John Gribbin:
''LEHETSÉGES AZ IDŐUTAZÁS?ď0
Fordította: Knézel Péter (ArDi)
(''Peter.Knezel@alcatel.deď0)
Az utolsó pár évtized komoly tudományának legvadabb fejleménye a tudósok
körében, Kaliforniától Moszkváig, az időutazás lehetőségének elemzése. A
tudósok nem foglalkoznak (legalábbis még nem) időgépek
kifejlesztésével laboratóriumaikban, de Einstein
általános relativitás-elméletének (ARE) - (amely ezidáig
a legjobb elmélet a térről és az időről) híres
egyenleteit tanulmányozva arra a megállapítasra jutottak,
hogy semilyen fizikai törvény nem sérti meg az időutazás
lehetőségét. Nagyon valószinű, hogy nagyon nehéz ezt
megvalósítani, de nem lehetetlen.
Habár ez az egész scifinek tűnik, a tudósok egy része komolyan vette ezt
az elképzelést és egy olyan természeti törvény bevezetését javasolták, mely
megakadályozza az időutazást s ezáltal meghiúsítja különböző paradoxonok
kialakulását. Ezidáig azonban senkinek sincs semmilyen elképzelése a törvény
működéséről. Klasszikus paradoxon például az az eset, amikor egy személy
időutazva visszakerül a múltba s valami módon megakadályozza saját maga
megszületését - megöli például nagyanyját még kisgyermek korában vagy pedig
olyasmit tesz, ami folytán szülei sosem találkoznak egymással (mint Vissza a
jövőbe című filmben).
Az egész ellentmond a józan észnek, állítják a szkeptikusok, tehát valami
törvénynek léteznie kell, mely ezeket megakadályozza. Többé-kevésbé hasonló
indoklással próbálták bebizonyítani azt, hogy az időutazás lehetetlen.
Nos, mit is lehet valójában kifacsarni Einstein egyenleteiből? Mint
egyesek elvárhatják, az időutazáshoz extrém fizikai objektumok - fekete
lyukak szükségesek. S mivel Einstein elmélete a téridő elmélete, nem meglepő
számunkra, hogy elvben a fekete lyukak tényleg lehetőséget nyújtanak
egyfajta tér- illetve időutazásra. Bár mondhatjuk, hogy egy egyszerű fekete
lyuk erre nem is a legmegfelelőbb, mivel ha ilyen lyuk keletkezik valamilyen
nagytömegű nem forgó anyagból, akkor csupán "elpihen" valahol az űrben s
elnyel mindent, ami a közelébe kerül. E lyuk középpontjában létezik egy pont
- az ún. szingularitás, ahol a tér és az idő megszűnik s az anyag sűrűsége
végtelenné válik.
Körülbelül 30 évvel ezelőtt Roger PENROSE az Oxford egyetemről
bebizonyította, hogy bármilyen tárgy, mely ilyen fekete lyuk közelébe kerül,
a lyuk gravitációs vonzása következtében a szingularitásba zuhan s örökre
eltűnik számunkra.
Az 1960-as években azonban Roy KERR Új-Zéland-i matematikus
bebizonyította, hogy a dolgok egészen másképpen alakulnak forgó fekete lyuk
esetében. Szintén létrejön szingularitás a lyuk középponti részében, melynek
azonban gyűrű formája van. Elvben lehetséges "átúszni" a lyuk gyűrűjén s
megjelenni egy más helyen, más időben. Ez az ún. "Kerr megoldás" volt az
időgép első matematika modellje, de abban az időben senki sem vette komolyan
ezt az elképzelést. E megoldás iránti érdeklődés is csupán a 70-es években
nőtt meg, miután a csillagászok felfedeztek pár fekete lyuknak tűnő
objektumot Tejútrendszerünk és más galaxisok központjában.
Ezen tudományos felfedezések során hatalmas mértékben megnőtt az olyan
populáris cikkek száma, melyek állítása szerint - számos tudós bosszúságára
- az időutazás mégiscsak lehetséges.
Az 1980-as években Kip THORNE (az ARE egyik legelismertebb szakértője) és
a kollégái a CalTech-ből elhatározták, hogy egyszer s mindenkorra
bebizonyítják, hogy ezen valótlan állítások nem következnek Einstein
egyenleteiből. Megvizsgálva a problémát minden szemszögből kellemetlenül
arra a következtetésre jutottak, hogy tényleg nincs semmi ezekben az
egyenletekben, mely megakadályozhatja az időutazást, feltéve ha (és ez egy
komoly kikötés) létezik olyan technológia, mellyel a fekete lyukak
manipulálhatók.
Hasonlóan a Kerr-megoldáshoz, más típusú fekete-lyuk-időgépek is
megengedettek mint például a féreglyukként ismert konfigurációk, melynél két
fekete lyuk (saját térrel és idővel) ún. "torokkal" van összekötve. Számos
más példát is említ Thorne Black Holes and Time Warps című könyvében,
melynek picit nehezebb a stílusa (habár komoly mennyiségű információt
hordoz) mint Michio KAKU, New York-i fizikaprofesszor Hyperspace című
könyve.
A könyv, Thorne könyvével ellentétben számos elemzést tartalmaz olyan
tudósok hozzájárulásáról az időutazás témájához mint például Robert
HEINLEIN. A Nagy Robbanás, a húrelmélet, fekete lyukak, kisded
világegyetemek s még más ismert és ismeretlen téma elemzésre kerül, de ezek
közül is legérdekesebb az a fejezet, mely az időgép felépítéséről szól.
"A tudósok nagy többsége, akik nem tanulmányozták behatóbban Einstein
egyenleteit", mondja Kaku, "üres fecsegésnek tartja az idoutazást." S ezek
után Kaku azzal folytatja magyarázatát, hogy miért is foglalkozik a tudósok
kisebb csoportja tüzetesen ezzel a problémával. Kedvenc oldalunk a könyvből
az a diagramm, mely egy egyén furcsa családfáját ábrázolja, ki Robert
Heinlein "All You Zombies" című elbeszélése alapján időutazva egyszerre
saját apjaként s anyjaként jelenik meg a diagrammon. Kaku elképzelésével az
időgépről számos Dr. Who- illetve H. G. Wells rajongó kedvében járna: "[Ez]
két teremből áll, melyek két párhuzamos fémlemezt tartalmaznak. A fémlemezek
közt keletkező hatalmas elektromos mezők (sokkal nagyobbak mint amilyent a
mostani technológiával létrehozhatunk) felhasítja a téridő szerkezetét,
lyukat hoz létre a térben, mely összeköti a két termet. Einstein speciális
relativitás-elméletét (SRE) felhasználva, mely szerint az idő lassabban
telik a mozgó objektum számára, az egyik terem egy hosszú utat tesz meg
nagyon gyorsan és visszatér eredeti helyére: Az idő másképpen fog folyni a
féreglyuk két végén [és] bármi, ami a féreglyuk egyik végébe zuhan,
pillanatok alatt a múltba vagy a jövőbe kerül [amikor a lyuk másik végében
felbukkan]." És mindez egy olyan jó hírű folyóiratban jelent meg mint a
Physical Review Letters (ha nem hiszik el, ellenőrizzék a Vol. 61-es szám
1446. oldalán kezdődő cikket). Bár mint tudomásul vettük, a technológia,
mely segítségével bizonyos mennyiségű anyagot juttatunk át a fénysebességhez
közeli sebességgel a fekete lyuk központi részén keresztül, félelmetesnek
tűnik. De mi azt sem állítottuk, hogy ez könnyű lesz. De hogyan is kerüljük
el a paradoxonokat? A tudósok erre is találtak megoldást. Ha jobban
átgondoljuk a dolgokat, nyilvánvalóvá válik számunkra, hogy egy csipetnyi
megfontolt kvantumtérelméleti hozzájárulás sikerrel veszi ezen akadályokat
is a relativitás-elmélet által megengedett időutazás megvalósításában.
A dolgok a következőképpen működnek. A kvantumfizika egyik értelmezése
szerint (mivelhogy számos értelmezés létezik és senki sem tudja, vajon van-e
köztük olyan, amelyik az "igazi") egy kvantumobjektum (mint például az
elektron) mihelyt választási lehetőséghez jut, egyúttal új világokat hoz
létre. Vegyük csak a legegyszerűbb esetet, amikor egyetlen elektron egy
olyan akadály irányában mozog, melyen két rés található. Az elektronnak át
kell jutnia a rések egyikén (mivel az akadály másik oldalán ezt az elektront
regisztráltuk). Nos, a Világegyetem felhasad s a valóság egyik verziójában
(a relatív dimenziók egyik csoportjában) az elektron az egyik résen halad át
míg a másik világban a másik résen.
Ezen értelmezés szerint extrém esetben a Világegyetem annyi részre hasad
fel, amennyi az adott pillanatban az összes bekövetkezhető folyamat, melyek
mindegyike biztosan lejátszódik a "multiverzumok" egyikében. Létezik tehát
ezek szerint egy univerzum, melyben az angol Munkáspárt van hatalmon már 15
éve s amelyet most John Major vezette Konzervatív párt fenyeget.
S hogyan oldódnak meg a paradoxonok? Képzeljük el, hogy valaki
elhatározza, hogy visszamegy a múltba megölni a saját nagyanyját. Ezen
multiverzumos (több-világegyetemes) elképzelés szerint a személy visszatér
egy ún. bifurkációs pont-ba, melyből később a lehetőségek számától függoen
új világok jönnek létre. Miután a személy megölte a nagyanyját, ismét
"előrefelé" mozog az időben, de más világban. A valóság ezen ágán ő sosem
létezett, de ez nem vezet paradoxonhoz, mivel a hozzá "szomszédos" világban
a nagyanyja él és virul, akinek lányától a későbbi (vagy korábbi?) gyilkos
megszülethet, hogy visszamehessen a múltba és gyilkoljon. Még egyszer
hangsúlyozom, hogy ez az egész scifinek tűnik és scifiírók már tényleg
jártak előttünk. De a párhuzamos világok és alternatív történelmek ötletét,
mint megoldást az időutazás paradoxonjaira, néhány (elismerjük - nem sok)
tudós is mint például David DEUTSCH az Oxford egyetemről, komolyan veszi.
