„Dacă cineva ar face o cerere de grant de cercetare pentru a lucra la călătoria în timp, ar fi respins imediat”, scrie fizicianul Stephen Hawking în cartea sa postumă Răspunsuri scurte la marile întrebări. A avut dreptate. Dar avea dreptate, de asemenea, că întrebarea dacă este posibilă călătoria în timp este o „întrebare foarte serioasă” care poate fi încă abordată științific.

Susținând că înțelegerea noastră actuală nu o poate exclude, Hawking, se pare, a fost prudent de optimist. Deci, unde ne lasă acest lucru? Nu putem construi o mașină a timpului astăzi, dar am putea să o facem în viitor?

Să începem cu experiența noastră de zi cu zi. Luăm de la sine înțeles capacitatea de a ne suna prietenii și familia oriunde s-ar afla în lume pentru a afla ce fac în acest moment. Dar acest lucru este ceva ce nu putem ști niciodată cu adevărat. Semnalele care transportă vocile și imaginile lor călătoresc cu o viteză de neînțeles, dar totuși este nevoie de un timp finit pentru ca aceste semnale să ajungă la noi.

Incapacitatea noastră de a avea acces la „acum” al cuiva aflat la distanță se află în centrul teoriilor lui Albert Einstein despre spațiu și timp.

Viteza luminii

Einstein ne-a spus că spațiul și timpul sunt părți ale unui singur lucru – spațiu-timp – și că ar trebui să fim la fel de dispuși să ne gândim la distanțe în timp ca și la distanțe în spațiu. Oricât de ciudat ar părea acest lucru, răspundem cu plăcere „aproximativ două ore și jumătate”, atunci când cineva ne întreabă cât de departe este Birmingham de Londra. Ceea ce vrem să spunem este că drumul durează atât de mult la o viteză medie de 80 km pe oră.

Matematic, afirmația noastră este echivalentă cu a spune că Birmingham se află la aproximativ 125 de mile de Londra. După cum scriu fizicienii Brian Cox și Jeff Forshaw în cartea lor Why does E=mc²?”, timpul și distanța „pot fi interschimbate folosind ceva care are moneda de schimb a unei viteze”. Saltul intelectual al lui Einstein a fost să presupună că rata de schimb de la un timp la o distanță în spațiu-timp este universală – și este viteza luminii.

Viteza luminii este cea mai rapidă pe care o poate parcurge orice semnal, punând o limită fundamentală la cât de repede putem ști ce se întâmplă în altă parte în univers. Acest lucru ne dă „cauzalitatea” – legea conform căreia efectele trebuie să vină întotdeauna după cauzele lor. Este un ghimpe teoretic serios în calea protagoniștilor care călătoresc în timp. Ca eu să călătoresc înapoi în timp și să pun în mișcare evenimente care împiedică nașterea mea înseamnă să pun efectul (eu) înaintea cauzei (nașterea mea).

Acum, dacă viteza luminii este universală, trebuie să o măsurăm ca fiind aceeași – 299,792,458 metri pe secundă în vid – indiferent de viteza cu care ne mișcăm noi înșine. Einstein și-a dat seama că consecința faptului că viteza luminii este absolută este că spațiul și timpul însuși nu pot fi. Și se pare că ceasurile în mișcare trebuie să ticăie mai încet decât cele staționare.

Cu cât vă mișcați mai repede, cu atât mai încet ticăie ceasul vostru în raport cu cele pe lângă care treceți. Cuvântul „relativ” este cheia: timpul va părea că trece normal pentru voi. Pentru toți cei care stau pe loc, însă, veți fi în mișcare lentă. Dacă v-ați deplasa cu viteza luminii, ați părea înghețat în timp – în ceea ce vă privește, toți ceilalți ar fi în mers înainte.

Și dacă am călători mai repede decât lumina, timpul ar merge înapoi, așa cum ne-a învățat SF-ul?

