Es gibt noch keine allgemein anerkannte Zeittheorie oder gar eine Beschreibung, die für jeden geeignet wäre. Trotzdem haben Wissenschaftler viele Zeitmaschinen erfunden - schließlich verbietet kein physikalisches Gesetz dies. Werden wir jemals in der Lage sein, diese seltsame Kategorie des Universums zu manipulieren?
Pfeil der Zeit
Wir nehmen die Zeit mit keinem der Sinne wahr, aber wir wissen intuitiv darüber Bescheid und wissen sogar, wie wir in gewissen Grenzen vorhersagen können, was bald passieren wird. Aus unserer Sicht vergeht, läuft, fließt die Zeit. Wir sprechen über den gegenwärtigen Moment, Vergangenheit und Zukunft. Zwei verschiedene Ereignisse können als Ursache und Wirkung verknüpft werden: eines führt zum anderen. Niemals umgekehrt. Dies ist die Essenz des Prinzips der Kausalität oder der Irreversibilität der Zeit.
Der Nobelpreisträger Akademiker Vitaly Ginzburg hat die Irreversibilität (Pfeil der Zeit) in die Liste der drei großen Probleme der Physik aufgenommen.
In der klassischen Mechanik beruht die Irreversibilität auf der Tatsache, dass Körper aus vielen Atomen und Molekülen bestehen, die zu einem chaotischen Zustand neigen (Entropie nimmt zu). Das einfachste Beispiel ist Sahne in Tee. Sie können gerührt werden, aber sie können nicht in genau denselben Tropfen zurückgesammelt werden, obwohl die Moleküle der Substanz und ihre Anzahl gleich zu bleiben scheinen.
Eine andere Sache ist die Quantenwelt, in der Objekte Elementarteilchen, Felder sind. Dort existiert der Pfeil der Zeit nicht, die Prozesse sind reversibel, aber nur solange wir nicht versuchen, sie zu messen, beobachten wir sie. Teilchen befinden sich gleichzeitig in allen möglichen Zuständen (Physiker sprechen lieber über die Wellenfunktion). Aber zum Zeitpunkt der Messung mit unseren Geräten "wählen" sie einen der Zustände (oder wir wählen).
Rechtliche Fragen stellen sich: Ist Zeit ein objektives Phänomen, das unabhängig vom Bewusstsein existiert, wie ein See, ein Haus, die Sonne? Oder ist es eine Eigenschaft des Bewusstseins und ohne uns existiert es nicht?
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„Zeit ist das Schlimmste, was man einen modernen Physiker fragen kann. Die völlige Zwietracht ist, dass jede der Wissenschaften die Zeit nur von einer Seite sieht. Daher müssen wir über geometrische, thermodynamische, quantenmechanische Zeit sprechen. Selbst zu verstehen, warum unterschiedliche Definitionen von Zeit etwas miteinander zu tun haben, ist ein Problem “, sagt Sergei Baranov, Doktor der Physikalischen und Mathematischen Wissenschaften, ein führender Forscher am Labor für Wechselwirkung von Strahlung mit Materie bei FIAN.
Die Zwillinge und das Uhrparadoxon
In der Sowjetzeit waren Geschichten über vorübergehende Anomalien, bei denen Menschen, Schiffe und Flugzeuge fielen, bei Sensationsfans beliebt. Im Internet finden Sie Augenzeugenberichte über "Zeitreisen" in einem starken Tornado.
Laut Sergei Baranov werden "Zeitanomalien", wenn Sie absichtliche Täuschung ausschließen, durch Wahrnehmungsfehler, Ausfälle der Elektronik unter dem Einfluss atmosphärischer Phänomene oder industrieller Faktoren erklärt.
"Fahrer, die in der Nähe von Militärradargeräten vorbeifahren, bemerken einen Ausfall des GPS-Systems, aber es ist unwahrscheinlich, dass dies mit der Teleportation zusammenhängt", gibt der Wissenschaftler ein Beispiel.
Physiker begegnen in Experimenten realen Paradoxien der Zeit, aber sie sind alle erklärbar. Zum Beispiel ist in der speziellen Relativitätstheorie das "Zwillingsparadoxon" bekannt: Einer der Zwillingsbrüder, der mit einer schnellen Rakete den Weltraum erforscht, entdeckt bei seiner Rückkehr, dass der auf der Erde verbleibende Zwilling älter geworden ist. Keine Mystik. Es ist nur so, dass in der vierdimensionalen Raumzeit für einen sich bewegenden Körper die Zeit langsamer fließt.
Während des Zerfalls instabiler Partikel ist die Zeitdilatation auf Beschleunigern festgelegt. Die Atomuhr an Bord umlaufender Satelliten läuft dagegen einige Mikrosekunden pro Tag voraus. Hier spielt die Schwerkraft eine Rolle, die mit zunehmender Höhe die Energieniveaus von Elektronen und Kernen leicht streckt.