Tudományos kutatásuk az időre s a tér relatív dimenzióira terjed ki. Innen
ered az ún. TARDIS betűszó (time and relative dimensions in space).
Talán elkerülhetetlen volt, hogy éppen a scifi regények hatására a
tudósok meggyőzték magukat arról, hogy az időutazás kellő mértékben fejlett
technológiával rendelkező civilizáció által lehetséges. Az egész a
következőképpen történt. Carl Sagan, az ismert csillagász egyik novellájában
egy szerkezetet használ arra, hogy szereplőit egy fekete lyukon keresztül
juttassa el a Föld egy adott pontjáról a Vega csillag közelébe. Habár Sagan
sztorija minden igyekezete ellenére, hogy ne térjen el a fizika elfogadott
törvényeitől, akkor is csak novella maradt. Mint tudós, Sagan azt szerette
volna, hogy sztorija tudományos oldala olyan pontos legyen, amilyen csak
lehet. Mgkérte ezért Kip Thorne-t, hogy regényét ellenőrizze s tanácsot
adjon bizonyos homályos kérdésekben. Elemezve Einstein egyenleteit Thorne
arra a következtetésre jutott, hogy ilyen féreglyuk mint a téridő stabil
objektuma, a valóságban létezhet Einstein elméletének keretei között.
Sagan hálás volt Thorne tanácsaiért és féreglyukja megjelent az 1985-ben
kiadott Kapcsolat (Contact) című regényében. A lyuk azonban mint útrövidítő
szolgált a térben s azidőtájt sem Sagan sem pedig Thorne gondolt arra, hogy
ezen objektum időgépként is működhet. Csupán 1986 decembere után kezdett
ezzel a gondolattal komolyabban foglalkozni, mikor is az egyik chicagói
szimpóziumon az egyik jelenlevő tudós felvetette Thorne diákjának, Mike
MORRIS-nak, hogy a féreglyuk segítségével lehetséges a múltba is utazni. Az
egész történet megtalálható Thorne Black Holes and Time Warps című
könyvében. Úgy tűnik azonban, hogy az időgép segítségével nem utazhatunk
vissza korábbi időkbe, mint amikor a gépet építették.
A jövő bármelyik pontja elérhető vele, visszatérhetünk a kiindulási
pontunkba, de sohasem korábbi időkbe. Ez az egész megszorítás magyarázatot
ad arra, hogy miért is nem találkoztunk eddig időutazókkal a jövőből -
azért, mert az időgépet még nem találták fel. Amos ORI, a Technion Israel
Institute of Technology izraeli fizikusa Haifában hibát talált Stephen
Hawking (Cambridge Egyetem) levezetésében, mely szerint az időutazás teljes
mértékben ki van zárva.
Miután Thorne és munkatársa kimutatták, hogy nem létezik semmilyen eddig
ismert fizikai törvény, mely meg-
tiltaná az időutazást, számos tudós
elemzésnek vetette alá ezen konklú-
ziót, s arra jutottak, hogy telje-
sülnie kell egy ún. "gyenge ener-
giafeltételnek" (WEC = weak energy
condition), mely szerint minden
reális megfigyelőnek pozitív ener-
giaeloszlást kell mérnie. E felté-
tel némely típusú időgép létezését
kiküszöböli, melyek esetében a fe-
kete lyuk negatív energia segítsé-
gével lenne nyitva tartva. Problé-
mák merülnek fel olyan időgépek
esetében is, melyeknél szingulari-
tások keletkeznek. De Ori olyan matematikai leírást talált az ARE keretein
belül, mely esetében a téridő időben önmagába hajlik vissza, de semmilyen
olyan szingularitás nem keletkezik, mely hatással lenne az időutazásra s
ráadásul a "gyenge energiafeltétel" is teljesül (lásd Physical Review
Letters, Vol.71, 2517). Mint állítja: "Jelenleg senki sem vetheti el
teljesen annak a lehetőségét, hogy pozitív energiasűrűségű anyagból időgép
szerkeszthető."
''Miért lehetséges az időutazás?ď0
A tudósok "találtak" egy olyan természeti törvényt, mely elkerüli az
időutazással kapcsolatos paradoxonokat s ezáltal lehetővé teszi az
időutazást. Kiderült az is, hogy ez ugyanaz a törvény, mely értelmében a
fény egyenes vonal mentén mozog, s megerősíti a kvantummechanika fél
évszázaddal ezelőtt Richard FEYNMAN által megalkotott legelegánsabb
verzióját. Ha az időutazás lehetséges, a tudósok a következő paradoxonra is
választ kell találniuk. Képzeljünk el egy billiárdgolyót, mely belekerül a
féreglyuk egyik szájába, megjelenik a másik nyílásban (persze korábbi időben
mint amikor eltűnt) és összeütközik saját magával s így sosem kerül a
lyukba. Meg kell jegyezni, hogy természetesen számos lehetséges
"önkonzisztens" út létezik a lyukon keresztül, mely esetén a billiárdgolyó
két verziója sosem zavarja egymást. Igor NOVIKOV, a P. N. Lebegyev Intézet
valamint a koppenhágai Nordita elméleti fizikai intézmény kettős fizikusa
1989-es cikkében (JETP, Vol.68, 439) mutatott rá az önkonzisztencia elv
megfogalmazásának szükségességére.
Ujonnan dán, kanadai, orosz és svájci tudósokból kialakított
tudóscsoportjával egyetemben úgy tűnik, hogy valós fizikai alapot talált
ezen elv számára. Ez az ún. legkisebb hatás elve, mely ilyen vagy olyan
formában már a 17. század kezdete óta ismert. Ezen elv határozza meg, milyen
pályán mozogjon a fénysugár egy A pontból egy B pontba. Ezen elv alapján
mozog egy ablakon kidobott labda. És úgy tűnik, hogy ugyanez az elv
határozza meg a féreglyukban mozgó billiárdgolyó pályáját is. Bizonyos
értelemben a hatás (mint speciális matematikai fogalom) azon energia
mértéke, mely meghatározza egy test bizonyos idő alatt megtett teljes
pályáját. Fény esetében (mely mindig speciális eset) ezen hatás a
legrövidebb idő elvére redukálódik - ezért is mozog a fény egyenesvonalúan.
Megfigyelhetjük, hogyan is működik ez az elv, amikor egy fénysugarat
eresztünk át levegőből üvegbe (melyben a fény kisebb sebességgel terjed).
Abból a célból, hogy a fény a legrövidebb idő alatt jusson egy a levegőben
levő A pontból az üvegben levő B pontba, a fény egyenes vonal mentén mozog
az üveg és a levegő határfelületéig, majd megtörik s újabb egyenesvonalú
pályán mozog (kisebb sebességgel) a B pontig. Minden más pálya esetén az út
hosszabb ideig tart.
A hatás a teljes pálya tulajdonsága, és a fény (vagy a Természet) mindig
tudja, hogy miképpen kell a legegyszerűbb s a "legolcsóbb" utat
kiválasztani. Hasonló módon a legkisebb hatás elve felhasználható az ablakon
kidobott labda teljes pályájának leírására, ha adott az eséshez szükséges
idő. A labda különböző pályákon mozoghat különböző kezdősebesség mellett
(magasan és lassan vagy laposan és gyorsabban), csupán olyan pályák a
megoldások, melyek kielégítik a legkisebb hatás elvét. Novikov s kollégái
ezen elvet használták a billiárdgolyó mozgásának leírására a féreglyukban az
időhurkok mentén "önütközések" nélkül és "önütközések"-kel, mely
paradoxonhoz vezet s arra a következtetésre jutottak számításaik során, hogy
mindkét esetben csupán az egyenletek önkonzisztens megoldáai elégítik ki a
legkisebb hatás elvét; vagy az ő szavaikat használva: "a klasszikus pályák
teljes csoportja, melyek globálisan önkonzisztensek, egyenesen s egyszerűen
levezethetők a legkisebb hatás elvéből". (Nordita Preprint, No. 95/49A).
A klasszikus szó azt jelenti, hogy Novikovék nem vették figyelembe a
kvantumelmélet törvényeit számításaikban. De nincs semmi okunk azt képzelni,
hogy ezen elmélet módosítani fogja a számításokból levont következtetéseket.
Feynman, aki saját maga vezette be a legkisebb hatás elvét a kvantumfizikába
s az elméletét teljes mértékben erre alapozta - az ún. "az összes történet
szummázása" (sum over histories) és a "pályaintegrál" (path integral)
fogalmait vezette be, mivel szerinte a fény úgy tűnik, hogy látszólag
"kiszimatolja" az összes létező pálya közül, melyek A-ból B-be vezetnek, a
legrövidebb (s a leghatásosabb) utat.
Látjuk tehát, hogy az önkonzisztencia a legkisebb hatás elvének
következménye s a természet, úgy tűnik, hogy irtózik az olyan
paradoxonoktól, melyek időutazáskor elofordulhatnak. S ezáltal elvben
legyőztük a fizikusok utolsó akadályát s most már a mérnökökre hagyhatjuk az
időgép megépítését.
''Féreglyuk-tervezésď0
Még mindig maradt egy probléma, amit a hipertér mérnökeinek figyelembe
kell venniük. A legegyszerűbb számítások is azt mutatják, hogy bármi is
történik az univerzumban a féreglyuk tartományán kívül, a kísérleti
átjárónak a lyukon keresztül be kell záródnia. A probléma ugyanis a
következő. Az ARE értelmében minden gyorsuló objektum gravitációs
hullámokként ismert fodrokat hoz létre a téridő szerkezetében. A gravitációs
sugárzás, mely az űrhajótól a lyuk felé hullámzik fénysebességgel, végtelen
energiájúvá erősödhet, mihelyt eléri a lyuk szingularitásként ismert pontját
s önmagába zárja a téridőt - s ezáltal elzárja az utat a fejlett
technológiájú űrhajó számára. Mégha létezik is természetes átjárható
féreglyuk, a legkisebb zavarok (perturbációk) hatására instabillá válik
(beleértve minden kísérlet által keltett zavart, mely célja a rajta
keresztüli utazás).
