Kõik pole nii lihtne
Kujutage ette, et teil on näol katkine muna ja see pole kõnekuju. Munadega žongleerimise katse tagajärjel üks neist kukkus ja murdus pähe ning nüüd peate minema duši alla ja vahetama riided.
Kuid kas poleks lihtsam aega minut tagasi pöörata? Lõppude lõpuks murdus muna vaid mõne sekundiga - miks te ei saaks teha sama asja, just vastupidi? Pange kest lihtsalt kokku, visake valge ja munakollane sisse - ja ongi kõik. Teil oleks puhas nägu, puhtad riided ja juustes ei oleks munakollast.
See kõlab naeruväärselt - aga miks? Miks ma ei saa seda toimingut tagasi võtta? Tegelikult pole selles midagi võimatut. Pole ühtegi loodusseadust, mis seda keelaks.
Lisaks on füüsikute teatel iga hetk, mis igapäevaelus aset leiab, juhtuda igal ajahetkel vastupidises järjekorras. Miks siis mitte mune "lahti murda", "tiku tagasi põletada" või isegi "jalga tagasi" nihutada?
Miks neid asju ei juhtu iga päev? Miks on tulevik üldse minevikust erinev? See küsimus tundub üsna lihtne, kuid sellele vastamiseks peate minema tagasi Universumi sündi, pöörduma aatomimaailma poole ja jõudma füüsika piirideni.
Nagu paljud lood füüsikailmas, pärineb see lugu suurest füüsikust Isaac Newtonist. Burooniline katk võttis 1666. aastal Suurbritannia ja see oli see, kes sundis Newtonit lahkuma Cambridge'i ülikoolist ja minema koju ema juurde, kes elas maal Lincolnshire'is. Seal sai Newtonil igav ja asus välismaailmast isoleerituna füüsika alal.
Ta avastas kolm liikumisseadust, sealhulgas kuulus maksimum, et igal toimingul on oma vastuseis. Ta tuli välja ka seletusega, miks gravitatsioon töötab.
Reklaamvideo:
Newtoni seadused on ümbritseva maailma kirjeldamisel uskumatult tõhusad. Nad saavad selgitada paljusid nähtusi, alates sellest, miks õunad puudelt kukuvad, kuni maakera keerleva päikese ümber.
Kuid neil on kummaline omadus - nad töötavad samamoodi ja vastupidi. Kui muna puruneb, ütlevad Newtoni seadused, et see võib naasta oma algsesse olekusse. Ilmselt on see vale, kuid praktiliselt igal teoorial, mille teadlased on Newtonist alates välja töötanud, on täpselt sama probleem.
Füüsikaseadused lihtsalt ei võta arvesse seda, kuidas aeg voolab - edasi või tagasi. Nad hoolivad sellest sama palju kui ka teave selle kohta, kas kirjutate parema või vasaku käega. Aga sa kindlasti hoolid!
Niipalju kui teate, on kellaajal nool, mis näitab selle suunda, ja see on alati tuleviku ees. Võite segada ida ja lääne vahel, kuid te ei sega kunagi eile ja homme. Füüsika põhiseadustes ei tehta vahet mineviku ja tuleviku vahel.
Esimene inimene, kes selle probleemiga tõsiselt silmitsi seisis, oli 19. sajandi teisel poolel elanud Austria füüsik Ludwig Boltzmann. Neil päevil olid kõik ideed, mida nüüd aksioomina aktsepteeritakse, vaieldavad.
Täpsemalt, füüsikud polnud tänapäeval nii veendunud, et kõik maailmas on valmistatud osakestest, mida nimetatakse aatomiteks. Enamiku füüsikute arvates ei suudetud aatomite ideed tõestada, seda ei saanud kontrollida ka praktiliste meetoditega.
Boltzmann oli veendunud, et aatomid on tegelikult olemas, nii et ta kasutas seda ideed kõigi igapäevaste asjade, näiteks tule leegi, kopsutöö, selgitamiseks ja ka miks jahtuda, kui te selle peale puhute. Ta arvas, et suudab kõiki neid asju mõista, kasutades talle nii lähedast mõistet - aatomite teooriat.
