Idea untuk mengembara ke masa lalu telah lama memikat manusia, seperti di Back To The Future's Delorean DMC-12. Setelah bertahun-tahun menjalankan penyelidikan, kita mungkin telah mencari jalan penyelesaian yang mungkin secara fizikal. Kredit gambar: Ed g2s Wikimedia Commons.

Bagaimana Perjalanan Kembali Dalam Masa Boleh, Secara Fizikal Mungkin

Dan anda bahkan tidak memerlukan Delorean pada 88 MPH.

Ini adalah salah satu cara terbaik dalam filem, sastera, dan rancangan televisyen: idea bahawa kita dapat melakukan perjalanan masa lalu untuk mengubah masa lalu. Dari pergantian masa di Harry Potter ke Kembali Ke Masa Depan hingga Hari Groundhog, perjalanan kembali ke masa memberi kita kemungkinan untuk memperbaiki kesalahan di masa lalu kita sendiri. Bagi kebanyakan orang, ini adalah idea yang diturunkan ke ranah fiksyen, kerana setiap undang-undang fizik menunjukkan bahawa gerakan maju melalui masa adalah keperluan mutlak. Secara filosofis, ada juga paradoks terkenal yang seolah-olah menunjukkan kemustahilan kemungkinan seperti itu: jika perjalanan ke belakang melalui masa mungkin, anda akan dapat kembali dan membunuh datuk anda sebelum ibu bapa anda pernah dikandung, menjadikan kewujudan anda sendiri mustahil . Untuk masa yang lama, nampaknya tidak ada jalan untuk kembali. Tetapi berkat beberapa sifat ruang dan waktu yang sangat menarik dalam Relativiti Umum Einstein, perjalanan kembali ke masa lalu mungkin dapat dilakukan.

Ilustrasi Alam Semesta awal yang terdiri daripada buih kuantum, di mana fluktuasi kuantum besar, bervariasi, dan penting pada skala terkecil. Turun naik tenaga positif dan negatif dapat mewujudkan lubang cacing kuantum yang kecil. Kredit gambar: NASA / CXC / M.Weiss.

Tempat untuk memulakannya adalah dengan idea fizikal lubang cacing. Di Alam Semesta kita yang diketahui, kita mempunyai fluktuasi kuantum yang kecil dan kecil dalam struktur ruang masa pada skala terkecil. Ini termasuk turun naik tenaga ke arah positif dan negatif, selalunya sangat dekat satu sama lain. Fluktuasi tenaga yang sangat kuat, padat, positif akan mewujudkan ruang melengkung dalam satu cara tertentu, sementara turun naik tenaga negatif yang kuat, padat, akan melengkung ruang dengan cara yang bertentangan. Sekiranya anda menghubungkan kedua-dua kawasan kelengkungan ini bersama-sama, anda boleh - untuk sekejap sahaja - sampai pada pandangan tentang lubang cacing kuantum. Sekiranya lubang cacing berlangsung cukup lama, anda mungkin berpotensi mengangkut zarah melaluinya, membiarkannya hilang seketika dari satu lokasi dalam jangka masa dan muncul semula di tempat lain.

Petak matematik tepat dari lubang cacing Lorentzia. Sekiranya salah satu hujung lubang cacing dibina daripada jisim / tenaga positif, sementara ujung lubang terbentuk daripada jisim / tenaga negatif, lubang cacing dapat dilalui. Kredit gambar: Kes47 pengguna Wikimedia Commons.

Sekiranya kita ingin meningkatkannya, untuk membiarkan sesuatu seperti manusia dilalui, itu akan memerlukan banyak pekerjaan. Walaupun setiap zarah yang diketahui di Alam Semesta kita mempunyai tenaga positif dan jisim positif atau sifar, sangat mungkin ada zarah jisim / tenaga negatif dalam kerangka Relativiti Umum. Tentu, kami belum menemukannya, tetapi menurut semua peraturan fizik teori, tidak ada yang melarangnya.

Sekiranya jisim / tenaga negatif ini wujud, maka mewujudkan lubang hitam supermasif dan jisim negatif / tenaga negatif dengannya, semasa menyambungkannya, harus memungkinkan lubang cacing yang dapat dilalui. Tidak kira seberapa jauh anda mengambil kedua-dua objek yang saling terhubung antara satu sama lain, jika mereka mempunyai jisim / tenaga yang cukup - dari jenis positif dan negatif - sambungan seketika ini akan tetap ada. Semua itu bagus untuk perjalanan seketika melalui ruang angkasa. Tetapi bagaimana dengan masa? Di sinilah undang-undang relativiti khas masuk.

Sekiranya anda bergerak hampir dengan kelajuan cahaya, anda akan mengalami fenomena yang dikenali sebagai pelebaran masa. Pergerakan anda melalui ruang dan pergerakan anda melalui masa dihubungkan dengan kelajuan cahaya: semakin besar pergerakan anda melalui ruang, semakin sedikit pergerakan anda melalui masa. Bayangkan anda mempunyai destinasi yang berjarak 40 tahun cahaya, dan anda dapat melakukan perjalanan dengan kelajuan yang sangat tinggi: lebih dari 99.9% kelajuan cahaya. Sekiranya anda memasuki kapal angkasa dan menempuh jarak yang hampir dengan kelajuan cahaya menuju bintang itu, kemudian berhenti, berpusing, dan kembali ke Bumi, anda akan dapati sesuatu yang ganjil.