Létezik azonban egy nehéz, de nem lehetetlen módszer - az ún. negatív
visszahatás elve, mely értelmében minden, a téridőben keletkező zavar új
olyan zavart kelt, mely az előző hatását semlegesíti. Az az elv pontosan
ellentéte a pozitív visszahatás elvének, mely esetében a hangfalakból
hallatszó hangok felerősítik saját magukat, ha az erősítőhöz kötött
mikrofont ugyanazon hangfalak elé tesszük. Ekkor a hangfalakból hullámzó zaj
a mikrofonban felerősödik, kijön a hangfalakon - persze felerősítve, megint
a mikrofonba, és így tovább. Képzeljük most el, hogy ha a hangfalakból jövő
hanghullámokat először egy számítógépbe vezetnénk, mely "ellentétes"
hullámokat generálna úgy, hogy ismét a mikrofonba vezetve teljesen
semlegesítené az eredeti hullámokat - s totális csend keletkezne.
A legegyszerűbb hanghullámok esetében mindez a Földön, most
megvalósítható. Bonyolultabb zajok, mint például focirajongók zsivaja
esetében ez még most lehetetlen, de pár éven belül megvalósítható. Tehát nem
nagyon túlzott Sagan elképzelt "szuper civilizációja", mely gravitációs-
hullám-adóvevő készüléket szerkeszt, mely a féreglyuk torkában minden zavart
feljegyez, melyet a lyukba induló űrhajó kelt, majd olyan hullámokat
sugároz, mely teljesen semlegesíti a zavaró hullámokat még mielőtt azok
megsemmisítenék az átjárót.
De hol is találhatók ilyen féreglyukak? A módszer, mely alapján Sagan
kérésére Morris, Yurtsever és Thorne nekifogott a féreglyukak keresésének,
teljesen ellentétes azzal a módszerrel, mely alapján a többi tudós kutatott
volna. Ahelyett, hogy számos ismert objektumot figyeltek volna meg (mint
például egy halott nagytömegű csillag vagy egy kvazár), Thorne és társai a
kutatást azzal kezdték, hogy egy olyan geometria matematikai leírásán
kezdtek dolgozni, mely az átjárható féreglyukat teljes mértékben jellemzi s
azután az ARE egyenleteit használták fel arra, hogy kiszámítsák, milyen
típusú anyag és energia kapcsolható össze ilyen típusú téridővel. Amire
számításaik során rájöttek, ez (most már így utólagosan) nagyon egyszerű. A
gravitáció vonzóereje szingularitást próbál létrehozni a lyuk központjában s
ezért "szorongatja" a féreglyuk torkát. Az egyenletek szerint ahhoz, hogy
egy mesterséges féreglyukat nyitva tudjunk tartani, valamilyen típusú anyag
vagy mező szükséges, mely negatív nyomással rendelkezik - s kapcsolatba
hozható az antigravitációval.
Most az hihetjük (visszagondolva a középiskolás fizikaóráinkra), hogy ez
teljes mértékben elveti az átjárható féreglyuk kialakításának lehetőségét. A
negatív nyomás valami olyasmi, amivel mindennapi életünkben nem nagyon
találkozunk (képzeljünk el egy lufit negatív nyomású anyaggal telítve, amely
egy idő után leereszt). Tényleg nincs ilyen anyag az Univerzumban? Talán
nagyot tévedünk.
A választ az antigravitációhoz Hendrik CASIMIR, dán fizikus szolgáltatta
még 1948-ban. Casimir, aki 1909-bem született Hágában, 1942-től dolgozott a
nagy elektromos gigáns, a Philips laboratóriumaiban - s itt dolgozva fedezte
fel a később róla elnevezett Casimir - effektust.
Képzeljünk el két párhuzamos fémlemezt egymáshoz nagyon közel, miközben a
lemezek közt nincs semmi. Az ún. "kvantumvákum" azonban nem "semmi", mint
ahogy a fizikusok régebben gondolták. A tér a lemezek közt állandó
aktivitást mutat, részecskék s antirészecskék keletkeznek folyamatosan és
annihilálódnak. Ezen részecskéken kívül számos elektromágneses erőt
közvetítő részecske - foton is található a kvantumvákumban. Valójában nagyon
könnyű a vákum számára virtuális fotonokat termelni, mivel a foton
megegyezik antirészecskéjével és mivel nyugalmi tömege nulla. Tehát a
Heisenberg kvantum-határozatlanságából származó összes energia a foton
elektromágneses hullámzási energiájává alakul. Különböző energiájú
fotonokhoz különböző hullámhosszú sugárzás rendelhető (kisebb hullámhossznál
nagyobb energia). A kvantumvákum tehát úgy képzelhető el mint egy a fotonok
különböző hullámhosszú sugárzásának tengere. Ezen vákumaktivitás eredménye
az, hogy a vákum ún. "vákumenergiá"-val rendelkezik, mely értéke minden
pontban azonos, tehát nem mérhető. Nagysága csupán energiaváltozáskor -
tehát például munkavégzéskor határozható meg.
Mint ahogy Casimir kimutatta, két elektromosan vezető fémlemez között
csak bizonyos típusú elektromágneses hullámok találhatók. A két lemez között
ficánkoló hullámok ugyanúgy fognak viselkedni, mint a gitár megpendített
húrjai által keltett hanghullámok. Ilyen hullámok esetében csupán a
hullámhossz egész számú többszörösei "férhetnek" a gitár húrjára és a húr
két végén nincsen hullámzás. A megendegett hullámzásokat adott húrhossz
mellett harmonikusoknak illetve felhangoknak nevezzük. Hasonló módon a
sugárzás néhány megengedett hullámhossza fér el a két lemez közé a Casimir
kísérletben. Pontosabban kifejezve, a résben csak olyan fotonok lehetnek,
melyek hullámhosszára érvényes a következő összefüggés:
lambda = x/a ahol
lambda ...hullámhossz
B x... a két fémlemez közti távolság
a ... természetes szám (a= 0, 1, 2, 3,...)
Ez azt jelenti, hogy a lemezek külső oldalán több foton található
köbcentiméterenként, melyek nyomást fognak gyakorolni a lemezekre s ezáltal
közelebb kerülnek egymáshoz. Az egész nagyon bizarrnak tűnik, de ez történik
a valóságban. Számos kísérletet hajtottak végre különböző anyagból készült,
lapos és más alakú lemezekkel az ún. "Casimir-féle erő" nagyságának
megmérésére s a kísérletek bizonyítják az elmélet helyességét (a résnagyság
1.4 nm-től 15 nm-ig terjedt).
Az 1987-ben publikált cikkükben Morris és Thorne felhívták a figyelmet
erre a lehetőségre is, s rámutattak arra, hogy még a féreglyukat átszövő
elektromos vagy mágneses mező is "pont a határán van annak, hogy exotikus
legyen; ha a feszültség egy picit is nagyobb lenne, kielégítené utazási
vágyunkat a féreglyukon keresztül".
Ugyanabban a cikkükben arra a következtetésre jutottak, hogy "nem kéne
jókedvűen feltételezni exotikus anyag jelenlétét az átutazható féreglyuk
torkában". Amint a CalTech két tudósa megjegyezte, a fizikusok nagyobb része
képzelőtehetség hiányával küszködik, amikor arra kerül sor, hogy
egyenleteket állítsanak fel, melyek bizonyos anyagot és energiát jellemeznek
olyan feltételek mellett, melyek sokkal extrémebbek mint a Földön. És ezt ki
is hangsúlyozták egyik példájukban 1985 egyik őszi, kezdőknek tartott ARE
előadásuk során - nem sokkal azután, hogy Sagan kérésére munkájuk első
fázisának végén jártak, de még azelőtt, hogy ezen dolgok közismertek lettek
volna (még a relativisták között is). A tudományos munkába bevont diákok nem
hallgattak semmilyen speciális előadást a féreglyukakról, csupán a téridő
metrikájának fizikai jelentésével ismerkedtek meg. Vizsgájuk során olyan
feladatot kaptak, mely lépésről lépésre elvezette őket a féreglyukat leíró
megfelelő metrika matematikai leírásához. "Megdöbbentő volt látni", mondja
Morris és Thorne, "hogy milyen maradiak is voltak a diákok elképzelései".
Többségük le tudta vezetni a metrika tuljadonságait, de közülük kevesen
vették észre, hogy a megoldás egy olyan átjárható féreglyuk, mely két
különböző univerzumot köt össze.
A kevésbé "földhözragadtak" számára két probléma marad - olyan leírást
találni, mely esetében a féreglyuk olyannyira kitágul, hogy ember (vagy akár
űrhajó) is átjuthasson rajta, és távoltartani a féreglyuk torkához közeli
részben levő exotikus anyagot az űrutazóktól. Bármilyennemű terv ilyen
szerkezet megépítésére mai képességeinken kívülre esik. De mint Morris és
Thorne kihangsúlyozták, ez nem lehetetlen és "következésképpen nem zárhatjuk
ki átjárható féreglyukak létezését".
Majdnem 500 éve Leonardo da Vinci elmélkedett repülő szerkezetekről.
Szárnyakkal rendelkező repülőgépet és helikoptert is szerkesztett és a
modern aeronautikai mérnökök szerint ezen gépek repültek is volna, ha da
Vinci korában lettek volna megfelelő erejű hajtóművek. Leonardo azonban nem
álmodhatott lökhajtású motorokról és a hangsebességnél is gyorsabban repülő,
utasszállító repülőkről. S most a Concorde-ok és a jumbók hasonló fizikai
alapelvek szerint repülnek mint Leonardo tervezett gépei. Majdnem 500 év
eltelt álmai nemhogy valóra váltak, de a kor felül is múlta őket. Talán több
mint 500 évre lesz szükségünk arra, hogy átutazható féreglyukat tervezzünk,
de a fizika törvényei azt mondják, hogy ez lehetséges - és mint ahogy Sagan
spekulált - talán már valami hasonló megtörtént egy tőlünk sokkal fejlettebb
civilizációval.
