prebehli. Dlhé roky išlo len o filmovú fikciu, no práve nová štúdia naznačuje, že určitá forma podobnej komunikácie nemusí úplne odporovať známym fyzikálnym zákonom.
Kľúčovú úlohu v celej hypotéze zohrali takzvané uzavreté časupodobné krivky. V angličtine nesú označenie Closed Timelike Curves, skrátene CTC. Ide o teoretické trajektórie v priestore a čase, ktoré spájajú minulosť aj budúcnosť do jedného celku. Objekt alebo informácia by sa po takejto dráhe mohli dostať späť k skoršiemu bodu svojej existencie.
Neprehliadni
Nová štúdia tvrdí, že správy môžeme posielať do minulosti ako „šum“
Myšlienka časupodobných kriviek vyplýva z Einsteinovej všeobecnej teórie relativity, píše portál BGR. Tá opisuje gravitáciu nie ako neviditeľnú silu, ale ako deformáciu samotného priestoru a času spôsobenú hmotnými objektmi. Práve v rámci tejto teórie vznikne pri určitých extrémnych podmienkach matematická možnosť existencie uzavretých časupodobných kriviek. Neznamená to však, že ich niekto objavil alebo vytvoril, zatiaľ ide o teoretické riešenia rovníc.
Vedci sa preto pokúsili zistiť, či by podobný mechanizmus dokázal vysvetliť komunikáciu medzi Cooperom a jeho dcérou vo filme Interstellar.
„Naša analýza ukázala, že určitá forma komunikácie naprieč časom nemusí viesť k paradoxom,“ naznačujú autori štúdie vo svojich záveroch.
Výskumníci dospeli k záveru, že správy by sa v takomto systéme prenášali prostredníctvom takzvaného šumového mechanizmu. Tento mechanizmus si môžeš predstaviť podobne ako poškodený digitálny signál. Ak by si do minulosti poslal správu zloženú z jednotiek a núl, časť informácie by sa počas cesty mohla zmeniť alebo stratiť, čo je dôvod, prečo autori hovoria o šume. Správa by do cieľa nedorazila ako dokonale čitateľný text, ale skôr ako rozsypaná skladačka, ktorú by príjemca musel znovu pospájať.
Aj film Interstellar pracoval s podobnou myšlienkou. Cooper neposlal svojej dcére jednoduchý odkaz. Namiesto toho hýbal ručičkou hodiniek a vytváral gravitačné signály, ktorým musela postupne porozumieť. Podľa autorov štúdie by reálna komunikácia cez čas pravdepodobne vyzerala oveľa viac práve takto než ako čistý text bez jedinej chyby.
Na vyriešenie ďalšieho problému vedci využili koncept označovaný ako post-selektované uzavreté časupodobné krivky, teda P-CTC. Práve tento model ponúkol riešenie jednej z najznámejších námietok voči cestovaniu časom. Ide o takzvaný paradox starého otca.
Tento paradox je dôvod, prečo sa cestovanie v čase do minulosti považuje za nemožné
Predstav si situáciu, v ktorej by si sa vrátil do minulosti a zabránil narodeniu vlastného starého otca. V takom prípade by sa tvoj otec nenarodil a logicky by si sa nikdy nemohol narodiť ani ty, takže by si sa nemohol vrátiť späť a zasiahnuť do minulosti. Takýto logický rozpor trápi fyzikov aj filozofov celé desaťročia.
Model P-CTC však podobné paradoxy automaticky vyradí. Podľa tejto hypotézy sa uskutočnia len také časové slučky, ktoré nevytvoria logický konflikt. Časová línia teda neprijme udalosti vedúce k rozporu. Autori štúdie práve týmto spôsobom vysvetlili filmový príbeh. Cooper si pamätal správy, ktoré prijala jeho dcéra. Neskôr ich odovzdal späť do minulosti. Vznikla uzavretá slučka bez zjavného paradoxu.
Vedci plánujú experiment, ktorý by dokázal posielanie správ do minulosti
Najzaujímavejšia časť výskumu sa týka plánovaného experimentu. Vedci chcú využiť kvantové previazanie, jeden z najzvláštnejších javov modernej fyziky. Ich plán je pracovať s dvojicou previazaných fotónov, pričom jeden z nich vstúpi do simulovanej časovej slučky, kde sa jeho stav zmení. Následne vedci preskúmajú druhú časticu a pokúsia sa zistiť, či táto zmena spätne ovplyvnila minulosť prvého fotónu.
Nepôjde o skutočné cestovanie časom ani o otvorenie červej diery. Experiment preverí, či matematické predpovede modelu fungujú aj v podmienkach reálneho laboratória. Úspešný výsledok by zároveň ukázal, že niektoré formy komunikácie medzi minulosťou a budúcnosťou nemusia odporovať známym fyzikálnym zákonom.
Nie všetci fyzici však podobným úvahám veria. Myšlienka uzavretých časupodobných kriviek vyvoláva medzi odborníkmi diskusie už celé desaťročia. Jedným z najznámejších kritikov bol Stephen Hawking. Presadzoval takzvanú hypotézu ochrany chronológie. Podľa nej príroda sama zabráni vzniku časových slučiek skôr, než by mohli narušiť príčinu a následok.
„Zákony fyziky sa sprisahajú, aby zabránili cestovaniu časom,“ tvrdil Hawking.
Vedci tvrdia, že možno budeme na toto potrebovať „teóriu všetkého“
Podľa jeho predstáv by sa pri pokuse o vytvorenie časovej slučky nahromadilo extrémne množstvo energie, ktoré by celý systém zničilo ešte pred vznikom paradoxu. Iní vedci zase upozorňujú, že všeobecná relativita a kvantová fyzika stále netvoria jednu ucelenú teóriu, takže definitívne odpovede zatiaľ chýbajú.
Aj samotní autori zostávajú opatrní. Neoznámili objav cestovania časom ani spôsob, ako poslať človeka do minulosti. Predstavili nový matematický rámec, ktorý sa pokúsi odpovedať na otázku, či by sa informácie mohli pohybovať medzi rôznymi bodmi v čase bez vzniku logických rozporov.
Výsledky preto zatiaľ predstavujú skôr zaujímavý teoretický krok než technologický prelom. Napriek tomu ukazujú, že niektoré nápady zo sci-fi filmov nemusia stáť až tak ďaleko od hraníc modernej fyziky, ako sa ešte pred niekoľkými rokmi zdalo.
