Zeitreisen werden nicht ernster genommen als die Vorstellungskraft von Science-Fiction-Autoren. In der Tat ist dies ein einzigartiges Phänomen - die direkte Ableitung von Gleichungen, die die Physik unserer Welt beschreiben. Was solche Reisen Wirklichkeit werden lassen kann, liegt in unserem Material.
Unsere Kolumnistin und Physikerin Daria Zaremba glaubt, dass das Bestreben, die Idee der Zeitreise in die Praxis umzusetzen, zu wissenschaftlichem Fortschritt und unkonventionellen Entdeckungen beitragen kann. Denn so entstehen exotische Dinge, photonische Raketen und neue Eigenschaften astrophysikalischer Objekte. Sie stellte ein Wörterbuch mit Mechanismen zusammen, die Menschen theoretisch auf eine Zeitreise schicken könnten.
B - Warpantrieb
Ein Warp-Antrieb ist eine hypothetische Technologie für Reisen in die Zukunft, bei der aufgrund der Verformung der Leinwand der Raum-Zeit der Bewegungseffekt mit einer Geschwindigkeit erzeugt wird, die die Lichtgeschwindigkeit überschreitet.
Stellen Sie sich vor, Sie liegen auf einem Teppich und müssen sich, ohne sich zu bewegen, jenseits der Vorderkante befinden. Eine mögliche Lösung besteht darin, die Vorderseite des Teppichs unter Ihnen zu zerknittern und dann durch Ziehen an der Rückseite herauszuziehen. Ungefähr das Gleiche kann mit dem "Teppich" der Raum-Zeit erreicht werden: Dies ist das Prinzip, das von einem hypothetischen Raumschiff verwendet wird, das von einem Warp-Antrieb angetrieben wird.
Er komprimiert den Raum vor sich und erweitert ihn hinter sich, wodurch die Illusion einer Bewegung entsteht, die um ein Vielfaches schneller ist als die Lichtgeschwindigkeit. In diesem Fall gibt es keine Gezeitenkräfte im Raumschiff und die tatsächliche Beschleunigung ist gleich Null.
Die Crew kann leicht Cocktails aus einem Strohhalm schlürfen oder sich sogar in einem sprudelnden Whirlpool entspannen, während das Raumschiff die Raumzeit unter sich "verrückt" macht und Reisende in die Eingeweide der Galaxis entführt.
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Ein Modell einer Zeitmaschine, die auf Warp-Antriebstechnologie basiert, ist die Alcubierri-Blase, benannt nach ihrem mexikanischen Erfinder Miguel Alcubierri.
Die gesamte Physik des Reisens in die Zukunft mit einer solchen "Einheit" basiert auf den Postulaten der Speziellen Relativitätstheorie, die besagen, dass die Besatzung nach dem Stoppen der Blase die Außenwelt für viele Jahre gealtert finden wird, weil sich für sie die Zeit innerhalb der Blase verlangsamt hat.
In diesem Fall gibt es keine Verstöße gegen das Prinzip der Absolutheit der Lichtgeschwindigkeit, da in diesem Fall eine Bewegung schneller als Licht nicht bedeutet, dass sich die Blase selbst mit einer solchen Geschwindigkeit bewegt, sondern dass die Blase ihr Ziel schneller erreicht als ein Lichtstrahl, der sich außerhalb der Blase bewegt.
Um einen solchen Effekt der Verformung der Raumzeit zu erzeugen, ist eine spezielle Materie erforderlich, die unkonventionelle physikalische Eigenschaften aufweist - „exotische Materie“, die eine Hülle (Blase) um das Raumschiff erzeugt und das „Harken“des Raums ermöglicht. Während Fortschritte bei der Herstellung solcher Stoffe nicht beobachtet wurden, sind die Gründe für die Eignung eines Warpantriebs in der Praxis eher begrenzt.
Der theoretische Mechanismus des Warpantriebs.
D - Schwerkraft
Die Schwerkraft - im weitesten Sinne - eine Manifestation der Krümmung der Raum-Zeit, im engeren Sinne - die Kraft, die Objekte anzieht.