Valójában még Einstein Princetonban dolgozva Nathan ROSEN-nal együtt
1930-ban felfedezte, hogy Karl SCHWARZSCHILD megoldása Einstein egyenleteire
tulajdonképpen egy fekete lyuk, mely hidat képez a sík téridő két része
között. Ez az ún. "Einstein-Rosen-féle hídő (ERH). Egy fekete lyuknak mindig
két "vége" van - ezt a tulajdonságot pár matematikus kivételével a 80-as
évek közepéig sokan ignorálták. Mielőtt Sagan ismét érdeklődni kezdett volna
a téma iránt, úgy tűnt, hogy ilyen hipertér kapocsnak nincs fizikai
jelentősége, és soha, még elméletben sem használható fel mint rövidítő az
Univerzum egyik pontjából a másikba. Morris és Yurtsever jöttek rá, hogy
ezen "hit" téves.
Érdekességnek számít, hogy a téridő féreglyukait még jóval azelőtt, hogy
a fekete lyukakat "komolyan kezdték volna venni", számos matematikai
relativista nagyon mélyrehatóan tanulmányozta. 1916-ban - kevesebb mint egy
évvel azután, hogy Einstein megfogalmazta volna az ARE elméleteit, az
ausztriai származású Ludwig FLEMM rájött arra, hogy Einstein egyenleteinek
Schwarzschild megoldása valójában olyan féreglyukat ír le, mely két sík
téridőt ír le - két világegyetemet vagy egyazon univerzum két különböző
pontját. Különböző spekulációk jelentek meg bizonyos megszakításokkal a
féreglyukak természetéről évtizedeken keresztül. Amit az úttörő relativisták
valójában megalapoztak, az azon megállapítás volt, mely szerint a
Schwarzschild-féle féreglyukak nem használhatók fel semmilyen világ-
egyetemek közti kommunikációra. Ahhoz ugyanis, hogy az űrutazó az ERH-on
átjuthasson az univerzum egyik pontjából a másikba, az út egyik részén
fénysebességnél nagyobb sebességgel kell utaznia. A másik probléma a lyuk
instabilitása. Az a furcsa a Schwarzschild geometriában, hogy mihelyt az
anyagot (adott tömeg mellett) a Schwarzschild sugár alá sűrítünk, akor nem
kapunk egy végtelen bemélyedést a téridőben, hanem a bemélyedés alsó része
kinyílik és kapcsolatot hoz létre a sík téridő más pontjával. Sajnos, ezen
gyönyörű nyitott torok, mely tantaloszi lehetőséget kínál világegyetemek
közti utazáshoz, csupán nagyon rövid ideig létezik s utána bezárul.
A féreglyuk még csak annyi ideig sem létezik, hogy a fény átjuthasson az
egyik univerzumból a másikba. A lyuk valójában a gravitáció következtében
záródik be. Ez nagyon elszomorító, mert ha eltekintünk a féreglyuk gyors
evolúciójától és csupán a torok geometriáját vesszük figyelembe, úgy tűnik,
hogy a féreglyuk saját világegyetemünk két különböző régióját is
összekötheti. A tér eléggé sík lehet a féreglyuk mindkét szájánál, de
finoman görbül eléggé messze a lyuktól, úgy hogy a kapcsolat tényleg egy
rövidítő a tér egyik pontjából a másikba. Ha az egész világegyetemet síknak
képzeljük el, kivéve a féreglyuk száját, képzeljünk el egy olyan képet -
mely esetén egy görbült féreglyuk egy teljesen sík univerzum két pontját
köti össze -, ahol a távolság az egyik pontból a másikba a lyukon keresztül
hosszabb mint a normális téren keresztül, mivel egy igazi négydimenziós
ábrázolásban még egy ilyen görbült féreglyuk is rövidítő A-ból B-be.
Vagy legalábbis az lenne, ha a lyuk eléggé hosszú ideig nyitva lenne és
az utazáshoz nem lenne szükség fénynél nagyobb sebességre. De ez még nem a
történet vége. Az egyszerű fekete lyuknak nincs töltése és nem forog.
Elektromos töltéssel rendelkező forgó fekete lyuk esetén megváltozik a
szingularitás tulajdonsága és ezáltal kaput nyit más világegyetembe -
ráadásul fénynél kisebb sebességű mozgás esetén. Az elektromos töltés
mozgása által keltett elektromágneses tér ellentétes irányúan hat mint a
gravitáció s megpróbálja szétvetni a lyukat. A rotációnak hasonló szerepe
van. Még ekkor is akad azonban egy probléma - sohasem térhetünk vissza abba
a pontba, ahonnan elindultunk. A téridő egy másik régiójába jutunk, melyet
egy új univerzumnak is nevezhetünk. Ahhoz, hogy visszajussunk eredeti
pontunkba, fénynél gyorsabb sebességgel kéne mozognunk. Amíg Sagan meg nem
kérte Thorne-t, hogy tanácsokkal segítse abból a célból, hogy Kapcsolat című
műve tudományos oldalát minél hitelesebbé tegye, ez volt a matematikusok
elképzelése a lehetséges átutazható makroszkopikus féreglyukakról.
''Az idő csupán illúzió?
Csupán azért, mert úgy észleljük, hogy az idő egy bizonyos irányba
folyik, azt jelenti egyben, hogy a "valóságban" is különbség van múlt és
jövő közt? Ezen régi filozófiai kérdés került újraelemzésre a
kvatummechanika keretein belül Huw PRICE által a Sidney Egyetemről. Price
arra a következtetésre jutott, hogy azon elképzelés, mely szerint a múltra
nincsen behatása a jövőnek, csupán egy antropocentrikus illúzió, "temporális
asszimetriánk vetülete". Jövőből kiinduló jelek segítségével, melyek
meghatározzák a kvantumkísérletek eredményét, Price képes megoldani a
kvantumvilág összes problémáját s paradoxonjait.
Ezen megközelítésnek már meglehetősen nagy a múltja, de következményeit
még senki sem tisztázta annyira, mint Price a Mind folyóiratban megjelent
cikkében. Például a Maxwell egyenletek egyik furcsa tulajdonsága, hogy két
olyan megoldást engedélyez mozgó elektromos töltés esetében, melynél az
egyik esetben a megoldás egy olyan elektromágneses hullám, mely a töltéstől
a jövőbe mozog fénysebességgel (retardált hullám) és a másik esetben a
hullám a jövőből mozog a részecske felé szintén fénysebességgel (advanzsált
hullám). E másik típusú hullámoknak nem tulajdonítottak nagy jelentőséget,
de néhány tudós, köztük Richard FEYNMAN és Fred HOYLE, fizikálisan reálisnak
tartotta ezen hullámokat.
Legújabban John CRAMER vetette tudományos vizsgálat alá ezen hullámokat.
Képzeljünk el egy kvantumobjektumot (például egy elektront), mely éppen
kölcsönhatásba fog lépni egy másik részecskével. Ekkor egy ún. "felkínáló"
hullámot (offering wave) fog kisugározni a jövőbe. A másk részecske felfogja
ezen hullámokat és időben visszafelé szintén válaszhullámokat küld az
elektronnak. Az advanzsált és retardált hullám kombinálódik és kapcsolatot
hoz létre a két részecske között, mely bizonyos értelemben véve nem időszerű
(temporális) s ezen kapcsolat határozza meg a kölcsönhatás eredményét abban
a pillanatban, amikor az elektron sugározni kezdi "felkínáló" hullámait.
Mint Price megjegyzi, ezen megközelítés megoldja azt a klasszikus
kvantumproblémát, amikor az elektronnak választania kell, hogy melyik résen
keresztül mozogjon, ha egy két réssel ellátott falhoz jut. A kísérleti
eredmények szerint, amikor csupán egyetlen elektron megy át az egyik résen,
tulajdonságaira nagy hatással van az, hogy a másik rés nyitva van-e vagy
nincs. A felkínáló hullám átmegy mindkét résen, de válaszhullám csupán az
egyiktől jön - onnan, amelyiken az elektron át fog menni. Ezek szerint az
ún. "kézszorítás" (handshake) folyamat figyelembe veszi mindkét rés
jelenlétét még abban az esetben is, ha az elektron csupán az egyiken fog
átmenni.
Számos fizikus szerint ezen elképzelések elrémítőek, mivel ellentmondanak
a józan észnek. Számos, olyan spekulációkra adnak okot, mint például Henry
Stapp cikke a Science XX. augusztusi számában, mely szerint agyunk hatással
lehet olyan dolgokra, melyek már megtörténtek. Price megközelítése azonban
alapot nyújt ahhoz, hogy megértsük, hogy alapjábasn véve hogyan is működhet
az előre- és hátrairányuló okviszony, mely az ember számára úgy nyilvánul
meg, hogy az idő folyásának meghatározott iránya van.
Price érvei nagyon bonyolultak, de egyszerűen megfogalmazva a dolgokat,
az ok amiért az események (melyeket a jelenben csinálunk), úgy tűnnek
számunkra, hogy nincsenek hatással a múltra, csupán az, hogy a múlt már
figyelembe vette ezeket az eseményeket. Ha a jelenben valami mást
szándékszunk csinálni, a múlt már ezt tudni fogja, ezért "azt mondani, hogy
ha feltételezzük, hogy jelenünk más, míg a múltunk ugyanaz marad, akkor
ebből az következik, hogy a múltunk is más ...nem igaz állítás, persze
csupán logikailag. Nincs szükség semmilyen asszimetriára, hogy ezt
megmagyarázzuk".
Azok számára, kiket jobban érdekel a matematika, Price John BELL híres
egyenlőtlenségét elemzi, mely esetben két egymástól nagyon távol levő
kvantumrendszer úgy tűnik, hogy kapcsolatban van egymással - Einstein e
kapcsolatot "kísérteties távolbahatás"-nak nevezte. Price elképzelése
szerint e távolbahatás valós és alapjában véve megegyezik Cramer "handshake"
folyamatával. Price szerint azonban nincsen határa a szabad akaratnak.
Bármilyen választás mellett döntünk, és bármit is csinálunk, a múltunk már
tud erről, de ez nem akadályoz meg
abban, hogy válasszunk és "nem vár-
hatjuk el, hogy "lássuk" múltbairá-
nyuló hatásunkat a választás során".
