מסע בזמן: להבין את המושג, היסודות והתיאוריות

מסע בזמן הוא מושג החוזה את האפשרות לעבור בין נקודות זמן שונות (בעבר או בעתיד).

למרות שהרעיון נראה דמיוני ולעתים קרובות קשור לסיפורת, עדויות מדעיות רבות מוכיחות כי מסע בזמן אפשרי, בטכנולוגיה הנכונה. מסיבה זו, כמה מדענים בעלי שם כבר עסקו בנושא, כמו אלברט איינשטיין, סטיבן הוקינג, קרל סאגאן וכו '.

יסודות המסע בזמן

היסודות העיקריים של מסע בזמן מבוססים על תורת היחסות של איינשטיין, שייצג אבן דרך בפיזיקה המודרנית. באופן כללי, תורת היחסות מורכבת ממכלול מחקרים המדגימים קשר הדדי בין זמן ומרחב, כמו גם את ההשלכות הנובעות מקשר זה.

עבור איינשטיין היקום מסודר במעין אריג שנקרא זמן חופשי, שנוצרו על ידי שלושה ממדים מרחביים (רוחב, גובה ועומק) וממד זמני, שהוא זמן. כל גוף שמימי "שוקל" במרקם זה, ויוצר עקמומיות במרחב-זמן הפוגע בכל הגופים הסמוכים. עקמומיות זו אחראית למספר השפעות כמו כוח המשיכה, תנועות סיבוביות וכתוצאה מכך, הבדלים בתפיסת הזמן.

העקמומיות שנוצרת במרחב הזמן על ידי המסה של כדור הארץ גורמת להשפעות כוח משיכה על הירח, שמתחיל להתרגם סביב כדור הארץ.

איינשטיין גם הבין שהזמן, כמו מהירות, זה לא כמות מוחלטת, אלא יחסית.

. מסקנות אלה התבססו מאוד על חוקי ניוטון, שהבינו כי המהירות בה הגוף נע לעולם איננה מוחלטת ותמיד יש לנתח אותה באמצעות מסגרת התייחסות. כדוגמא, אותה רכבת יכולה לנוע ב -40 קמ"ש ביחס למסגרת ייחוס נייחת, ורק ב -20 קמ"ש ביחס למסגרת ייחוס שנע באותה כיוון כמוה.

יש ליישם את אותו מושג תורת היחסות המשמש בדוגמה על מהירות כדור הארץ, השמש וכל דרך החלב.

תורת המסע בזמן

בהתבסס על המושגים של זמן מרחב ותורת היחסות, עיין בתיאוריות הפופולריות ביותר במדע אודות מסעות בזמן:

התרחבות הזמן

התרחבות זמן היא מושג שהוכנס לתורת היחסות של איינשטיין, לפיה ה- זמן, כמו מהירות, אינו מוחלט, אלא יחסי על פי מסגרת ההתייחסות. מְאוּמָץ.

הרחבת הזמן יכולה להתרחש בשתי דרכים: דרך ההבדל במהירות בין השניים משקיפים או לפי ההבדל בהשפעת הכבידה שנופל על כל אחד מהם (הרחבה זמן הכבידה).

התרחבות זמן לפי מהירות

התרחבות זמן לפי מהירות (או רק הרחבת זמן) היא תיאוריה המנבאת את האפשרות של מסע אל העתיד אם האנושות משיגה את האמצעים לנסוע דרך החלל במהירות קרובה יותר לזו של אוֹר.

עבור הפיזיקאי ג'יימס קלקר מקסוול, מהירות האור זהה לחלוטין (כ -300,000,000 מ 'לשנייה) ללא קשר למסגרת הייחוס שאומצה. רעיון זה, העומד בסתירה ישירה עם חוקי ניוטון, מרמז על התרחיש הבא: צופה נייח ומתבונן נע היה רואה את האור מגיע מנקודה A לנקודה B בו זמנית, ללא כל תוֹרַת הָיַחֲסוּת.

מסקנתו של איינשטיין הייתה שהדרך היחידה ששני החוקים יוכלו להתקיים במקביל תהיה אם הזמן עצמו יואט עבור המתבונן הנעה, ויוליד את המושג הרחבת זמן.

התיאוריה הוכיחה שככל שהאובייקט נע מהר יותר בחלל, כך הוא נע לאט יותר בזמן. רעיון זה הוכח באמצעות ניסויים שנערכו בתחנת החלל הבינלאומית. תחנת החלל הבינלאומית - ISS), בו צוין כי, לאחר 6 חודשים, השעונים על סיפון התחנה זזו 0.007 שניות איטי יותר משעונים על כדור הארץ.