Der bekannte Mitarbeiter des Patentamts - Albert Einstein - half dabei, die Tore zur Welt des "Zeitmanagements" zu öffnen. Dazu musste er nur zwei Dinge feststellen: Erstens, dass Raum und Zeit untrennbar miteinander verbunden sind, und zweitens, dass massive Körper mit ihrer Masse diese Raum-Zeit-Leinwand deformieren und Schwerkraft erzeugen können.
Mit anderen Worten, Einstein hat bewiesen, dass die Erde (wie andere ähnliche massive Körper) das "Trampolin" des Weltraums mit seiner Masse "biegt" (kreisförmige Bahnen um sich selbst erzeugt) und gleichzeitig die Zeit biegt, nämlich ihren Verlauf verlangsamt, wenn sie sich nähert an die Oberfläche (und tiefer).
Der revolutionäre Charakter dieser Idee war, dass sie zum ersten Mal in der klassischen Mechanik nicht mehr als absoluter Wert wahrgenommen wurde. Es wurde festgestellt, dass die Armbanduhr eines Bergmanns und eines Kletterers unterschiedlich tickt (obwohl dies in einem solchen Ausmaß nicht wahrnehmbar ist). Ein Zwillingsbruder, der am Fluss lebt, ist jünger (wiederum nicht signifikant), sein Bruder, der in einem Haus auf einem Berg lebt, und der Kern der Erde ist jünger seine Oberfläche.
So wurde ein Weg gefunden, die "eigene" Zeit zu verlangsamen und dadurch in die Zukunft zu reisen, indem man sich beispielsweise einem Körper nähert, dessen Masse um ein Vielfaches größer ist als die Masse der Erde, und dann zum Heimatplaneten zurückkehrt und die Welt der Zukunft betrachtet.
D - Schwarzes Loch
Ein Schwarzes Loch ist ein Objekt im Raum, das unter dem Einfluss seiner eigenen Gravitationskräfte so zusammengebrochen ist, dass selbst elektromagnetische Strahlung nicht aus seinem Gravitationsfeld entweichen kann.
Das beste Objekt, um in die Zukunft zu reisen, wenn Sie den Gravitationsmechanismus zur Beeinflussung der Zeit wählen, ist definitiv ein Schwarzes Loch.
Um durch eine solche Reise zu scrollen, müssen Sie direkt zu ihr in den Weltraum gehen. Gehen Sie dort mit einem superstarken Kabel hinunter, aber nur, um den Ereignishorizont nicht zu überschreiten - die Grenze in einem Schwarzen Loch, gefolgt von "Spaghettifizierung" - Dehnen und Zerreißen aller Objekte, die unter dem Einfluss der singulären Schwerkraft dorthin gelangt sind.
Solange Sie in dieser Position hängen, verlangsamt sich die Zeit für Sie. Gleichzeitig ist es für Sie völlig unmerklich, weil sich alles in Ihrem Referenzrahmen verlangsamt: Stoffwechsel, biologische Uhr, Herzschlag, Bewegung von Elektronen in Atomen und so weiter.
Aber wenn Sie auf wundersame Weise Erdlinge aus Ihrem Schwarzen Loch ausspionieren könnten, dann scheint es Ihnen, dass sie sich mit einer zehnfach beschleunigten Geschwindigkeit bewegen! Und sie, die dich ansehen, würden denken, dass sie ein Video mit Zeitlupeneffekt ansehen.
Ihr Tag in der Nähe eines Schwarzen Lochs entspricht also fast drei Lebensjahren auf der Erde (es hängt auch davon ab, wie nah Sie am Horizont sind - die Zeit bleibt dort überhaupt stehen). Und wenn Sie so wenig hängen und zu Ihrem Heimatplaneten zurückkehren, werden Sie feststellen, dass die Welt in Ihrer Abwesenheit alt genug ist. Voila - du bist in der Zukunft!
Der Mechanismus der Reise in die Zukunft durch den Effekt der Zeitdilatation nahe dem Ereignishorizont eines Schwarzen Lochs. Die Kegel im Bild sind "Lichtkegel" - die Hyperfläche der Raum-Zeit, die die Bereiche der Zukunft und der Vergangenheit in Bezug auf ein bestimmtes Ereignis begrenzt. Die Neigung des Kegels zeigt die zeitliche Veränderung für den Astronauten. Weitere Details zur Struktur des Lichtkegels im Bild unten:
Lichtkegel.