S ez mindenesetre rossz hír Stapp
számára. "Éppen itt az ideje", mond-
ja Price, "hogy olyan figyelmet szen-
teljünk ennek az elhanyagolt megköze-
lítésnek (a kvantummechanikához),
melyre méltón rászolgált."
tudósok nem foglalkoznak (legalábbis még nem) időgépek
kifejlesztésével laboratóriumaikban, de Einstein
általános relativitás-elméletének (ARE) - (amely ezidáig
a legjobb elmélet a térről és az időről) híres
egyenleteit tanulmányozva arra a megállapítasra jutottak,
hogy semilyen fizikai törvény nem sérti meg az időutazás
lehetőségét. Nagyon valószinű, hogy nagyon nehéz ezt
megvalósítani, de nem lehetetlen.
Habár ez az egész scifinek tűnik, a tudósok egy része komolyan vette ezt
az elképzelést és egy olyan természeti törvény bevezetését javasolták, mely
megakadályozza az időutazást s ezáltal meghiúsítja különböző paradoxonok
kialakulását. Ezidáig azonban senkinek sincs semmilyen elképzelése a törvény
működéséről. Klasszikus paradoxon például az az eset, amikor egy személy
időutazva visszakerül a múltba s valami módon megakadályozza saját maga
megszületését - megöli például nagyanyját még kisgyermek korában vagy pedig
olyasmit tesz, ami folytán szülei sosem találkoznak egymással (mint Vissza a
jövőbe című filmben).
Az egész ellentmond a józan észnek, állítják a szkeptikusok, tehát valami
törvénynek léteznie kell, mely ezeket megakadályozza. Többé-kevésbé hasonló
indoklással próbálták bebizonyítani azt, hogy az időutazás lehetetlen.
Nos, mit is lehet valójában kifacsarni Einstein egyenleteiből? Mint
egyesek elvárhatják, az időutazáshoz extrém fizikai objektumok - fekete
lyukak szükségesek. S mivel Einstein elmélete a téridő elmélete, nem meglepő
számunkra, hogy elvben a fekete lyukak tényleg lehetőséget nyújtanak
egyfajta tér- illetve időutazásra. Bár mondhatjuk, hogy egy egyszerű fekete
lyuk erre nem is a legmegfelelőbb, mivel ha ilyen lyuk keletkezik valamilyen
nagytömegű nem forgó anyagból, akkor csupán "elpihen" valahol az űrben s
elnyel mindent, ami a közelébe kerül. E lyuk középpontjában létezik egy pont
- az ún. szingularitás, ahol a tér és az idő megszűnik s az anyag sűrűsége
végtelenné válik.
Körülbelül 30 évvel ezelőtt Roger PENROSE az Oxford egyetemről
bebizonyította, hogy bármilyen tárgy, mely ilyen fekete lyuk közelébe kerül,
a lyuk gravitációs vonzása következtében a szingularitásba zuhan s örökre
eltűnik számunkra.
Az 1960-as években azonban Roy KERR Új-Zéland-i matematikus
bebizonyította, hogy a dolgok egészen másképpen alakulnak forgó fekete lyuk
esetében. Szintén létrejön szingularitás a lyuk középponti részében, melynek
azonban gyűrű formája van. Elvben lehetséges "átúszni" a lyuk gyűrűjén s
megjelenni egy más helyen, más időben. Ez az ún. "Kerr megoldás" volt az
időgép első matematika modellje, de abban az időben senki sem vette komolyan
ezt az elképzelést. E megoldás iránti érdeklődés is csupán a 70-es években
nőtt meg, miután a csillagászok felfedeztek pár fekete lyuknak tűnő
objektumot Tejútrendszerünk és más galaxisok központjában.
Ezen tudományos felfedezések során hatalmas mértékben megnőtt az olyan
populáris cikkek száma, melyek állítása szerint - számos tudós bosszúságára
- az időutazás mégiscsak lehetséges.
Az 1980-as években Kip THORNE (az ARE egyik legelismertebb szakértője) és
a kollégái a CalTech-ből elhatározták, hogy egyszer s mindenkorra
bebizonyítják, hogy ezen valótlan állítások nem következnek Einstein
egyenleteiből. Megvizsgálva a problémát minden szemszögből kellemetlenül
arra a következtetésre jutottak, hogy tényleg nincs semmi ezekben az
egyenletekben, mely megakadályozhatja az időutazást, feltéve ha (és ez egy
komoly kikötés) létezik olyan technológia, mellyel a fekete lyukak
manipulálhatók.
Hasonlóan a Kerr-megoldáshoz, más típusú fekete-lyuk-időgépek is
megengedettek mint például a féreglyukként ismert konfigurációk, melynél két
fekete lyuk (saját térrel és idővel) ún. "torokkal" van összekötve. Számos
más példát is említ Thorne Black Holes and Time Warps című könyvében,
melynek picit nehezebb a stílusa (habár komoly mennyiségű információt
hordoz) mint Michio KAKU, New York-i fizikaprofesszor Hyperspace című
könyve.
A könyv, Thorne könyvével ellentétben számos elemzést tartalmaz olyan
tudósok hozzájárulásáról az időutazás témájához mint például Robert
HEINLEIN. A Nagy Robbanás, a húrelmélet, fekete lyukak, kisded
világegyetemek s még más ismert és ismeretlen téma elemzésre kerül, de ezek
közül is legérdekesebb az a fejezet, mely az időgép felépítéséről szól.
"A tudósok nagy többsége, akik nem tanulmányozták behatóbban Einstein
egyenleteit", mondja Kaku, "üres fecsegésnek tartja az idoutazást." S ezek
után Kaku azzal folytatja magyarázatát, hogy miért is foglalkozik a tudósok
kisebb csoportja tüzetesen ezzel a problémával. Kedvenc oldalunk a könyvből
az a diagramm, mely egy egyén furcsa családfáját ábrázolja, ki Robert
Heinlein "All You Zombies" című elbeszélése alapján időutazva egyszerre
saját apjaként s anyjaként jelenik meg a diagrammon. Kaku elképzelésével az
időgépről számos Dr. Who- illetve H. G. Wells rajongó kedvében járna: "[Ez]
két teremből áll, melyek két párhuzamos fémlemezt tartalmaznak. A fémlemezek
közt keletkező hatalmas elektromos mezők (sokkal nagyobbak mint amilyent a
mostani technológiával létrehozhatunk) felhasítja a téridő szerkezetét,
lyukat hoz létre a térben, mely összeköti a két termet. Einstein speciális
relativitás-elméletét (SRE) felhasználva, mely szerint az idő lassabban
telik a mozgó objektum számára, az egyik terem egy hosszú utat tesz meg
nagyon gyorsan és visszatér eredeti helyére: Az idő másképpen fog folyni a
féreglyuk két végén [és] bármi, ami a féreglyuk egyik végébe zuhan,
pillanatok alatt a múltba vagy a jövőbe kerül [amikor a lyuk másik végében
felbukkan]." És mindez egy olyan jó hírű folyóiratban jelent meg mint a
Physical Review Letters (ha nem hiszik el, ellenőrizzék a Vol. 61-es szám
1446. oldalán kezdődő cikket). Bár mint tudomásul vettük, a technológia,
mely segítségével bizonyos mennyiségű anyagot juttatunk át a fénysebességhez
közeli sebességgel a fekete lyuk központi részén keresztül, félelmetesnek
tűnik. De mi azt sem állítottuk, hogy ez könnyű lesz. De hogyan is kerüljük
el a paradoxonokat? A tudósok erre is találtak megoldást. Ha jobban
átgondoljuk a dolgokat, nyilvánvalóvá válik számunkra, hogy egy csipetnyi
megfontolt kvantumtérelméleti hozzájárulás sikerrel veszi ezen akadályokat
is a relativitás-elmélet által megengedett időutazás megvalósításában.
A dolgok a következőképpen működnek. A kvantumfizika egyik értelmezése
szerint (mivelhogy számos értelmezés létezik és senki sem tudja, vajon van-e
köztük olyan, amelyik az "igazi") egy kvantumobjektum (mint például az
elektron) mihelyt választási lehetőséghez jut, egyúttal új világokat hoz
létre. Vegyük csak a legegyszerűbb esetet, amikor egyetlen elektron egy
olyan akadály irányában mozog, melyen két rés található. Az elektronnak át
kell jutnia a rések egyikén (mivel az akadály másik oldalán ezt az elektront
regisztráltuk). Nos, a Világegyetem felhasad s a valóság egyik verziójában
(a relatív dimenziók egyik csoportjában) az elektron az egyik résen halad át
míg a másik világban a másik résen.
Ezen értelmezés szerint extrém esetben a Világegyetem annyi részre hasad
fel, amennyi az adott pillanatban az összes bekövetkezhető folyamat, melyek
mindegyike biztosan lejátszódik a "multiverzumok" egyikében. Létezik tehát
ezek szerint egy univerzum, melyben az angol Munkáspárt van hatalmon már 15
éve s amelyet most John Major vezette Konzervatív párt fenyeget.
S hogyan oldódnak meg a paradoxonok? Képzeljük el, hogy valaki
elhatározza, hogy visszamegy a múltba megölni a saját nagyanyját. Ezen
multiverzumos (több-világegyetemes) elképzelés szerint a személy visszatér
egy ún. bifurkációs pont-ba, melyből később a lehetőségek számától függoen
új világok jönnek létre. Miután a személy megölte a nagyanyját, ismét
"előrefelé" mozog az időben, de más világban. A valóság ezen ágán ő sosem
létezett, de ez nem vezet paradoxonhoz, mivel a hozzá "szomszédos" világban
a nagyanyja él és virul, akinek lányától a későbbi (vagy korábbi?) gyilkos
megszülethet, hogy visszamehessen a múltba és gyilkoljon. Még egyszer
hangsúlyozom, hogy ez az egész scifinek tűnik és scifiírók már tényleg
jártak előttünk. De a párhuzamos világok és alternatív történelmek ötletét,
mint megoldást az időutazás paradoxonjaira, néhány (elismerjük - nem sok)
tudós is mint például David DEUTSCH az Oxford egyetemről, komolyan veszi.
Tudományos kutatásuk az időre s a tér relatív dimenzióira terjed ki. Innen
ered az ún. TARDIS betűszó (time and relative dimensions in space).
