Azt állítva, hogy jelenlegi ismereteink nem zárhatják ki, Hawking, úgy tűnik, óvatosan optimista volt. Hol tartunk tehát ettől? Ma nem tudunk időgépet építeni, de a jövőben igen?

Kezdjük a mindennapi tapasztalatainkkal. Magától értetődőnek vesszük, hogy felhívhatjuk barátainkat és családtagjainkat, bárhol is legyenek a világon, hogy megtudjuk, mit csinálnak éppen most. De ezt valójában soha nem tudhatjuk meg. A hangjukat és képüket hordozó jelek felfoghatatlanul gyorsan terjednek, de mégis véges időbe telik, amíg ezek a jelek eljutnak hozzánk.

Az, hogy képtelenek vagyunk hozzáférni valaki távoli “most”-jához, Albert Einstein tér- és időelméletének középpontjában áll.

Fénysebesség

Einstein azt mondta nekünk, hogy a tér és az idő egy dolog – a téridő – részei, és hogy ugyanolyan készséggel kell gondolkodnunk az időbeli távolságokról, mint a térbeli távolságokról. Bármilyen furcsán hangzik is, boldogan válaszoljuk, hogy “körülbelül két és fél óra”, amikor valaki megkérdezi, milyen messze van Birmingham Londontól. Úgy értjük, hogy ennyi ideig tart az út 50 mérföld/órás átlagsebességgel.

Matematikailag ez a kijelentésünk egyenértékű azzal, mintha azt mondanánk, hogy Birmingham körülbelül 125 mérföldre van Londontól. Ahogy Brian Cox és Jeff Forshaw fizikusok írják a Why does E=mc²? című könyvükben, az idő és a távolság “felcserélhető valamivel, aminek a pénzneme a sebesség”. Einstein szellemi ugrása az volt, hogy feltételezte, hogy az idő és a távolság közötti átváltási arány a téridőben univerzális – és ez a fénysebesség.

A fénysebesség a leggyorsabb, amit bármilyen jel el tud érni, ami alapvető korlátot szab annak, hogy milyen gyorsan tudjuk meg, mi történik máshol a világegyetemben. Ez adja az “ok-okozati összefüggést” – azt a törvényt, hogy a hatásoknak mindig az okok után kell következniük. Ez komoly elméleti tüske az időutazó főszereplők szemében. Ha visszautazom az időben, és olyan eseményeket indítok el, amelyek megakadályozzák a születésemet, az azt jelenti, hogy a hatást (engem) az ok (a születésem) elé helyezem.

Most, ha a fény sebessége univerzális, akkor azt ugyanolyannak kell mérnünk – 299 792 458 méter másodpercenként a vákuumban -, akármilyen gyorsan is mozgunk mi magunk. Einstein felismerte, hogy a fénysebesség abszolút voltának az a következménye, hogy maga a tér és az idő sem lehet az. És kiderül, hogy a mozgó óráknak lassabban kell ketyegniük, mint az álló óráknak.

Minél gyorsabban mozogsz, annál lassabban ketyeg az órád azokhoz képest, amelyek mellett elmész. A “relatív” szó a kulcsszó: az idő számodra normálisan fog menni. Mindenki számára azonban, aki mozdulatlanul áll, lassú mozgásban leszel. Ha fénysebességgel haladnál, úgy tűnne, hogy megdermedtél az időben – ami téged illet, mindenki más gyorsított tempóban haladna előre.

Szóval, ha a fénynél gyorsabban haladnánk, visszafelé haladna az idő, ahogy azt a sci-fi tanította nekünk?

Sajnos végtelen energia kell ahhoz, hogy egy embert fénysebességre gyorsítsunk, nemhogy azon túlra. De még ha sikerülne is, az idő nem futna egyszerűen visszafelé. Ehelyett már egyáltalán nem lenne értelme előre és hátrafelé beszélni. A kauzalitás törvénye sérülne, és az ok és okozat fogalma értelmét veszítené.”

Féreglyukak

Einstein azt is elmondta, hogy a gravitációs erő annak a következménye, ahogyan a tömeg eltorzítja a teret és az időt. Minél nagyobb tömeget préselünk a tér egy régiójába, annál jobban torzul a téridő, és annál lassabban ketyegnek a közeli órák. Ha elég tömeget préselünk bele, a téridő annyira eltorzul, hogy még a fény sem tud szabadulni a gravitációs vonzástól, és fekete lyuk keletkezik. És ha megközelítenénk a fekete lyuk peremét – az eseményhorizontját -, akkor az óránk végtelenül lassan ketyegne a távolabbiakhoz képest.

Szóval tudnánk-e a téridőt a megfelelő módon eltorzítani, hogy visszazárjuk önmagába, és visszautazzunk az időben?

A válasz: talán, és a torzításhoz egy átjárható féreglyukra lenne szükségünk. De a stabilizálásához negatív energiasűrűségű régiókat is elő kell állítanunk, és a 19. századi klasszikus fizika ezt megakadályozza. A modern kvantummechanika elmélete azonban talán nem.

A kvantummechanika szerint az üres tér nem üres. Ehelyett tele van részecskepárokkal, amelyek ki-be pattannak a létezésből. Ha létre tudunk hozni egy olyan régiót, ahol kevesebb pár pattanhat ki és be, mint mindenhol máshol, akkor ennek a régiónak negatív energiasűrűsége lesz.

Az elméleti fizika egyik legnagyobb kihívása azonban továbbra is az, hogy olyan konzisztens elméletet találjunk, amely egyesíti a kvantummechanikát Einstein gravitációs elméletével. Az egyik jelölt, a húrelmélet (pontosabban az M-elmélet) egy másik lehetőséget kínálhat.

Az M-elmélet megköveteli, hogy a téridő 11 dimenzióval rendelkezzen: az egy idő- és három térdimenzióval, amelyben mi mozgunk, és további hét, láthatatlanul kicsire összegömbölyödve. Használhatnánk ezeket az extra térbeli dimenziókat arra, hogy lerövidítsük a teret és az időt? Hawking legalábbis reménykedett.

A történelem megmentése

Az időutazás tehát valóban lehetséges? Jelenlegi ismereteink nem zárják ki, de a válasz valószínűleg nem.

Einstein elméletei nem képesek leírni a téridő szerkezetét hihetetlenül kis léptékekben. És bár a természeti törvények gyakran teljesen ellentétesek lehetnek a mindennapi tapasztalatainkkal, mindig önkonzisztensek – kevés teret hagyva a paradoxonoknak, amelyek bőven előfordulnak, amikor az ok-okozati összefüggésekkel szórakozunk a sci-fi időutazásról szóló elképzeléseiben.

Játékos optimizmusa ellenére Hawking felismerte, hogy a még fel nem fedezett fizikai törvények, amelyek egy nap majd felváltják Einstein törvényeit, összeesküdhetnek, hogy megakadályozzák, hogy a hozzánk hasonló nagy objektumok véletlenszerűen (nem kauzálisan) ide-oda ugráljanak az időben. Ezt az örökséget nevezzük az ő “kronológiai védelmi sejtésének”.

Függetlenül attól, hogy a jövő időgépeket tartogat-e vagy sem, azzal a tudattal vigasztalódhatunk, hogy amikor hegyet mászunk vagy száguldozunk az autónkkal, megváltoztatjuk az idő ketyegését.

Az idei “tegyél úgy, mintha időutazó lennél” napon (december 8.) ne feledd, hogy már most is az vagy, csak nem úgy, ahogy remélnéd.