Din păcate, este nevoie de o energie infinită pentru a accelera o ființă umană până la viteza luminii, darămite dincolo de ea. Dar chiar dacă am putea, timpul nu ar merge pur și simplu înapoi. În schimb, nu ar mai avea nici un sens să vorbim despre înainte și înapoi. Legea cauzalității ar fi încălcată, iar conceptul de cauză și efect și-ar pierde sensul.

Găurile de vierme

Einstein ne-a mai spus că forța de gravitație este o consecință a modului în care masa deformează spațiul și timpul. Cu cât mai multă masă înghesuim într-o regiune a spațiului, cu atât mai mult se deformează spațiu-timpul și cu atât mai lent ticăie ceasurile din apropiere. Dacă introducem suficientă masă, spațiul-timp devine atât de deformat încât nici măcar lumina nu poate scăpa de atracția gravitațională și se formează o gaură neagră. Și dacă v-ați apropia de marginea găurii negre – orizontul său de evenimente – ceasul dumneavoastră ar ticăi infinit de încet în raport cu cele aflate departe de ea.

Am putea deforma spațiul-timp în modul potrivit pentru a-l închide pe el însuși și a călători înapoi în timp?

Răspunsul este poate, iar deformarea de care avem nevoie este o gaură de vierme traversabilă. Dar trebuie, de asemenea, să producem regiuni de densitate de energie negativă pentru a o stabiliza, iar fizica clasică a secolului al XIX-lea împiedică acest lucru. Teoria modernă a mecanicii cuantice, însă, s-ar putea să nu o facă.

Potrivit mecanicii cuantice, spațiul gol nu este gol. În schimb, el este umplut cu perechi de particule care apar și dispar din existență. Dacă putem crea o regiune în care mai puține perechi au voie să intre și să iasă decât oriunde altundeva, atunci această regiune va avea o densitate de energie negativă.

Cu toate acestea, găsirea unei teorii coerente care să combine mecanica cuantică cu teoria gravitației a lui Einstein rămâne una dintre cele mai mari provocări din fizica teoretică. Un candidat, teoria corzilor (mai precis teoria M) ar putea oferi o altă posibilitate.

Teoria M presupune ca spațiul-timp să aibă 11 dimensiuni: cea a timpului și trei a spațiului în care ne mișcăm și încă șapte, încolăcite la dimensiuni invizibil de mici. Am putea folosi aceste dimensiuni spațiale suplimentare pentru a scurta spațiul și timpul? Hawking, cel puțin, era plin de speranță.

Salvarea istoriei

Deci, călătoria în timp este cu adevărat o posibilitate? Înțelegerea noastră actuală nu o poate exclude, dar răspunsul este probabil că nu.

Teoriile lui Einstein nu reușesc să descrie structura spațiu-timpului la scări incredibil de mici. Și, în timp ce legile naturii pot fi adesea complet în dezacord cu experiența noastră de zi cu zi, ele sunt întotdeauna autoconsistente – lăsând puțin loc pentru paradoxurile care abundă atunci când ne jucăm cu cauza și efectul în abordarea științifico-fantastică a călătoriei în timp.

În ciuda optimismului său jucăuș, Hawking a recunoscut că legile nedescoperite ale fizicii care le vor înlocui într-o zi pe cele ale lui Einstein ar putea conspira pentru a împiedica obiectele mari, precum noi doi, să țopăie întâmplător (nu cauzal) înainte și înapoi în timp. Noi numim această moștenire „conjectura sa de protecție a cronologiei”.

Cu toate că viitorul ne rezervă sau nu mașini ale timpului, ne putem consola știind că atunci când escaladăm un munte sau mergem cu viteză în mașinile noastre, schimbăm modul în care curge timpul.

Așadar, în această „zi în care vă prefaceți că sunteți un călător în timp” (8 decembrie), amintiți-vă că deja sunteți, doar că nu în modul în care ați putea spera.

.