Talán elkerülhetetlen volt, hogy éppen a scifi regények hatására a
tudósok meggyőzték magukat arról, hogy az időutazás kellő mértékben fejlett
technológiával rendelkező civilizáció által lehetséges. Az egész a
következőképpen történt. Carl Sagan, az ismert csillagász egyik novellájában
egy szerkezetet használ arra, hogy szereplőit egy fekete lyukon keresztül
juttassa el a Föld egy adott pontjáról a Vega csillag közelébe. Habár Sagan
sztorija minden igyekezete ellenére, hogy ne térjen el a fizika elfogadott
törvényeitől, akkor is csak novella maradt. Mint tudós, Sagan azt szerette
volna, hogy sztorija tudományos oldala olyan pontos legyen, amilyen csak
lehet. Mgkérte ezért Kip Thorne-t, hogy regényét ellenőrizze s tanácsot
adjon bizonyos homályos kérdésekben. Elemezve Einstein egyenleteit Thorne
arra a következtetésre jutott, hogy ilyen féreglyuk mint a téridő stabil
objektuma, a valóságban létezhet Einstein elméletének keretei között.
Sagan hálás volt Thorne tanácsaiért és féreglyukja megjelent az 1985-ben
kiadott Kapcsolat (Contact) című regényében. A lyuk azonban mint útrövidítő
szolgált a térben s azidőtájt sem Sagan sem pedig Thorne gondolt arra, hogy
ezen objektum időgépként is működhet. Csupán 1986 decembere után kezdett
ezzel a gondolattal komolyabban foglalkozni, mikor is az egyik chicagói
szimpóziumon az egyik jelenlevő tudós felvetette Thorne diákjának, Mike
MORRIS-nak, hogy a féreglyuk segítségével lehetséges a múltba is utazni. Az
egész történet megtalálható Thorne Black Holes and Time Warps című
könyvében. Úgy tűnik azonban, hogy az időgép segítségével nem utazhatunk
vissza korábbi időkbe, mint amikor a gépet építették.
A jövő bármelyik pontja elérhető vele, visszatérhetünk a kiindulási
pontunkba, de sohasem korábbi időkbe. Ez az egész megszorítás magyarázatot
ad arra, hogy miért is nem találkoztunk eddig időutazókkal a jövőből -
azért, mert az időgépet még nem találták fel. Amos ORI, a Technion Israel
Institute of Technology izraeli fizikusa Haifában hibát talált Stephen
Hawking (Cambridge Egyetem) levezetésében, mely szerint az időutazás teljes
mértékben ki van zárva.
Miután Thorne és munkatársa kimutatták, hogy nem létezik semmilyen eddig
ismert fizikai törvény, mely meg-
tiltaná az időutazást, számos tudós
elemzésnek vetette alá ezen konklú-
ziót, s arra jutottak, hogy telje-
sülnie kell egy ún. "gyenge ener-
giafeltételnek" (WEC = weak energy
condition), mely szerint minden
reális megfigyelőnek pozitív ener-
giaeloszlást kell mérnie. E felté-
tel némely típusú időgép létezését
kiküszöböli, melyek esetében a fe-
kete lyuk negatív energia segítsé-
gével lenne nyitva tartva. Problé-
mák merülnek fel olyan időgépek
esetében is, melyeknél szingulari-
tások keletkeznek. De Ori olyan matematikai leírást talált az ARE keretein
belül, mely esetében a téridő időben önmagába hajlik vissza, de semmilyen
olyan szingularitás nem keletkezik, mely hatással lenne az időutazásra s
ráadásul a "gyenge energiafeltétel" is teljesül (lásd Physical Review
Letters, Vol.71, 2517). Mint állítja: "Jelenleg senki sem vetheti el
teljesen annak a lehetőségét, hogy pozitív energiasűrűségű anyagból időgép
szerkeszthető."
''Miért lehetséges az időutazás?ď0
A tudósok "találtak" egy olyan természeti törvényt, mely elkerüli az
időutazással kapcsolatos paradoxonokat s ezáltal lehetővé teszi az
időutazást. Kiderült az is, hogy ez ugyanaz a törvény, mely értelmében a
fény egyenes vonal mentén mozog, s megerősíti a kvantummechanika fél
évszázaddal ezelőtt Richard FEYNMAN által megalkotott legelegánsabb
verzióját. Ha az időutazás lehetséges, a tudósok a következő paradoxonra is
választ kell találniuk. Képzeljünk el egy billiárdgolyót, mely belekerül a
féreglyuk egyik szájába, megjelenik a másik nyílásban (persze korábbi időben
mint amikor eltűnt) és összeütközik saját magával s így sosem kerül a
lyukba. Meg kell jegyezni, hogy természetesen számos lehetséges
"önkonzisztens" út létezik a lyukon keresztül, mely esetén a billiárdgolyó
két verziója sosem zavarja egymást. Igor NOVIKOV, a P. N. Lebegyev Intézet
valamint a koppenhágai Nordita elméleti fizikai intézmény kettős fizikusa
1989-es cikkében (JETP, Vol.68, 439) mutatott rá az önkonzisztencia elv
megfogalmazásának szükségességére.
Ujonnan dán, kanadai, orosz és svájci tudósokból kialakított
tudóscsoportjával egyetemben úgy tűnik, hogy valós fizikai alapot talált
ezen elv számára. Ez az ún. legkisebb hatás elve, mely ilyen vagy olyan
formában már a 17. század kezdete óta ismert. Ezen elv határozza meg, milyen
pályán mozogjon a fénysugár egy A pontból egy B pontba. Ezen elv alapján
mozog egy ablakon kidobott labda. És úgy tűnik, hogy ugyanez az elv
határozza meg a féreglyukban mozgó billiárdgolyó pályáját is. Bizonyos
értelemben a hatás (mint speciális matematikai fogalom) azon energia
mértéke, mely meghatározza egy test bizonyos idő alatt megtett teljes
pályáját. Fény esetében (mely mindig speciális eset) ezen hatás a
legrövidebb idő elvére redukálódik - ezért is mozog a fény egyenesvonalúan.
Megfigyelhetjük, hogyan is működik ez az elv, amikor egy fénysugarat
eresztünk át levegőből üvegbe (melyben a fény kisebb sebességgel terjed).
Abból a célból, hogy a fény a legrövidebb idő alatt jusson egy a levegőben
levő A pontból az üvegben levő B pontba, a fény egyenes vonal mentén mozog
az üveg és a levegő határfelületéig, majd megtörik s újabb egyenesvonalú
pályán mozog (kisebb sebességgel) a B pontig. Minden más pálya esetén az út
hosszabb ideig tart.
A hatás a teljes pálya tulajdonsága, és a fény (vagy a Természet) mindig
tudja, hogy miképpen kell a legegyszerűbb s a "legolcsóbb" utat
kiválasztani. Hasonló módon a legkisebb hatás elve felhasználható az ablakon
kidobott labda teljes pályájának leírására, ha adott az eséshez szükséges
idő. A labda különböző pályákon mozoghat különböző kezdősebesség mellett
(magasan és lassan vagy laposan és gyorsabban), csupán olyan pályák a
megoldások, melyek kielégítik a legkisebb hatás elvét. Novikov s kollégái
ezen elvet használták a billiárdgolyó mozgásának leírására a féreglyukban az
időhurkok mentén "önütközések" nélkül és "önütközések"-kel, mely
paradoxonhoz vezet s arra a következtetésre jutottak számításaik során, hogy
mindkét esetben csupán az egyenletek önkonzisztens megoldáai elégítik ki a
legkisebb hatás elvét; vagy az ő szavaikat használva: "a klasszikus pályák
teljes csoportja, melyek globálisan önkonzisztensek, egyenesen s egyszerűen
levezethetők a legkisebb hatás elvéből". (Nordita Preprint, No. 95/49A).
A klasszikus szó azt jelenti, hogy Novikovék nem vették figyelembe a
kvantumelmélet törvényeit számításaikban. De nincs semmi okunk azt képzelni,
hogy ezen elmélet módosítani fogja a számításokból levont következtetéseket.
Feynman, aki saját maga vezette be a legkisebb hatás elvét a kvantumfizikába
s az elméletét teljes mértékben erre alapozta - az ún. "az összes történet
szummázása" (sum over histories) és a "pályaintegrál" (path integral)
fogalmait vezette be, mivel szerinte a fény úgy tűnik, hogy látszólag
"kiszimatolja" az összes létező pálya közül, melyek A-ból B-be vezetnek, a
legrövidebb (s a leghatásosabb) utat.
Látjuk tehát, hogy az önkonzisztencia a legkisebb hatás elvének
következménye s a természet, úgy tűnik, hogy irtózik az olyan
paradoxonoktól, melyek időutazáskor elofordulhatnak. S ezáltal elvben
legyőztük a fizikusok utolsó akadályát s most már a mérnökökre hagyhatjuk az
időgép megépítését.
''Féreglyuk-tervezésď0
Még mindig maradt egy probléma, amit a hipertér mérnökeinek figyelembe
kell venniük. A legegyszerűbb számítások is azt mutatják, hogy bármi is
történik az univerzumban a féreglyuk tartományán kívül, a kísérleti
átjárónak a lyukon keresztül be kell záródnia. A probléma ugyanis a
következő. Az ARE értelmében minden gyorsuló objektum gravitációs
hullámokként ismert fodrokat hoz létre a téridő szerkezetében. A gravitációs
sugárzás, mely az űrhajótól a lyuk felé hullámzik fénysebességgel, végtelen
energiájúvá erősödhet, mihelyt eléri a lyuk szingularitásként ismert pontját
s önmagába zárja a téridőt - s ezáltal elzárja az utat a fejlett
technológiájú űrhajó számára. Mégha létezik is természetes átjárható
féreglyuk, a legkisebb zavarok (perturbációk) hatására instabillá válik
(beleértve minden kísérlet által keltett zavart, mely célja a rajta
keresztüli utazás).
