“Hvis man lavede en ansøgning om forskningsbevilling for at arbejde med tidsrejser, ville den blive afvist med det samme”, skriver fysikeren Stephen Hawking i sin posthume bog Brief Answers to the Big Questions (Korte svar på de store spørgsmål). Han havde ret. Men han havde også ret i, at spørgsmålet om, hvorvidt tidsrejser er mulige, er et “meget alvorligt spørgsmål”, som man stadig kan nærme sig videnskabeligt.

Da han argumenterede for, at vores nuværende forståelse ikke kan udelukke det, var Hawking tilsyneladende forsigtigt optimistisk. Så hvor efterlader dette os? Vi kan ikke bygge en tidsmaskine i dag, men kan vi det i fremtiden?

Lad os starte med vores hverdagserfaring. Vi tager det for givet, at vi kan ringe til vores venner og familie, uanset hvor i verden de befinder sig, for at finde ud af, hvad de laver lige nu. Men det er noget, vi faktisk aldrig kan vide. Signalerne, der bærer deres stemmer og billeder, rejser ufatteligt hurtigt, men det tager stadig en begrænset tid for disse signaler at nå os.

Vores manglende evne til at få adgang til “nuet” hos en person langt væk er kernen i Albert Einsteins teorier om rum og tid.

Lysets hastighed

Einstein fortalte os, at rum og tid er dele af én ting – rumtid – og at vi bør være lige så villige til at tænke på afstande i tid, som vi er afstande i rum. Hvor mærkeligt det end kan lyde, svarer vi gerne “ca. to og en halv time”, når nogen spørger, hvor langt Birmingham er fra London. Det, vi mener, er, at rejsen tager så lang tid ved en gennemsnitshastighed på 80 km/t.

Matematisk set svarer vores udsagn til at sige, at Birmingham ligger ca. 80 km fra London. Som fysikerne Brian Cox og Jeff Forshaw skriver i deres bog Why does E=mc²?”, kan tid og afstand “ombyttes ved hjælp af noget, der har valutaen hastighed”. Einsteins intellektuelle spring var at antage, at vekselkursen fra en tid til en afstand i rumtiden er universel – og det er lysets hastighed.

Lysets hastighed er den hurtigste hastighed, et signal kan bevæge sig med, hvilket sætter en fundamental grænse for, hvor hurtigt vi kan vide, hvad der foregår andre steder i universet. Det giver os “kausalitet” – loven om, at virkningerne altid skal komme efter deres årsager. Det er en alvorlig teoretisk torn i øjet på tidsrejsende hovedpersoner. Hvis jeg rejser tilbage i tiden og sætter begivenheder i gang, der forhindrer min fødsel, er det at sætte virkningen (mig) før årsagen (min fødsel).

Nu må vi, hvis lysets hastighed er universel, må vi måle, at den er den samme – 299.792.458 meter i sekundet i vakuum – uanset hvor hurtigt vi selv bevæger os. Einstein indså, at konsekvensen af, at lysets hastighed er absolut, er, at selve rum og tid ikke kan være det. Og det viser sig, at ure, der bevæger sig, må tikke langsommere end stationære ure.

Jo hurtigere du bevæger dig, jo langsommere tikker dit ur i forhold til dem, du bevæger dig forbi. Ordet “relativt” er afgørende: tiden vil synes at gå normalt for dig. For alle, der står stille, vil du imidlertid være i slowmotion. Hvis du bevægede dig med lysets hastighed, ville du synes at være frosset i tiden – for dit vedkommende ville alle andre være i hurtig fremadgående.

Så hvad nu, hvis vi kunne rejse hurtigere end lyset, ville tiden så løbe baglæns, som science fiction har lært os?

Det kræver desværre uendelig energi at accelerere et menneske til lysets hastighed, for slet ikke at tale om mere end det. Men selv hvis vi kunne, ville tiden ikke bare løbe baglæns. I stedet ville det ikke længere give mening at tale om fremad og bagud overhovedet. Kausalitetsloven ville blive overtrådt, og begrebet årsag og virkning ville miste sin mening.

Vormhuller

Einstein fortalte os også, at tyngdekraften er en konsekvens af den måde, hvorpå masse forvrænger rum og tid. Jo mere masse vi presser ind i et område af rummet, jo mere bliver rumtiden forvredet, og jo langsommere tikker de nærliggende ure. Hvis vi presser nok masse ind, bliver rumtiden så forvredet, at selv lyset ikke kan undslippe dens tyngdekraft, og der dannes et sort hul. Og hvis du nærmer dig kanten af det sorte hul – dets begivenhedshorisont – vil dit ur tikke uendeligt langsomt i forhold til dem, der er langt væk fra det.

Så kunne vi forvrænge rumtiden på den helt rigtige måde for at lukke den tilbage på sig selv og rejse tilbage i tiden?

Svaret er måske, og den forvrængning, vi har brug for, er et ormehul, der kan gennemløbes. Men vi skal også producere regioner med negativ energitæthed for at stabilisere den, og det forhindrer den klassiske fysik fra det 19. århundrede. Det gør den moderne kvantemekaniske teori imidlertid måske ikke.

I henhold til kvantemekanikken er det tomme rum ikke tomt. I stedet er det fyldt med par af partikler, der popper ind og ud af eksistensen. Hvis vi kan lave et område, hvor færre par har lov til at poppe ind og ud end alle andre steder, så vil dette område have en negativ energitæthed.

Det er dog fortsat en af de største udfordringer i den teoretiske fysik at finde en konsistent teori, der kombinerer kvantemekanikken med Einsteins tyngdekraftteori. En kandidat, strengteorien (nærmere bestemt M-teorien), kan give en anden mulighed.

M-teorien kræver, at rumtiden har 11 dimensioner: den ene af tid og de tre af rum, som vi bevæger os i, og syv mere, der er krøllet usynligt små sammen. Kunne vi bruge disse ekstra rumlige dimensioner til at forkorte rum og tid? Hawking var i hvert fald håbefuld.

Redning af historien

Så er tidsrejser virkelig en mulighed? Vores nuværende forståelse kan ikke udelukke det, men svaret er sandsynligvis nej.

Einsteins teorier formår ikke at beskrive rumtidens struktur på utroligt små skalaer. Og selv om naturlovene ofte kan være helt i modstrid med vores hverdagserfaring, er de altid selvkonsistente – hvilket giver lidt plads til de paradokser, der er mange af, når vi roder med årsag og virkning i science fictionens bud på tidsrejser.

Trods sin legende optimisme erkendte Hawking, at de uopdagede fysiklove, der en dag vil afløse Einsteins, kan være med til at forhindre store objekter som dig og mig i at hoppe tilfældigt (ikke kausalt) frem og tilbage i tiden. Vi kalder denne arv for hans “kronologibeskyttelsesformodning”.

Hvad enten fremtiden har tidsmaskiner i vente eller ej, kan vi trøste os med den viden, at vi ændrer tidens gang, når vi bestiger et bjerg eller kører hurtigt i vores biler.

Så husk på denne “lad som om du er en tidsrejsende dag” (8. december), at du allerede er det, bare ikke på den måde, som du måske håber.