Oleh kerana pelebaran masa dan penguncupan panjang, anda mungkin sampai ke destinasi anda hanya dalam satu tahun, dan kemudian kembali hanya dalam satu tahun lagi. Tetapi kembali ke Bumi, 82 tahun akan berlalu. Semua orang yang anda kenal pasti sudah berumur. Inilah cara perjalanan waktu kerja secara fizikal: ia membawa anda ke masa depan, dengan jumlah perjalanan ke hadapan bergantung pada pergerakan anda melalui ruang.

Adakah perjalanan masa mungkin? Dengan lubang cacing yang cukup besar, seperti lubang yang dibuat oleh lubang hitam supermasif yang dihubungkan dengan rakan jisim / tenaga negatifnya, mungkin saja. Kredit gambar: Pengguna Wikimedia Commons Kjordand.

Tetapi jika anda membina lubang cacing seperti yang baru kami nyatakan, ceritanya akan berubah. Menggambar satu hujung lubang cacing tetap dekat dengan gerakan, seperti tetap dekat dengan Bumi, sementara ujung yang lain pergi dalam perjalanan relativistik dekat dengan kecepatan cahaya. Anda kemudian memasuki hujung lubang cacing yang bergerak dengan cepat setelah mungkin bergerak selama setahun. Apa yang berlaku?

Nah, setahun tidak sama untuk semua orang, terutamanya jika mereka bergerak melalui masa dan ruang dengan cara yang berbeza! Sekiranya kita berbicara tentang kelajuan yang sama seperti yang kita lakukan sebelumnya, ujung lubang cacing yang "sedang bergerak" akan berusia 40 tahun, tetapi ujung "dalam keadaan rehat" hanya akan berumur 1 tahun. Melangkah ke ujung lubang cacing yang relativistik, dan anda tiba di Bumi hanya satu tahun setelah lubang cacing itu dibuat, sementara anda sendiri mungkin mempunyai masa 40 tahun untuk berlalu.

Mendekati kelajuan cahaya akan menyebabkan masa berlalu jauh berbeza bagi pelancong berbanding dengan orang yang tetap berada dalam kerangka rujukan tetap. Kredit gambar: Twin Paradox, melalui http://www.twin-paradox.com/.

Sekiranya, 40 tahun yang lalu, seseorang telah membuat sepasang lubang cacing yang terjerat dan menghantarnya dalam perjalanan ini, mungkin untuk masuk ke salah satu dari mereka hari ini, pada tahun 2017, dan berakhir kembali di masa yang lalu satu… kembali pada tahun 1978. Satu-satunya masalah ialah anda sendiri juga tidak boleh berada di lokasi itu pada tahun 1978; anda perlu berada di hujung lubang cacing yang lain, atau melalui ruang untuk mencuba dan mengejarnya.

Melancong perjalanan, seperti yang dibayangkan untuk NASA. Sekiranya anda membuat lubang cacing di antara dua titik di ruang, dengan satu mulut bergerak secara relatif berbanding yang lain, pemerhati di kedua-dua hujung yang dapat dilalui akan berumur dengan jumlah yang sangat berbeza. Kredit gambar: NASA / Seni digital oleh Les Bossinas (Cortez III Service Corp.), 1998.

Dengan memuaskan, kami dapati bahawa bentuk perjalanan waktu ini juga melarang paradoks datuk! Walaupun lubang cacing itu dibuat sebelum ibu bapa anda dikandung, tidak ada cara untuk anda wujud di hujung lubang cacing lebih awal untuk kembali dan menemui datuk anda sebelum saat genting itu. Yang terbaik yang boleh anda lakukan ialah meletakkan ayah dan ibu anda yang baru lahir di kapal untuk menangkap hujung lubang cacing yang lain, membiarkan mereka hidup, berumur, mengandung anda, dan kemudian menghantar diri anda kembali melalui lubang cacing. Anda akan dapat bertemu dengan datuk anda ketika dia masih sangat muda - mungkin bahkan lebih muda daripada anda sekarang - tetapi ia akan berlaku, semestinya, sesaat setelah ibu bapa anda dilahirkan.

Banyak perkara yang tidak biasa menjadi mungkin di Alam Semesta jika jisim / tenaga negatif itu nyata, melimpah, dan terkawal, tetapi perjalanan ke masa lalu mungkin adalah yang paling liar yang pernah kita bayangkan. Oleh kerana keanehan relativiti khas dan umum, perjalanan masa ke masa lalu mungkin tidak dilarang!

Bermula Dengan Bang kini ada di Forbes, dan diterbitkan semula di Medium terima kasih kepada penyokong Patreon kami. Ethan telah mengarang dua buku, Beyond The Galaxy, dan Trreknology: The Science of Star Trek dari Tricorder hingga Warp Drive.