Rotierende Schwarze Löcher werden nicht nur als "Gravitationsmoderator" eingesetzt, sondern können auch für Reisen in die Vergangenheit nützlich sein. Tatsache ist, dass sie aufgrund ihres Gravitationsfeldes sogenannte "geschlossene zeitliche Kurven" erzeugen können, entlang derer sich der Reisende in der Zeit zurückbewegen kann.
Aber die „Nützlichkeit“von Schwarzen Löchern als Zeitmaschinen endet auch hier nicht. Laut dem englischen Physiker und Mathematiker Roger Penrose können einige Schwarze Löcher - nämlich solche mit Ladung oder Rotation - als "Tore" zu den Universen der Zukunft dienen.
Gemäß dem Penrose-Diagramm werden räumliche Koordinaten jenseits des Ereignishorizonts gegen zeitliche ausgetauscht.
Das Ungewöhnliche an Schwarzen Löchern mit Ladung oder Rotationsmoment ist, dass sie zwei solche Ereignishorizonte haben sollten. Dementsprechend erfolgt das Ersetzen von räumlichen und zeitlichen Koordinaten auch zweimal.
Es stellt sich heraus, dass der Astronaut beim Springen in ein solches Loch zuerst einen Ereignishorizont überwinden wird - den Punkt ohne Wiederkehr und dann den zweiten, dem das Universum der Zukunft folgen wird. Es ist jedoch unwahrscheinlich, dass solche Draufgänger gefunden werden, so dass die Hypothese wackelig bleibt.
З - Geschlossene zeitliche Kurve
Eine geschlossene zeitähnliche Kurve ist eine Weltlinie (eine Kurve in der Raumzeit, die die Bewegung eines Körpers beschreibt) in der Struktur der Raumzeit, die ein Objekt zu einem Ereignis (einem Punkt in der Raumzeit) zurückgibt, das es bereits passiert hat.
ZVK - eine der mathematischen Lösungen der Allgemeinen Relativitätsgleichung. Es ist dieses physikalische Phänomen, das am häufigsten als Hauptmechanismus des Reisens in die Vergangenheit interpretiert wird.
Nach Gravitationsgleichungen kann sich eine geschlossene zeitähnliche Kurve bilden, in der sich ein massives Objekt oder ein starkes Gravitationsfeld bewegt und Raum-Zeit buchstäblich dahinter "zieht". Deshalb können zum Beispiel nur rotierende Schwarze Löcher ZVK erzeugen - das statische Gravitationsfeld kann sie nicht bilden.
Wenn sich das Objekt entlang der KEK bewegt, kehrt es zu denselben Raumkoordinaten zurück, von denen es abgereist ist, jedoch mit der Ankunftszeit vor dem Verlassen. Das heißt, es macht tatsächlich eine Reise in die Vergangenheit.
L - Laser
Ein Laser (aus Lichtverstärkung durch stimulierte Strahlungsemission) ist ein Gerät, das einen intensiven monochromatischen schmalen elektromagnetischen Strahl mit großer Reichweite aussendet.
Aufgrund seiner Eigenschaften weist der Laserstrahl eine erhöhte Energiedichte auf, die sogar die Energiedichte einer nuklearen Explosion überschreiten kann (mit maximaler Verringerung der Strahlbreite).
Der Autor einer der einfachsten und anspruchsvollsten Zeitmaschinen in der Implementierung ist der theoretische Physiker der University of Connecticut, Ronald Mallett.
Die Idee, ein solches Gerät zu entwickeln, kam vom Professor in der frühen Kindheit, als sein Vater im Alter von 33 Jahren unerwartet an einem Herzinfarkt starb. Der Professor hat wiederholt zugegeben, dass alles, was er auf dem Gebiet der Wissenschaft erreicht hat, auf seiner endlosen Liebe zu seinem Vater und dem Wunsch beruht, ihn wiederzusehen.
Viele Jahre lang arbeitete Ronald an seinem Modell einer Zeitmaschine, versteckte es vor Kollegen und "versteckte" sich hinter dem Studium der Schwarzen Löcher. Und im Alter von ungefähr 70 Jahren gelang es ihm, das gewünschte Ergebnis zu erzielen.
Mallets Modell basiert auf der Energie eines Laserstrahls. Und seine Schaffung wurde durch die berühmteste Einsteinsche Gleichung erleichtert - E = mc2.
