„Kdyby člověk podal žádost o výzkumný grant na práci v oblasti cestování časem, byla by okamžitě zamítnuta,“ píše fyzik Stephen Hawking ve své posmrtně vydané knize Stručné odpovědi na velké otázky. Měl pravdu. Ale měl také pravdu v tom, že otázka, zda je cestování v čase možné, je „velmi vážnou otázkou“, ke které lze stále přistupovat vědecky.

S tvrzením, že naše současné znalosti to nemohou vyloučit, byl Hawking, zdá se, opatrně optimistický. Takže kde nás to nechává? Stroj času dnes postavit nemůžeme, ale mohli bychom v budoucnu?“

Začněme s naší každodenní zkušeností. Považujeme za samozřejmost, že můžeme zavolat svým přátelům a rodině, ať jsou kdekoli na světě, a zjistit, co právě dělají. To se však ve skutečnosti nikdy nemůžeme dozvědět. Signály přenášející jejich hlasy a obrazy se šíří nepochopitelně rychle, ale přesto trvá konečný čas, než k nám tyto signály dorazí.

Naše neschopnost získat přístup k „teď“ někoho vzdáleného je jádrem teorií prostoru a času Alberta Einsteina.

Rychlost světla

Einstein nám řekl, že prostor a čas jsou části jedné věci – časoprostoru – a že bychom měli být stejně ochotní přemýšlet o vzdálenostech v čase jako o vzdálenostech v prostoru. Ačkoli to může znít divně, na otázku, jak daleko je Birmingham od Londýna, s radostí odpovídáme „asi dvě a půl hodiny“. Myslíme tím, že cesta trvá tak dlouho při průměrné rychlosti 50 mil za hodinu.

Matematicky je naše tvrzení ekvivalentní tvrzení, že Birmingham je od Londýna vzdálen asi 125 mil. Jak píší fyzikové Brian Cox a Jeff Forshaw ve své knize Proč platí E=mc²?, čas a vzdálenost „lze zaměnit pomocí něčeho, co má měnu rychlosti“. Einsteinovým intelektuálním skokem bylo předpokládat, že směnný kurz z času na vzdálenost v časoprostoru je univerzální – a je jím rychlost světla.

Rychlost světla je nejrychlejší, jakou se může jakýkoli signál pohybovat, což klade zásadní omezení na to, jak rychle můžeme poznat, co se děje jinde ve vesmíru. To nám dává „kauzalitu“ – zákon, že účinky musí vždy následovat po svých příčinách. Je to vážný teoretický trn v oku protagonistů cestujících v čase. Abych cestoval zpět v čase a uvedl do pohybu události, které zabrání mému narození, znamená to, že následek (já) předchází příčině (mému narození).

Jestliže je rychlost světla univerzální, musíme ji naměřit stejnou – 299 792 458 metrů za sekundu ve vakuu – ať už se sami pohybujeme jakkoli rychle. Einstein si uvědomil, že důsledkem toho, že rychlost světla je absolutní, nemůže být prostor a čas jako takový. A ukazuje se, že pohybující se hodiny musí tikat pomaleji než ty stacionární.

Čím rychleji se pohybujete, tím pomaleji tikají vaše hodiny vzhledem k těm, které se pohybují kolem vás. Slovo „relativně“ je klíčové: čas vám bude připadat, že plyne normálně. Každému, kdo stojí na místě, však bude připadat zpomalený. Kdybyste se pohybovali rychlostí světla, zdálo by se vám, že jste zamrzli v čase – pokud jde o vás, všichni ostatní by se pohybovali zrychleně.

Takže co kdybychom cestovali rychleji než světlo, běžel by čas pozpátku, jak nás učí science fiction?

Naneštěstí je potřeba nekonečně mnoho energie, aby se člověk urychlil na rychlost světla, natož nad ni. Ale i kdybychom to dokázali, čas by jednoduše neběžel pozpátku. Místo toho by už vůbec nemělo smysl mluvit o čase dopředu a dozadu. Zákon kauzality by byl porušen a pojem příčiny a následku by ztratil smysl.

Wormholes

Einstein nám také řekl, že gravitační síla je důsledkem toho, jak hmota deformuje prostor a čas. Čím více hmoty vmáčkneme do oblasti prostoru, tím více je časoprostor pokřiven a tím pomaleji tikají okolní hodiny. Vmáčkneme-li do prostoru dostatečné množství hmoty, časoprostor se pokřiví natolik, že jeho gravitačnímu působení neunikne ani světlo a vznikne černá díra. A pokud byste se přiblížili k okraji černé díry – jejímu horizontu událostí – vaše hodiny by tikaly nekonečně pomalu ve srovnání s těmi, které jsou od ní daleko.

Mohli bychom tedy pokřivit prostoročas správným způsobem, abychom ho uzavřeli do sebe a cestovali zpět v čase?

Odpověď zní možná a pokřivení, které potřebujeme, je průchozí červí díra. Potřebujeme však také vytvořit oblasti se zápornou hustotou energie, abychom ji stabilizovali, a tomu klasická fyzika 19. století brání. Moderní teorie kvantové mechaniky však možná ne.

Podle kvantové mechaniky není prázdný prostor prázdný. Místo toho je vyplněn dvojicemi částic, které se objevují a mizí. Pokud se nám podaří vytvořit oblast, kde bude moci do existence vstupovat a vystupovat méně párů než všude jinde, pak tato oblast bude mít zápornou hustotu energie.

Nalezení konzistentní teorie, která by kombinovala kvantovou mechaniku s Einsteinovou teorií gravitace, však zůstává jedním z největších problémů teoretické fyziky. Jeden z kandidátů, teorie strun (přesněji M-teorie), může nabídnout další možnost.

M-teorie vyžaduje, aby prostoročas měl 11 rozměrů: jeden časový a tři prostorové, v nichž se pohybujeme, a sedm dalších, stočených do neviditelně malých. Mohli bychom tyto další prostorové rozměry využít ke zkrácení prostoru a času? Přinejmenším Hawking v to doufal.

Záchrana historie

Je tedy cestování časem skutečně možné? Naše současné znalosti to nemohou vyloučit, ale odpověď je pravděpodobně ne.

Einsteinovy teorie nedokážou popsat strukturu prostoročasu na neuvěřitelně malých škálách. A přestože přírodní zákony mohou být často v naprostém rozporu s naší každodenní zkušeností, jsou vždy konzistentní samy se sebou – což ponechává jen malý prostor pro paradoxy, které se množí, když si pohráváme s příčinou a následkem ve vědeckofantastickém pojetí cestování v čase.

I přes svůj hravý optimismus Hawking uznal, že neobjevené fyzikální zákony, které jednoho dne nahradí Einsteinovy, se mohou spiknout, aby zabránily velkým objektům, jako jsme my dva, náhodně (nikoli kauzálně) skákat tam a zpět v čase. Tomuto dědictví říkáme jeho „domněnka o ochraně chronologie“.

Ať už nás v budoucnosti čekají stroje času, nebo ne, můžeme se utěšovat vědomím, že když vylezeme na horu nebo se řítíme v autě, měníme způsob, jakým čas tiká.

Takže v tento „den předstírání, že jste cestovatel v čase“ (8. prosince) si vzpomeňte, že už jím jste, jen ne tak, jak byste doufali.

.