Mõnedele füüsikutele avaldas Boltzmanni töö muljet, kuid enamik lükkas selle tagasi. Teadusringkonnad jäid ta oma ideede pärast varakult välja ostma.
Kuid just tema näitas, kuidas aatomid on seotud aja olemusega. Neil päevil ilmus termodünaamika teooria, mis kirjeldab, kuidas kuumus käitub. Boltzmanni vastased rõhutasid, et kuumuse olemust ei saa kirjeldada; nad ütlesid, et soojus on lihtsalt soojus.
Boltzmann otsustas tõestada, et nad eksisid ning kuumuse põhjustab aatomite kaootiline liikumine. Tal oli õigus, kuid ta pidi veetma oma ülejäänud elu oma vaatepunkti kaitstes.
Boltzmann püüdis selgitada midagi imelikku - "entroopia". Termodünaamika seaduste kohaselt on kõiges maailmas teatud entroopia ja kui selle objektiga midagi juhtub, suureneb entroopia.
Näiteks kui paned jääkuubikud klaasi vette, siis need sulavad ja klaasi entroopia tõuseb. Ja entroopia kasv erineb kõigest füüsikas - protsess liigub ühes suunas. Füüsikud on juba ammu mõelnud, kas ajavoogude viisi määrab entroopia suurenemine.
Nagu võite arvata, tõstatas selle küsimuse esimesena Boltzmann, kuid siis hakkasid seda küsimust uurima paljud teised teadlased. Selle tulemusel sai selgeks, et aeg võib potentsiaalselt voolata vastupidises suunas - kuid ainult siis, kui entroopia väheneb, mis on lihtsalt võimatu.
Kui aga aeg võib voolata vastupidises suunas, on võimalik ehitada ajamasin. 2009. aastal korraldas Briti füüsik S. Hawking ajarändurite peo - trikk oli selles, et ta saatis aasta hiljem peole kutsed välja (ükski külaline ei ilmunud kohale).
Nii et ajas tagasi reisimine on tõenäoliselt võimatu. Isegi kui see võimalus oleks olemas, väidavad Hawking ja teised, et te ei saa kunagi ajahetkele jõuda enne, kui teie ajamasin ehitati.
Aga teekond tulevikku? See on teine lugu. Muidugi, kõik meist, rändurid, võisteldakse ajavoos minevikust tulevikku kiirusega üks tund tunnis. Kuid nagu jõgi, voolab ajavoog erinevates kohtades erineva kiirusega. Kaasaegne teadus pakub tuleviku lähendamiseks mitmeid viise. Siin on kokkuvõte nende olemusest.
Lihtsaim ja praktilisem viis kaugesse tulevikku jõudmiseks on liikuda väga kiiresti. Einsteini relatiivsusteooria kohaselt aeglustub aeg teie jaoks valguse kiirusele lähedase kiirusega, võrreldes välismaailmaga.
See pole lihtsalt hüpotees ega mõtteeksperiment - see on mõõtmistulemus. Kahe identse aatomkella abil (mõned lendasid reaktiivlennukil, teised jäid Maa peal liikumatuks) tõestasid füüsikud, et lendavad kellad tiksuvad kiiruse tõttu aeglasemalt.
Lennuki puhul on mõju minimaalne. Kuid kui te asuksite kosmoselaeva pardal, mille valguskiirus on 90% suurem, mööduks aeg teie jaoks 2,6 korda aeglasemalt kui Maa peal. Ja mida lähemale teie kiirus läheneb valguse kiirusele, seda ekstreemsem on aegreis.
Kiireim tänu inimtehnoloogiale saavutatav kiirus on kiirus, millega prootonid pühivad ümber suure hadronikollektori - 99,9999991% valguse kiirusest. Relatiivsusteooria abil saab arvutada, et üks sekund prootoni jaoks on võrdne 27 777 778 sekundiga või praktikas meie jaoks 11 kuuga.
Üllataval kombel võtavad osakestefüüsikud lagunevate osakestega tegelemisel arvesse aeglustust. Laboris lagunevad kooni osakesed tavaliselt 2,2 mikrosekundi jooksul. Kuid kiirelt liikuvad koonid, mis tekivad kosmiliste kiirte jõudes atmosfääri ülemisse atmosfääri, lagunevad 10 korda kauem.