Aus dieser legendären Formel folgt, dass Masse Energie entspricht, was bedeutet, dass die Raum-Zeit-Leinwand auch unter dem Einfluss hoher Energien verzerrt werden sollte.
Lassen Sie uns nun über die Energie elektromagnetischer Strahlung (im engeren Sinne - Licht) sprechen. Es wird, wie Sie wissen, mittels Photonen übertragen - "Teile" elektromagnetischer Strahlung. Letztere haben wiederum Energie, die mit einer speziellen Formel berechnet werden kann: E = hv, wobei h der Proportionalitätskoeffizient (Plancksche Konstante) und nu die Photonenfrequenz ist.
Es stellt sich also heraus, dass ein Lichtstrahl auch ein Gravitationsfeld erzeugen kann, da er Energie hat. Dieser Gedanke legte den Grundstein für die wissenschaftlichen Arbeiten von Ronald Mallet.
Der Wissenschaftler nahm einen starken Laserstrahl und ließ ihn mit Hilfe eines Spiegelsystems in einem Kreis zirkulieren, wodurch ein sogenannter Laserring entstand. Die Idee ist, dass die Raum-Zeit-Leinwand in diesem Ring verzerrt ist und sich wie ein Whirlpool dreht.
Wir beobachten ungefähr das gleiche, wenn wir Tee mit einem Löffel umrühren. Aufgrund solcher "Manipulationen" schließt sich die Zeit innerhalb des Rings zusammen mit dem Raum zu einer Schleife, die es ermöglicht, Objekte, die in die Vergangenheit gelangt sind, zu bewegen.
Die Geometrie der Ronald Mallett Zeitmaschine.
Laut dem Professor wird eine solche Einheit in der Lage sein, verschlüsselte Nachrichten in die Vergangenheit zu senden und Partikel rechtzeitig zu übertragen. Eine solche Nachricht kann zwar nur bis zur Erstellung dieser Zeitmaschine übertragen werden: Sie dient sowohl als Sender als auch als Empfänger.
So wird es beispielsweise möglich sein, Menschen aus der Vergangenheit vor bevorstehenden Katastrophen zu warnen. In Bezug auf die Bewegung von Makroobjekten auf diese Weise werden Wissenschaftler hier, wie sie sagen, ins Schwitzen geraten.
Eine solche Zeitmaschine ist aber auch nicht ohne "Fallstricke". Zum Beispiel wurde die Theorie von Allen Everett und Ken Olum wegen falsch gewählter Raum-Zeit-Geometrie für die Bildung der erwarteten geschlossenen zeitlichen Kurve (TLC) kritisiert.
Die Wissenschaftler waren auch verlegen über die Menge an Energie, die benötigt wird: Nach ihren Berechnungen muss der Durchmesser des Laserrings die Größe des sichtbaren Universums überschreiten, um SEC in Raum-Zeit zu provozieren. Und obwohl Ronald versuchte, den Energiebedarf durch Verlangsamung der Lichtleistung seines Lasers zu reduzieren, erwiesen sich die langsamen Strahlen in der Studie als nutzlos.
O - negative Energie
Negative Energie ist eine der Arten von "exotischer Materie" (oder besser "Energie"), die durch den Casimir-Effekt gewonnen werden und für Reisen in die Vergangenheit sowie zur Aufrechterhaltung von Wurmlöchern verwendet werden können.
In vereinfachter Form kann das "Rezept" zum Erhalten einer solchen Energie wie folgt beschrieben werden:
Nehmen Sie zwei ungeladene Metallplatin und legen Sie sie in ein Vakuum. Wir bringen die Teller so weit wie möglich zusammen, aber damit sie sich nicht berühren.
Wir beobachten die Anziehungskraft der Platten aufeinander. Dies liegt an der Tatsache, dass das Vakuum tatsächlich Energie enthält - obwohl es keine uns bekannten Partikel enthält, entstehen ständig Paare von virtuellen Partikeln und Antiteilchen, die sich darin vernichten (gegenseitig vernichten).
Solche Prozesse erzeugen Druck. Aber weil wir einen winzigen Spalt zwischen den Platten gelassen haben, ist die Konzentration der Antiteilchenpartikel dort viel geringer als im Raum um sie herum. Daher beginnt ein stärkerer Druck von außen, die Platten näher zusammenzubringen.
