Ar kada nors būtų įmanoma keliauti laiku?
Trumpas atsakymas: Galbūt ribotai, bet nežinoma, ar įmanoma keliauti visą laiką, kaip filmuose. Fizika leidžia tam tikras laiko perkėlimo formas, tačiau dideli šuoliai į praeitį susiduria su sudėtingomis problemomis ir prieštaravimais.
Trumpas paaiškinimas
Kelionė laiku reiškia judėjimą į praeitį arba ateitį greičiau nei įprastai. Mokslas rodo, kad galime šiek tiek nukeliauti į ateitį skrisdami labai greitai arba būdami šalia stiprios gravitacijos. Šie efektai kyla iš Einšteino idėjų apie erdvės ir laiko ryšį.
Peršokti toli į ateitį yra lengviau nei grįžti į praeitį. Grįžimas į praeitį sukeltų paradoksų, pavyzdžiui, jau įvykusių įvykių keitimą. Fizikai studijuoja matematiką ir eksperimentus, kad pamatytų, kokias taisykles leidžia gamta.
Šiuo metu kelionės laiku į praeitį išlieka teorinės ir neapibrėžtos.
Mokslinis paaiškinimas
Įvardyti dėsniai / principai: Einšteino reliatyvumo teorija (specialioji ir bendroji reliatyvumo teorija) – laiko išsiplėtimas ir gravitacinis laiko išsiplėtimas.
Einšteinas parodė, kad laikas yra erdvėlaikio dalis ir gali bėgti skirtingu greičiu. Specialioji reliatyvumo teorija prognozuoja, kad greitai judantys laikrodžiai sukasi lėčiau nei nejudantys. Bendroji reliatyvumo teorija prognozuoja, kad laikrodžiai sukasi lėčiau šalia masyvių objektų (stipri gravitacija).
Šie efektai nėra mokslinė fantastika: jie matuojami ir naudojami technologijose. Kai kurie Einšteino lygčių sprendiniai, pavyzdžiui, kirmgraužos arba uždaros laiko kreivės, matematiškai leidžia sukurti kilpas laike. Tačiau tam reikalingos keistos sąlygos arba medžiagos, ir tai dažnai sukelia priežasties ir pasekmės paradoksus, todėl dauguma fizikų mano, kad jie mažai tikėtini arba juos blokuoja gilesni dėsniai .
Kaip mes tai žinome: Laiko išsiplėtimas buvo matuojamas atominiais laikrodžiais greituose reaktyviniuose lėktuvuose ir dalelių greitintuvuose, o inžinieriai koreguoja GPS palydovus, atsižvelgdami į specialiosios ir bendrosios reliatyvumo teorijos efektus . Šie realūs matavimai patvirtina, kad laikas gali bėgti skirtingu greičiu, priklausomai nuo greičio ir gravitacijos.
Kasdieniai pavyzdžiai
- GPS palydovai turi koreguoti savo laikrodžius, nes jie juda greitai ir yra aukščiau virš Žemės, kur gravitacija silpnesnė.
- Lėktuvuose skraidantys atominiai laikrodžiai rodė nedidelius skirtumus, palyginti su ant žemės paliktais laikrodžiais.
- Viršutinėje atmosferoje susidarantys miuonai (smulkios dalelės), žiūrint iš Žemės, gyvena ilgiau, nes juda beveik šviesos greičiu.
- Dalelių greitintuvai stebi, kaip ilgėja greitų dalelių gyvavimo trukmė, o tai atitinka reliatyvumo teorijos prognozes.
Praktinis bandymas
Pavadinimas: Lenktynės su chronometru (laiko išsiplėtimo analogija)
Sauga: Specialių saugumo reikalavimų nėra.
Priemonės
- du chronometrai arba telefono laikmačiai
- žaislinis automobilis arba riedantis objektas
- matavimo juosta
Žingsniai
- Pažymėkite tiesų taką ant grindų juosta. Padėkite vieną chronometrą starte, o kitą finiše.
- Asmuo A stovi prie finišo su vienu chronometru. Asmuo B stovi starte su kitu chronometru.
- Paleiskite abu chronometrus vienu metu. Pastumkite žaislinį automobilį ir pradėkite matuoti laiką, kiek laiko užtrunka pasiekti finišą.
- Pakartokite greitesniu stūmimu. Palyginkite dviejų chronometrų rodmenis ir atkreipkite dėmesį į kelionės laiko skirtumus.
- Aptarkite, kaip žaislinio automobilio judėjimas keičia išmatuotą laiką, kaip analogiją, kaip judėjimas veikia laikrodžius reliatyvumo teorijoje. Ką tai rodo: Judančius laikrodžius arba judančius objektus galima išmatuoti taip, kad jie važiuotų skirtingu laiku, o tai padeda įsivaizduoti laiko išsiplėtimą (tai analogija, o ne kelionė realiu laiku).
Svarbūs žodžiai
- Reliatyvumas: idėja, kad erdvė ir laikas yra susiję, o matavimai priklauso nuo to, kaip judate.
- Laiko išsiplėtimas: kai laikrodis veikia lėčiau, nes juda greitai arba yra veikiamas stipresnės gravitacijos.
- Kirmgrauža: teorinis tunelis erdvėlaikyje, kuris gali sujungti tolimas vietas ar laikus .
- Paradoksas: situacija, kuri pažeidžia logiką, pavyzdžiui, istorijos pasikeitimas keliaujant į praeitį.
Trumpi klausimai
Ar galime keliauti laiku į priekį?
Taip, šiek tiek. Judant labai greitai arba esant šalia stiprios gravitacijos, senstame lėčiau, todėl ateitį pasiekiame anksčiau nei kažkas kitas.
Ar galime keliauti į praeitį?
Ne su niekuo, ką žinome. Matematinės teorijos tai leidžia, bet reali fizika ir paradoksai tai mažai tikėtina.
Ar kirmgraužos galėtų leisti mums grįžti laiku atgal?
Kirmgraužos pasirodo lygtyse, bet joms reikia keistos energijos ir realiame gyvenime greičiausiai būtų nestabilios arba draudžiamos .