Létezik azonban egy nehéz, de nem lehetetlen módszer - az ún. negatív
visszahatás elve, mely értelmében minden, a téridőben keletkező zavar új
olyan zavart kelt, mely az előző hatását semlegesíti. Az az elv pontosan
ellentéte a pozitív visszahatás elvének, mely esetében a hangfalakból
hallatszó hangok felerősítik saját magukat, ha az erősítőhöz kötött
mikrofont ugyanazon hangfalak elé tesszük. Ekkor a hangfalakból hullámzó zaj
a mikrofonban felerősödik, kijön a hangfalakon - persze felerősítve, megint
a mikrofonba, és így tovább. Képzeljük most el, hogy ha a hangfalakból jövő
hanghullámokat először egy számítógépbe vezetnénk, mely "ellentétes"
hullámokat generálna úgy, hogy ismét a mikrofonba vezetve teljesen
semlegesítené az eredeti hullámokat - s totális csend keletkezne.
A legegyszerűbb hanghullámok esetében mindez a Földön, most
megvalósítható. Bonyolultabb zajok, mint például focirajongók zsivaja
esetében ez még most lehetetlen, de pár éven belül megvalósítható. Tehát nem
nagyon túlzott Sagan elképzelt "szuper civilizációja", mely gravitációs-
hullám-adóvevő készüléket szerkeszt, mely a féreglyuk torkában minden zavart
feljegyez, melyet a lyukba induló űrhajó kelt, majd olyan hullámokat
sugároz, mely teljesen semlegesíti a zavaró hullámokat még mielőtt azok
megsemmisítenék az átjárót.
De hol is találhatók ilyen féreglyukak? A módszer, mely alapján Sagan
kérésére Morris, Yurtsever és Thorne nekifogott a féreglyukak keresésének,
teljesen ellentétes azzal a módszerrel, mely alapján a többi tudós kutatott
volna. Ahelyett, hogy számos ismert objektumot figyeltek volna meg (mint
például egy halott nagytömegű csillag vagy egy kvazár), Thorne és társai a
kutatást azzal kezdték, hogy egy olyan geometria matematikai leírásán
kezdtek dolgozni, mely az átjárható féreglyukat teljes mértékben jellemzi s
azután az ARE egyenleteit használták fel arra, hogy kiszámítsák, milyen
típusú anyag és energia kapcsolható össze ilyen típusú téridővel. Amire
számításaik során rájöttek, ez (most már így utólagosan) nagyon egyszerű. A
gravitáció vonzóereje szingularitást próbál létrehozni a lyuk központjában s
ezért "szorongatja" a féreglyuk torkát. Az egyenletek szerint ahhoz, hogy
egy mesterséges féreglyukat nyitva tudjunk tartani, valamilyen típusú anyag
vagy mező szükséges, mely negatív nyomással rendelkezik - s kapcsolatba
hozható az antigravitációval.
Most az hihetjük (visszagondolva a középiskolás fizikaóráinkra), hogy ez
teljes mértékben elveti az átjárható féreglyuk kialakításának lehetőségét. A
negatív nyomás valami olyasmi, amivel mindennapi életünkben nem nagyon
találkozunk (képzeljünk el egy lufit negatív nyomású anyaggal telítve, amely
egy idő után leereszt). Tényleg nincs ilyen anyag az Univerzumban? Talán
nagyot tévedünk.
A választ az antigravitációhoz Hendrik CASIMIR, dán fizikus szolgáltatta
még 1948-ban. Casimir, aki 1909-bem született Hágában, 1942-től dolgozott a
nagy elektromos gigáns, a Philips laboratóriumaiban - s itt dolgozva fedezte
fel a később róla elnevezett Casimir - effektust.
Képzeljünk el két párhuzamos fémlemezt egymáshoz nagyon közel, miközben a
lemezek közt nincs semmi. Az ún. "kvantumvákum" azonban nem "semmi", mint
ahogy a fizikusok régebben gondolták. A tér a lemezek közt állandó
aktivitást mutat, részecskék s antirészecskék keletkeznek folyamatosan és
annihilálódnak. Ezen részecskéken kívül számos elektromágneses erőt
közvetítő részecske - foton is található a kvantumvákumban. Valójában nagyon
könnyű a vákum számára virtuális fotonokat termelni, mivel a foton
megegyezik antirészecskéjével és mivel nyugalmi tömege nulla. Tehát a
Heisenberg kvantum-határozatlanságából származó összes energia a foton
elektromágneses hullámzási energiájává alakul. Különböző energiájú
fotonokhoz különböző hullámhosszú sugárzás rendelhető (kisebb hullámhossznál
nagyobb energia). A kvantumvákum tehát úgy képzelhető el mint egy a fotonok
különböző hullámhosszú sugárzásának tengere. Ezen vákumaktivitás eredménye
az, hogy a vákum ún. "vákumenergiá"-val rendelkezik, mely értéke minden
pontban azonos, tehát nem mérhető. Nagysága csupán energiaváltozáskor -
tehát például munkavégzéskor határozható meg.
Mint ahogy Casimir kimutatta, két elektromosan vezető fémlemez között
csak bizonyos típusú elektromágneses hullámok találhatók. A két lemez között
ficánkoló hullámok ugyanúgy fognak viselkedni, mint a gitár megpendített
húrjai által keltett hanghullámok. Ilyen hullámok esetében csupán a
hullámhossz egész számú többszörösei "férhetnek" a gitár húrjára és a húr
két végén nincsen hullámzás. A megendegett hullámzásokat adott húrhossz
mellett harmonikusoknak illetve felhangoknak nevezzük. Hasonló módon a
sugárzás néhány megengedett hullámhossza fér el a két lemez közé a Casimir
kísérletben. Pontosabban kifejezve, a résben csak olyan fotonok lehetnek,
melyek hullámhosszára érvényes a következő összefüggés:
lambda = x/a ahol
lambda ...hullámhossz
B x... a két fémlemez közti távolság
a ... természetes szám (a= 0, 1, 2, 3,...)
Ez azt jelenti, hogy a lemezek külső oldalán több foton található
köbcentiméterenként, melyek nyomást fognak gyakorolni a lemezekre s ezáltal
közelebb kerülnek egymáshoz. Az egész nagyon bizarrnak tűnik, de ez történik
a valóságban. Számos kísérletet hajtottak végre különböző anyagból készült,
lapos és más alakú lemezekkel az ún. "Casimir-féle erő" nagyságának
megmérésére s a kísérletek bizonyítják az elmélet helyességét (a résnagyság
1.4 nm-től 15 nm-ig terjedt).
Az 1987-ben publikált cikkükben Morris és Thorne felhívták a figyelmet
erre a lehetőségre is, s rámutattak arra, hogy még a féreglyukat átszövő
elektromos vagy mágneses mező is "pont a határán van annak, hogy exotikus
legyen; ha a feszültség egy picit is nagyobb lenne, kielégítené utazási
vágyunkat a féreglyukon keresztül".
Ugyanabban a cikkükben arra a következtetésre jutottak, hogy "nem kéne
jókedvűen feltételezni exotikus anyag jelenlétét az átutazható féreglyuk
torkában". Amint a CalTech két tudósa megjegyezte, a fizikusok nagyobb része
képzelőtehetség hiányával küszködik, amikor arra kerül sor, hogy
egyenleteket állítsanak fel, melyek bizonyos anyagot és energiát jellemeznek
olyan feltételek mellett, melyek sokkal extrémebbek mint a Földön. És ezt ki
is hangsúlyozták egyik példájukban 1985 egyik őszi, kezdőknek tartott ARE
előadásuk során - nem sokkal azután, hogy Sagan kérésére munkájuk első
fázisának végén jártak, de még azelőtt, hogy ezen dolgok közismertek lettek
volna (még a relativisták között is). A tudományos munkába bevont diákok nem
hallgattak semmilyen speciális előadást a féreglyukakról, csupán a téridő
metrikájának fizikai jelentésével ismerkedtek meg. Vizsgájuk során olyan
feladatot kaptak, mely lépésről lépésre elvezette őket a féreglyukat leíró
megfelelő metrika matematikai leírásához. "Megdöbbentő volt látni", mondja
Morris és Thorne, "hogy milyen maradiak is voltak a diákok elképzelései".
Többségük le tudta vezetni a metrika tuljadonságait, de közülük kevesen
vették észre, hogy a megoldás egy olyan átjárható féreglyuk, mely két
különböző univerzumot köt össze.
A kevésbé "földhözragadtak" számára két probléma marad - olyan leírást
találni, mely esetében a féreglyuk olyannyira kitágul, hogy ember (vagy akár
űrhajó) is átjuthasson rajta, és távoltartani a féreglyuk torkához közeli
részben levő exotikus anyagot az űrutazóktól. Bármilyennemű terv ilyen
szerkezet megépítésére mai képességeinken kívülre esik. De mint Morris és
Thorne kihangsúlyozták, ez nem lehetetlen és "következésképpen nem zárhatjuk
ki átjárható féreglyukak létezését".
Majdnem 500 éve Leonardo da Vinci elmélkedett repülő szerkezetekről.
Szárnyakkal rendelkező repülőgépet és helikoptert is szerkesztett és a
modern aeronautikai mérnökök szerint ezen gépek repültek is volna, ha da
Vinci korában lettek volna megfelelő erejű hajtóművek. Leonardo azonban nem
álmodhatott lökhajtású motorokról és a hangsebességnél is gyorsabban repülő,
utasszállító repülőkről. S most a Concorde-ok és a jumbók hasonló fizikai
alapelvek szerint repülnek mint Leonardo tervezett gépei. Majdnem 500 év
eltelt álmai nemhogy valóra váltak, de a kor felül is múlta őket. Talán több
mint 500 évre lesz szükségünk arra, hogy átutazható féreglyukat tervezzünk,
de a fizika törvényei azt mondják, hogy ez lehetséges - és mint ahogy Sagan
spekulált - talán már valami hasonló megtörtént egy tőlünk sokkal fejlettebb
civilizációval.