Während des Einzugs reduzieren die Platten die Vakuumenergie zwischen ihnen unter den normalen Nullpunkt und erzeugen so einen Raum negativer Energie.
Casimir-Effekt.
Das Phänomen des Auftretens negativer Energie als Ergebnis eines solchen Experiments wird als Casimir-Effekt bezeichnet - zu Ehren des niederländischen Physikers Hendrik Casimir. Diese Energie kann möglicherweise die Raum-Zeit-Krümmung verursachen, die für die Reise in die Vergangenheit erforderlich ist.
Die Menge an negativer Energie, die auf diese Weise erzeugt wird, ist jedoch vernachlässigbar im Vergleich dazu, wie viel sie für den richtigen Verformungseffekt benötigt wird. Wie Wissenschaftler feststellen, ist die Entwicklung eines Mechanismus bereits ein guter Fortschritt.
R - Relativistische Effekte
Relativistische Effekte sind physikalische Phänomene, die beobachtet werden, wenn sich ein Objekt mit nahezu Lichtgeschwindigkeit bewegt. Sie sind Gegenstand von Studien zur relativistischen Mechanik, die auf der Speziellen Relativitätstheorie basieren.
Unter allen relativistischen Effekten, wie z. B. einer Zunahme der Masse, einer Abnahme der Länge eines Objekts, ist der Effekt der Zeitdilatation unter dem Gesichtspunkt der Verwendung auf Zeitreisen am interessantesten und praktischsten.
Nach der Speziellen Relativitätstheorie verlangsamt sich für einen Körper, der sich mit einer Geschwindigkeit bewegt, die mit der Lichtgeschwindigkeit vergleichbar ist, die Zeit relativ zu ruhenden Körpern.
Diese Theorie fand ihre experimentelle Bestätigung 1971, als zwei verzweifelte Physiker Hafele und Keating zweimal mit vier Atomuhren an Bord um die Welt flogen. Bei der Landung stellten sie fest, dass die Reisewache tatsächlich hinter den verbleibenden Stunden am United States Naval Observatory zurückblieb.
Als Zeitreisemöglichkeit könnte es so aussehen. Angenommen, Sie haben einen Weg gefunden, Ihr Raumschiff auf 99,5 Prozent der Lichtgeschwindigkeit zu beschleunigen. In diesem Fall können Sie beispielsweise in einer Minute zu einem der nächsten Sterne gelangen. Vier Jahre werden auf der Erde vergehen.
Auf dem Hin- und Rückweg verbringen Sie zwei Minuten Ihrer subjektiven Zeit - aufgrund des Effekts der Zeitdilatation im Schiff, und wenn Sie zur Erde zurückkehren, werden Sie feststellen, dass es acht Jahre älter ist.
Übrigens, segne den großen Einstein jedes Mal, wenn du in Online-Karten nach einem nahe gelegenen Burgerladen suchst: Wenn GPS-Satelliten diese Geschwindigkeitsverzögerungen nicht berücksichtigen (und sie sich mit einer Umlaufgeschwindigkeit von 14.000 km / h bewegen), wird die Markierung des gewünschten Ortes mit einem Kilometerfehler angezeigt …
Das Beschleunigen auf eine Geschwindigkeit nahe der Lichtgeschwindigkeit ist jedoch keine leichte Aufgabe. Einstein stellte fest, dass die Lichtgeschwindigkeit die maximal mögliche Bewegungsgeschwindigkeit ist und nur von etwas ohne Masse erreicht werden kann. Je größer die Masse eines Objekts ist, desto unwahrscheinlicher ist es, dass es nahezu Lichtgeschwindigkeit erreicht.
Einer der Gründe dafür ist die kolossale Zunahme der Masse bei Erreichen von Lichtgeschwindigkeiten. Deshalb können sich beispielsweise Photonen, Lichtteilchen, die keine Ruhemasse haben, mit einer solchen Geschwindigkeit bewegen.
Obwohl es heute Ideen für die Schaffung sogenannter photonischer Raketen gibt (wie zum Beispiel die Rakete des norwegischen Professors Haug), ist eine Beschleunigung auf solche Geschwindigkeiten aufgrund übermäßiger Überlastungen für die Besatzung nicht mit dem Leben vereinbar. Wir sprechen also vorerst nur theoretisch über diese Art des Reisens in die Zukunft.