Das Zwillingsparadoxon. Links: Ein Zwilling schießt in den Weltraum, der andere - bleibt auf der Erde. Rechts: Für den Bruder, der auf der Erde geblieben ist, ist mehr Zeit vergangen als für den Raumfahrer / Illustration von RIA Novosti / Alina Polyanina.
Wurmlöcher als Teleport
Die Relativitätstheorie sagt die Existenz von Schwarzen Löchern im Universum voraus - Objekte mit einer riesigen Masse, die den Raum verzerren. Für einen externen Beobachter scheint es, dass vor uns das Ende der Welt liegt, jenseits dessen es nichts gibt. Dies wird als Ereignishorizont bezeichnet. Die Zeit verlangsamt sich dahinter, innerhalb des Schwarzen Lochs wird jede Materie durch Gezeitenkräfte auseinandergerissen. Sie können nur in ein schwarzes Loch fallen. Es gibt kein Zurück.
In diesem Sinne bietet das "Wurmloch" (oder "Wurmloch") mehr Möglichkeiten. Die beiden Eingänge sind durch einen kurzen Tunnel verbunden. Sie können sich in entfernten Teilen unseres Universums oder in verschiedenen Universen befinden. Wie der Physiker Michio Kaku in Die Physik des Unmöglichen feststellt, können Sie mit Wurmlöchern durch Zeit und Raum reisen.
Das Problem ist, dass Wurmlöcher instabil sind und unter dem Einfluss der Schwerkraft zusammenbrechen. Der Kosmologe Igor Novikov vom Astronomischen Zentrum des Lebedev Physical Institute glaubt: Wenn das "Wurmloch" mit exotischer Materie mit negativer Energiedichte gefüllt ist (um Antigravitation zu erzeugen), wird es passierbar.
„Exotische Substanz ist ein Quantenzustand der Materie, der nur theoretisch bekannt ist. Wir wissen nicht, ob es große Mengen einer solchen Substanz gibt, ob sie künstlich erhalten werden kann. Es gibt keine Gesetze, die seine Existenz verbieten, auch nicht in der Natur “, erklärt der Kosmologe.
Moderne wissenschaftliche Konzepte gehen davon aus, dass in den Zentren von Galaxien, einschließlich unserer Milchstraße, der Platz der Schwarzen Löcher von "Wurmlöchern" besetzt ist. Zukünftige Projekte wie das russische Millimetron, eine Raumstation am Lagrange-Punkt, die zusammen mit bodengestützten Radioteleskopen ein riesiges Interferometer bildet, mit dem Objekte in relativ geringem Abstand voneinander unterschieden werden können, werden dazu beitragen, dies zu verstehen. Der Start ist für 2023 geplant.
„Der Hauptunterschied zwischen einem 'Wurmloch' und einem Schwarzen Loch besteht darin, dass die Eingänge ein magnetisches Monopolfeld haben. Außerdem kann Materie aus einem Wurmloch fließen, aber nur in ein Schwarzes Loch. Sie können in das "Wurmloch" wie in einen Korridor schauen. Wenn es zu einem anderen Universum führt, können Sie sehen, was dort passiert “, erklärt Novikov.
Ein Wurmloch, das die beiden Universen mit einem Zeitpfeil verbindet (aus dem Artikel von I. D. Novikov, 2018) / Illustration von RIA Novosti / Alina Polyanina.
Zeitmaschine
Nach der herkömmlichen Gravitationstheorie sollten Wurmlöcher mit einem Planck-Halsradius in der Größenordnung von 10 bis 33 Zentimetern sehr klein sein. Das Wurmloch kann jedoch vergrößert werden. Hierfür sollte ein zusätzlicher Parameter in die Theorie eingeführt werden, glaubt Arkady Popov, leitender Forscher am Institut für Physik der Kasaner Bundesuniversität.
„Es gibt eine weitere Möglichkeit, den Radius zu vergrößern. Es ist notwendig, die Temperatur des Vakuums quantisierter Felder zu berücksichtigen - eine exotische Substanz, die in der Raumzeit ein "Wurmloch" erzeugt. Wir berechnen das jetzt “, sagt der Wissenschaftler.
Ihm zufolge ist die Teleportation durch Wurmlöcher nicht verboten.
„Es kann sich herausstellen, dass der Weg durch ihn viel kürzer ist als durch den Weltraum. Dann werden die Beobachter von der Seite bedenken, dass Sie sich sehr schnell bewegt haben - teleportiert “, fügt Popov hinzu.
Sie versuchten auch, mit Hilfe des "Wurmlochs" eine Zeitmaschine zu schaffen. Zum Beispiel kann ein Ende in den Bereich eines Schwarzen Lochs gebracht werden und das andere - weit weg, wo die Zeit auf andere Weise fließt. Aber dann treten alle Arten von Verstößen gegen die Theorie auf.
"Dies bedeutet, dass Zeitmaschinen höchstwahrscheinlich verboten sind, was Stephen Hawking übrigens sagte", erinnert sich der Physiker.
Tatiana Pichugina