Järgnev meetod on inspireeritud ka Einsteini tööst. Tema üldrelatiivsusteooria kohaselt on mida aeglasem, seda aeglasemalt aeg edasi liigub. Näiteks Maa keskpunktile lähemale jõudes suureneb gravitatsiooni jõud. Aeg möödub aeglasemalt nii jalgade kui pea jaoks.
Jällegi on seda mõju mõõdetud. 2010. aastal asetasid USA riikliku standardite ja tehnoloogia instituudi füüsikud riiulitele kaks aatomkella, mis olid teisest 33 cm kõrgemad, ja mõõtsid nende tiksumise kiiruse erinevust. Alumisel riiulil olev kell tiksus aeglasemalt, kuna see allus raskusele veidi paremini.
Kaugemas tulevikus olemiseks on vaja vaid äärmiselt tugeva raskusega kohta, nagu must auk. Mida lähemale piirile jõuate, seda aeglasemalt aeg edasi liigub - kuid see on riskantne, kuna piiri ületades ei saa te kunagi tagasi. Igal juhul pole mõju nii tugev, nii et reis pole seda väärt.
Oletame, et teil on tehnoloogia, et musta auku pääseda pikkade vahemaade läbimiseks (lähim on umbes 3000 valgusaasta kaugusel). Reisimise ajal aeglustub aeg palju rohkem kui läbi musta augu ise.
(Interstellaris kirjeldatud olukord, kus tund musta maa lähedal oleval planeedil on seitse aastat Maa peal, on meie universumi jaoks liiga ekstreemne ja täiesti võimatu, ütles filmi teaduslik nõustaja Kip Thorne.)
Kõige hämmastavam on see, et GPS-süsteemid peavad oma töös arvestama aja laienemise mõjudega (nii satelliitide kiiruse kui ka neid mõjutava raskusjõu tõttu). Ilma nende parandusteta ei suuda telefoni GPS telefoni abil teie asukohta Maal tuvastada isegi mitme kilomeetri raadiuses.
Teine võimalus reisida tulevikku on aeglustada aeglustumist, aeglustades või peatades oma keha eluprotsesse ja taaskäivitades need.
Bakteriaalsed spoorid võivad peatatud animatsioonis elada miljoneid aastaid, kuni õige temperatuur, niiskus ja toidutingimused hakkavad taas ainevahetust alustama. Mõned imetajad, näiteks karud ja oravad, võivad talvitumise ajal aeglustada ainevahetust, mis vähendab oluliselt nende rakkude vajadust hapniku ja toidu järele. Kas inimesed saavad kunagi sama teha?
Ehkki keha ainevahetuse täielik peatumine pole veel tänapäevase teaduse subjekt, töötavad mõned teadlased selle nimel, et saavutada lühiajaline mitu tundi kestev talvitumine. See võib olla piisav aeg, et aidata inimesel ellu jääda näiteks südame seiskumise ajal enne haiglasse viimist.
Teine meetod, mis paneb keha hüpotermilise "talveunerežiimi" - vere asendamine külma soolalahusega - on töötanud sigadel ja praegu käivad kliinilised uuringud inimestega Pittsburghis.
Üldrelatiivsus võimaldab ka kiiret läbimist aegruumi tunnelites, mis võib aidata katta miljardite valgusaastate või lihtsalt erinevate aegade vahemaid.
Paljud füüsikud, sealhulgas S. Hawking, usuvad, et aeg-ajalt asuvad kvantkesta erinevates kohtades ilmuvad aegruumi tunnelid on aatomitest palju väiksema suurusega.
Trikk on see, et haarata üks ja suurendada seda inimese proportsioonideni - feat, mis nõuab tohutult energiat, kuid on võimalik ainult teoorias.
Katsed sellist meetodit tõestada on ebaõnnestunud, lõppkokkuvõttes üldrelatiivsusteooria ja kvantmehaanika kokkusobimatuse tõttu.
Põhineb ajakirja "Tundmatu" materjalidel