H - Wurmloch
Ein Wurmloch oder Wurmloch ist eine theoretische Passage in der Struktur der Raumzeit, die zwei entfernte Ereignisse (Punkte in der Raumzeit) im Universum verbindet.
Wurmlöcher sind wie durchquerbare Schwarze Löcher. Sie haben auch einen Ereignishorizont, aber erst nachdem sie ihn passiert haben, zerreißt er Sie nicht unter dem Einfluss der starken Schwerkraft, sondern "spuckt" nur von der gegenüberliegenden Seite aus, bereits zu einem anderen Zeitpunkt in der Raumzeit (die Hauptsache ist, ein Schwarzes Loch nicht mit einem Maulwurf zu verwechseln, sonst anstatt zu einem anderen zu reisen Mal wirst du "in die nächste Welt" ziehen).
Solche Ein- und Ausgänge werden Münder genannt und sind durch einen durch das Universum verlaufenden Kehlentunnel verbunden. Ein Wurmloch kann sowohl vergangene als auch zukünftige Ereignisse verbinden.
Es besteht die Annahme, dass unser gesamtes Universum mit Wurmlöchern übersät ist. Erst jetzt existieren sie in Form von "Quantenschaum" auf unglaublich mikroskopischen Ebenen: Sie sind um ein Vielfaches kleiner als der Atomkern, genauso wie der Kern kleiner als der Planet Erde (wir sprechen über den sogenannten Schaum der Raumzeit von John Wheeler).
Und es gibt eine Hypothese, dass diese mikroskopischen Wurmlöcher im Verlauf der Expansion des Universums auf eine merkliche Größe angestiegen sein könnten.
Wissenschaftler schlagen auch vor, dass Schwarze Löcher der "Eingangsmund" für einige Wurmlöcher sein könnten. Laut dem berühmten Astrophysiker-Theoretiker und Kosmologen Igor Novikov sind die Kerne einiger Galaxien möglicherweise keine supermassiven Schwarzen Löcher, sondern der Eingang zu einem Wurmloch.
Deshalb sollte man, wie der Professor bemerkt, bei der Suche nach Wurmlöchern zunächst das Zentrum der Galaxie betrachten. Laut dem Wissenschaftler ist es durchaus möglich, dass einige Wurmlöcher Ereignisse (Punkte in Raum-Zeit) zweier verschiedener Universen verbinden können.
Das Problem mit einem Wurmloch ist jedoch, dass es zusammenbricht, bevor etwas durch es hindurchtreten kann. Und um ein Wurmloch passierbar und mehr oder weniger stabil zu machen, wird ein Feld mit negativer Energiedichte benötigt, das den Mund offen hält.
Die durch diese Materie erzeugte Antigravitation wirkt gegen die Schwerkraft ("Quetschen") des Wurmlochs, und somit ist es möglich, es zu zwingen, länger in einem passablen Zustand zu bleiben und gleichzeitig seine Größe zu erhöhen.
Der beliebte amerikanische Physiker und Astronom Kip Thorne schlug einen Mechanismus zur Aufrechterhaltung eines Wurmlochs vor, indem er parallele leitende Platten auf gegenüberliegenden Seiten platzierte.
Dies erzeugt laut dem Casimir-Effekt auf beiden Seiten negative Energie, die verhindert, dass der Bau zusammenbricht. Gleichzeitig dehnt sich das Wurmloch unter dem Einfluss negativer Energie aus, was sehr nützlich ist, wenn Sie es gewohnt sind, mit einem beeindruckenden Raumschiff in der Zeit zu reisen (Fortsetzung der Hypothese von Thorne, Astrophysiker an der Universität Cambridge, Luke Butcher, schlug einen effektiveren Weg vor, negative Energie in einem Wurmloch durch Erzeugung zu erzeugen es ist sehr Wurmloch, ohne die Verwendung von Platten).
Die Mengen dieser negativen Energie zur Aufrechterhaltung eines Wurmlochs müssen jedoch enorm sein. Gleichzeitig zeigen Berechnungen, dass diese Zahl ihre eigene Grenze hat, was Science-Fiction-Autoren ein wenig beruhigt.