בהתבסס על ראיות אלה, ניתן לקבוע כי אפילו בקנה מידה זעיר, אסטרונאוטים אשר חזרה מתחנת החלל הבינלאומית לכדור הארץ לאחר שישה חודשים נסעה 0.007 שניות אל עתיד.

תחנת החלל הבינלאומית, במסלול מאז 1998.

ההערכה היא כי הבדל זה לאורך זמן גדל ככל שמהירות הגוף מתקרבת למהירות האור. התיאוריה מומחשת לעיתים קרובות באמצעות הפרדוקס של תאומים (או הפרדוקס של לנגווין), שמורכב מניסוי מחשבה בו אדם נשאר בחלל בחללית שנע במהירות רבה. כשהוא חוזר לכדור הארץ, אחיו התאום מבוגר בעשרות שנים, בעוד שהוא עצמו בקושי הזדקן.

התרחבות זמן הכבידה

התרחבות זמן הכבידה היא תיאוריה המנבאת אפשרות של נסיעה עתידית אם האנושות משיגה את האמצעים לנסוע לכוכבי לכת שכוח הכבידה שלהם גדול בהרבה מזה של כדור הארץ.

התרחבות הכבידה מתרחשת באמצעות ההשפעה שמופעל על צופה על ידי גוף שמימי בעל מסה גדולה. ככל שגוף השמים גדול יותר, כך העקמומיות במרחב-זמן גדולה יותר וכתוצאה מכך השפעת הכבידה סביבו גדולה יותר. במילים אחרות, הזמן עובר לאט יותר במקום בו כוח המשיכה הוא החזק ביותר.

הזמן יעבור לאט יותר בשעון הממוקם קרוב יותר לכדור הארץ בהשוואה לשעון הרחוק יותר.

בהתבסס על התרחבות הכבידה, זמן יואט לצופה שנמצא קרוב יותר בשדה הכבידה מאשר לצופה הרחוק יותר. השערה זו כבר הוכחה באמצעות שעונים אטומיים שהונחו על לוויינים הממוקמים בגבהים שונים. בסופו של דבר השעונים החלו לסטות, אם כי בשניות ננו.

בסיס ההבדל בחלוף הזמן בין השעונים. בשל העקמומיות הקיימת בין C ו- D, אור לוקח יותר זמן להגיע בין נקודה אחת לאחרת.

הוא האמין שאם ניתן היה לנסוע לכוכב לכת שהשפעת הכבידה שלו הייתה הרבה יותר גדולה מזו של כדור הארץ וחזרה, הנוסע היה נוסע לעתיד כיוון שהזמן היה עובר הרבה יותר מהר ב כדור הארץ.

חורי תולעת

חורי תולעת הם תופעות היפותטיות המורכבות ממנהרות המקשרות בין נקודות מרחב-זמן שונות. אף כי לא סביר ביותר, תיאוריית היחסות רואה בקיומם של חורי תולעת הניתנים להחלה תקפים, כלומר בתנאים שיש לעבור אותם מצד לצד.

בתיאוריה, חורי תולעת יעבדו לא רק כקיצורי דרך לנקודות אחרות בחלל, אלא גם לנקודות זמן אחרות, כולל בעבר.

ייצוג חזותי של חור תולעת. הוא האמין בקיומם של חורי תולעת שיציאתם נמצאת באותו יקום וברגעים שונים בזמן.

מיתרים קוסמיים

לפי האסטרופיזיקאי ג'יי. ריצ'רד גוט, מיתרים קוסמיים הם סוגים של צינורות אנרגיה הנמתחים לאורך כל זמן החלל כמו סדקים. התופעה היפותטית ונחשבת לפגם טופולוגי שהתרחש במהלך היווצרות היקום.

ייצוג חזותי של מיתרים קוסמיים, הקיים תיאורטית לאורך כל המרחב-זמן.

האמין שהמחרוזות הקוסמיות יהיו דקות יותר מאטום וכמו חורים שחורים יהיו עצומות כמויות של מסה מרוכזת, וכתוצאה מכך שדה כוח משיכה חזק במיוחד המסוגל לעוות את זמן חופשי.

בתיאוריה, העיוות שנוצר על ידי שני מיתרים קוסמיים קרובים זה לזה (או מיתר קוסמי שנמתח קרוב לחור שחור), יגרום לפגיעה המסוגלת לכופף את מרחב הזמן וליצור עקומת זמן סגורה, שדרכו אובייקט יכול להופיע מחדש בכל נקודת זמן, כולל העבר.

ראה גם:

• חור שחור
• תורת היחסות
• אַסטרוֹנוֹמִיָה
• פרדוקס זמני