Valójában még Einstein Princetonban dolgozva Nathan ROSEN-nal együtt
1930-ban felfedezte, hogy Karl SCHWARZSCHILD megoldása Einstein egyenleteire
tulajdonképpen egy fekete lyuk, mely hidat képez a sík téridő két része
között. Ez az ún. "Einstein-Rosen-féle hídő (ERH). Egy fekete lyuknak mindig
két "vége" van - ezt a tulajdonságot pár matematikus kivételével a 80-as
évek közepéig sokan ignorálták. Mielőtt Sagan ismét érdeklődni kezdett volna
a téma iránt, úgy tűnt, hogy ilyen hipertér kapocsnak nincs fizikai
jelentősége, és soha, még elméletben sem használható fel mint rövidítő az
Univerzum egyik pontjából a másikba. Morris és Yurtsever jöttek rá, hogy
ezen "hit" téves.
Érdekességnek számít, hogy a téridő féreglyukait még jóval azelőtt, hogy
a fekete lyukakat "komolyan kezdték volna venni", számos matematikai
relativista nagyon mélyrehatóan tanulmányozta. 1916-ban - kevesebb mint egy
évvel azután, hogy Einstein megfogalmazta volna az ARE elméleteit, az
ausztriai származású Ludwig FLEMM rájött arra, hogy Einstein egyenleteinek
Schwarzschild megoldása valójában olyan féreglyukat ír le, mely két sík
téridőt ír le - két világegyetemet vagy egyazon univerzum két különböző
pontját. Különböző spekulációk jelentek meg bizonyos megszakításokkal a
féreglyukak természetéről évtizedeken keresztül. Amit az úttörő relativisták
valójában megalapoztak, az azon megállapítás volt, mely szerint a
Schwarzschild-féle féreglyukak nem használhatók fel semmilyen világ-
egyetemek közti kommunikációra. Ahhoz ugyanis, hogy az űrutazó az ERH-on
átjuthasson az univerzum egyik pontjából a másikba, az út egyik részén
fénysebességnél nagyobb sebességgel kell utaznia. A másik probléma a lyuk
instabilitása. Az a furcsa a Schwarzschild geometriában, hogy mihelyt az
anyagot (adott tömeg mellett) a Schwarzschild sugár alá sűrítünk, akor nem
kapunk egy végtelen bemélyedést a téridőben, hanem a bemélyedés alsó része
kinyílik és kapcsolatot hoz létre a sík téridő más pontjával. Sajnos, ezen
gyönyörű nyitott torok, mely tantaloszi lehetőséget kínál világegyetemek
közti utazáshoz, csupán nagyon rövid ideig létezik s utána bezárul.
A féreglyuk még csak annyi ideig sem létezik, hogy a fény átjuthasson az
egyik univerzumból a másikba. A lyuk valójában a gravitáció következtében
záródik be. Ez nagyon elszomorító, mert ha eltekintünk a féreglyuk gyors
evolúciójától és csupán a torok geometriáját vesszük figyelembe, úgy tűnik,
hogy a féreglyuk saját világegyetemünk két különböző régióját is
összekötheti. A tér eléggé sík lehet a féreglyuk mindkét szájánál, de
finoman görbül eléggé messze a lyuktól, úgy hogy a kapcsolat tényleg egy
rövidítő a tér egyik pontjából a másikba. Ha az egész világegyetemet síknak
képzeljük el, kivéve a féreglyuk száját, képzeljünk el egy olyan képet -
mely esetén egy görbült féreglyuk egy teljesen sík univerzum két pontját
köti össze -, ahol a távolság az egyik pontból a másikba a lyukon keresztül
hosszabb mint a normális téren keresztül, mivel egy igazi négydimenziós
ábrázolásban még egy ilyen görbült féreglyuk is rövidítő A-ból B-be.
Vagy legalábbis az lenne, ha a lyuk eléggé hosszú ideig nyitva lenne és
az utazáshoz nem lenne szükség fénynél nagyobb sebességre. De ez még nem a
történet vége. Az egyszerű fekete lyuknak nincs töltése és nem forog.
Elektromos töltéssel rendelkező forgó fekete lyuk esetén megváltozik a
szingularitás tulajdonsága és ezáltal kaput nyit más világegyetembe -
ráadásul fénynél kisebb sebességű mozgás esetén. Az elektromos töltés
mozgása által keltett elektromágneses tér ellentétes irányúan hat mint a
gravitáció s megpróbálja szétvetni a lyukat. A rotációnak hasonló szerepe
van. Még ekkor is akad azonban egy probléma - sohasem térhetünk vissza abba
a pontba, ahonnan elindultunk. A téridő egy másik régiójába jutunk, melyet
egy új univerzumnak is nevezhetünk. Ahhoz, hogy visszajussunk eredeti
pontunkba, fénynél gyorsabb sebességgel kéne mozognunk. Amíg Sagan meg nem
kérte Thorne-t, hogy tanácsokkal segítse abból a célból, hogy Kapcsolat című
műve tudományos oldalát minél hitelesebbé tegye, ez volt a matematikusok
elképzelése a lehetséges átutazható makroszkopikus féreglyukakról.
''Az idő csupán illúzió?
Csupán azért, mert úgy észleljük, hogy az idő egy bizonyos irányba
folyik, azt jelenti egyben, hogy a "valóságban" is különbség van múlt és
jövő közt? Ezen régi filozófiai kérdés került újraelemzésre a
kvatummechanika keretein belül Huw PRICE által a Sidney Egyetemről. Price
arra a következtetésre jutott, hogy azon elképzelés, mely szerint a múltra
nincsen behatása a jövőnek, csupán egy antropocentrikus illúzió, "temporális
asszimetriánk vetülete". Jövőből kiinduló jelek segítségével, melyek
meghatározzák a kvantumkísérletek eredményét, Price képes megoldani a
kvantumvilág összes problémáját s paradoxonjait.
Ezen megközelítésnek már meglehetősen nagy a múltja, de következményeit
még senki sem tisztázta annyira, mint Price a Mind folyóiratban megjelent
cikkében. Például a Maxwell egyenletek egyik furcsa tulajdonsága, hogy két
olyan megoldást engedélyez mozgó elektromos töltés esetében, melynél az
egyik esetben a megoldás egy olyan elektromágneses hullám, mely a töltéstől
a jövőbe mozog fénysebességgel (retardált hullám) és a másik esetben a
hullám a jövőből mozog a részecske felé szintén fénysebességgel (advanzsált
hullám). E másik típusú hullámoknak nem tulajdonítottak nagy jelentőséget,
de néhány tudós, köztük Richard FEYNMAN és Fred HOYLE, fizikálisan reálisnak
tartotta ezen hullámokat.
Legújabban John CRAMER vetette tudományos vizsgálat alá ezen hullámokat.
Képzeljünk el egy kvantumobjektumot (például egy elektront), mely éppen
kölcsönhatásba fog lépni egy másik részecskével. Ekkor egy ún. "felkínáló"
hullámot (offering wave) fog kisugározni a jövőbe. A másk részecske felfogja
ezen hullámokat és időben visszafelé szintén válaszhullámokat küld az
elektronnak. Az advanzsált és retardált hullám kombinálódik és kapcsolatot
hoz létre a két részecske között, mely bizonyos értelemben véve nem időszerű
(temporális) s ezen kapcsolat határozza meg a kölcsönhatás eredményét abban
a pillanatban, amikor az elektron sugározni kezdi "felkínáló" hullámait.
Mint Price megjegyzi, ezen megközelítés megoldja azt a klasszikus
kvantumproblémát, amikor az elektronnak választania kell, hogy melyik résen
keresztül mozogjon, ha egy két réssel ellátott falhoz jut. A kísérleti
eredmények szerint, amikor csupán egyetlen elektron megy át az egyik résen,
tulajdonságaira nagy hatással van az, hogy a másik rés nyitva van-e vagy
nincs. A felkínáló hullám átmegy mindkét résen, de válaszhullám csupán az
egyiktől jön - onnan, amelyiken az elektron át fog menni. Ezek szerint az
ún. "kézszorítás" (handshake) folyamat figyelembe veszi mindkét rés
jelenlétét még abban az esetben is, ha az elektron csupán az egyiken fog
átmenni.
Számos fizikus szerint ezen elképzelések elrémítőek, mivel ellentmondanak
a józan észnek. Számos, olyan spekulációkra adnak okot, mint például Henry
Stapp cikke a Science XX. augusztusi számában, mely szerint agyunk hatással
lehet olyan dolgokra, melyek már megtörténtek. Price megközelítése azonban
alapot nyújt ahhoz, hogy megértsük, hogy alapjábasn véve hogyan is működhet
az előre- és hátrairányuló okviszony, mely az ember számára úgy nyilvánul
meg, hogy az idő folyásának meghatározott iránya van.
Price érvei nagyon bonyolultak, de egyszerűen megfogalmazva a dolgokat,
az ok amiért az események (melyeket a jelenben csinálunk), úgy tűnnek
számunkra, hogy nincsenek hatással a múltra, csupán az, hogy a múlt már
figyelembe vette ezeket az eseményeket. Ha a jelenben valami mást
szándékszunk csinálni, a múlt már ezt tudni fogja, ezért "azt mondani, hogy
ha feltételezzük, hogy jelenünk más, míg a múltunk ugyanaz marad, akkor
ebből az következik, hogy a múltunk is más ...nem igaz állítás, persze
csupán logikailag. Nincs szükség semmilyen asszimetriára, hogy ezt
megmagyarázzuk".
Azok számára, kiket jobban érdekel a matematika, Price John BELL híres
egyenlőtlenségét elemzi, mely esetben két egymástól nagyon távol levő
kvantumrendszer úgy tűnik, hogy kapcsolatban van egymással - Einstein e
kapcsolatot "kísérteties távolbahatás"-nak nevezte. Price elképzelése
szerint e távolbahatás valós és alapjában véve megegyezik Cramer "handshake"
folyamatával. Price szerint azonban nincsen határa a szabad akaratnak.
Bármilyen választás mellett döntünk, és bármit is csinálunk, a múltunk már
tud erről, de ez nem akadályoz meg
abban, hogy válasszunk és "nem vár-
hatjuk el, hogy "lássuk" múltbairá-
nyuló hatásunkat a választás során".
S ez mindenesetre rossz hír Stapp
számára. "Éppen itt az ideje", mond-
ja Price, "hogy olyan figyelmet szen-
teljünk ennek az elhanyagolt megköze-
lítésnek (a kvantummechanikához),
melyre méltón rászolgált."