Modellierung des Aussehens des Mundes eines Wurmlochs durch Kip Thorn in Abhängigkeit von seiner Länge und Linse.
E - Exotische Materie
Exotische Materie ist Materie, die sich auf die eine oder andere Weise von der klassischen unterscheidet und „exotische“Eigenschaften hat. Dies wird als Materie betrachtet, die eine negative Masse hat oder sich mit überluminaler Geschwindigkeit bewegen kann oder aus Teilchen besteht, die sich von den üblichen Baryonen (dh Protonen und Neutronen) unterscheiden - wie beispielsweise dunkle Materie.
In der Theorie der Zeitreise spielt exotische Materie eine der Schlüsselrollen bei der Verwirklichung von Reisen in die Vergangenheit. Theoretiker sagen, wenn eine exotische Substanz erzeugt oder entdeckt wird, die die Raumzeit auf unkonventionelle Weise verformen kann, kann sich in der Struktur des Raum-Zeit-Kontinuums eine Zeitschleife bilden, die geeignet ist, sich in der Zeit rückwärts zu bewegen.
Dies wird zum Beispiel vom Autor eines der genauesten mathematischen Modelle der Zeitmaschine belegt - Traversable akausale retrograde Domänen in der Raumzeit (TARDIS) - des kanadischen Mathematikers und Physikers Ben Tippett:
„Der Krümmungseffekt der Raumzeit, mit dem wir am besten vertraut sind, ist die Schwerkraft: Sie zieht uns zum Erdmittelpunkt und die Planeten zur Sonne.
In Einsteins Theorie kann die Krümmung der Raum-Zeit jedoch viel vielfältigere Effekte hervorrufen: Rotierende massive Körper ziehen nahe Objekte in Richtung ihrer Rotation; Das Universum dehnt sich schnell aus; Massive Objekte können Gravitationswellen verursachen, die kürzlich vom Ligo-Observatorium gemessen wurden “, stellt der Wissenschaftler fest.
Einsteins Theorie erlaubt es ihm, verschiedene Arten der Raum-Zeit-Krümmung mit einer anderen Art der Materie zu verbinden. "Unsere Raumzeitgeometrie wurde entwickelt, um Zeitreisen zu ermöglichen, und Einsteins Gleichung sagt uns, welche Art von Materie das Universum mit seinem Gewicht auf diese Weise biegen wird: insbesondere exotische Materie."
Nach Tippets Modell sollte die Zeitmaschine also so etwas wie eine "Box" (eine physikalisch greifbare Struktur) sein, die von exotischer Materie umgeben ist.
Darüber hinaus sollte eine negative Energiedichte dieser Angelegenheit „Exotik“verleihen: Mit anderen Worten, sie sollte so etwas wie ein Antigravitationsfeld erzeugen und die Raumzeit auf ungewöhnliche Weise für uns biegen - so dass sich die Zeitlinie zu einem Ring schließt und eine geschlossene zeitähnliche Kurve bildet.
Ben Tippetts TARDIS-Bewegung in Raum-Zeit - entlang einer geschlossenen zeitlichen Kurve.
"Es reicht aus, es auf der Außenseite der 'Maschine' zu verteilen, und das Universum wird sich als Reaktion auf seine Anwesenheit wie gewünscht biegen", erklärt Ben.
Ben präsentierte alle Berechnungen, die die Möglichkeit der Schaffung einer solchen Zeitmaschine belegen, in seinem Artikel, der am 31. März 2017 in der Zeitschrift Classical and Quantum Gravity veröffentlicht wurde.
Exotische Stoffe mit Anti-Schwerkraft-Eigenschaften werden ebenfalls benötigt, um die Durchlässigkeit von Wurmlöchern aufrechtzuerhalten. Die am besten geeignete Art exotischer Materie wird heute als negative Energie angesehen, die aufgrund des Casimir-Effekts erzeugt wird.
Zeitreisen scheinen Ihnen nicht so fantastisch? Lesen Sie im nächsten Artikel von Daria Zaremba, was die Menschheit daran hindert, von diesen Verschiebungen zu träumen - über das Widerlegen von Gedankenexperimenten, Paradoxe des Reisens in die Vergangenheit und ihre Lösungen.
Daria Zaremba