Hvad skal man læse: Korte svar på store spørgsmål er Stephen Hawkings seneste bog

2024 Forfatter: Malcolm Clapton | [email protected]. Sidst ændret: 2023-12-17 03:51

Et uddrag af den store videnskabsmands arbejde om, hvorvidt tidsrejser er mulige.

Nært forbundet med tidsrejser er evnen til hurtigt at bevæge sig fra et punkt i rummet til et andet. Som jeg sagde tidligere, viste Einstein, at der ville være behov for uendeligt kraftig jettryk for at accelerere et rumfartøj til nærlyshastighed. Så den eneste måde at bevæge sig fra en del af Galaksen til en anden inden for et rimeligt tidsrum er at være i stand til at folde rum-tid på en sådan måde, at der dannes et lille rør, eller "ormehul". Den kan forbinde to dele af galaksen og fungere som den korteste vej mellem dem; du kan flyve frem og tilbage og stadig fange alle dine venner i live. Sådanne "ormehuller" blev seriøst betragtet som en mulighed for fremtidens civilisation. Hvis det lykkes dig at flytte fra den ene del af Galaxy til den anden i løbet af et par uger, så kan du vende tilbage gennem endnu et "hul" - samtidig inden du kommer på vejen. Intet vil også forhindre dig i at rejse fremad og vende tilbage til fortiden gennem ét "ormehul", hvis begge ender af det bevæger sig i forhold til hinanden.

Vi kan sige, at for at skabe et "ormehul" er det nødvendigt at bøje rumtiden i modsat retning af den, som almindeligt stof bøjer det ind i. Almindelig stof bøjer rumtiden mod sig selv, ligesom Jordens overflade. Men at skabe et "ormehul" kræver stof, der bøjer rum-tid i den modsatte retning, ligesom overfladen af en sadel. Det samme gælder for enhver anden krumning af rumtid til at rejse ind i fortiden, medmindre universet er så buet, at det allerede har mulighed for tidsrejse. Kun i dette tilfælde har du brug for stof med negativ masse og negativ energitæthed.

Energi er som penge. Hvis du har en positiv saldo i banken, kan du bruge pengene, som du vil. Men ifølge de klassiske love, som indtil for nylig blev betragtet som uforanderlige, er overtræk ikke tilladt, når der bruges energi.

Klassiske love gør det umuligt for os at bøje universet, så tidsrejser bliver mulige. Men de klassiske love tilbagevises af kvanteteorien – den anden efter den generelle relativitetsteori, den store intellektuelle revolution i vores forståelse af universet. Kvanteteori er mere fleksibel og tillader overtræk i nogle tilfælde. Banken skal dog være så venlig over for os. Kvanteteorien giver med andre ord mulighed for en negativ energitæthed nogle steder, hvis man giver en positiv tæthed andre.

Kvanteteori tillader negativ energitæthed, fordi den er baseret på princippet om usikkerhed. Og han argumenterer for, at nogle karakteristika, såsom positionen og hastigheden af en partikel, ikke samtidig kan have nøjagtige målte værdier. Jo mere nøjagtigt partiklens position bestemmes, jo større er usikkerheden om dens hastighed og omvendt. Usikkerhedsprincippet gælder også for felter - for eksempel for et elektromagnetisk eller gravitationsfelt. Han hævder, at disse felter ikke kan have en nulværdi, selv hvor vi tror, der er tom plads. Faktum er, at hvis deres værdier er lig med nul, betyder det, at de skal have en veldefineret position, lig med nul, og en veldefineret hastighed, lig med nul. Og det er i strid med usikkerhedsprincippet. Det betyder, at felterne skal have en vis minimumsudsving. Man kan forestille sig de såkaldte vakuumsvingninger i form af par af partikler og antipartikler, der pludselig opstår, adskilles, for derefter at smelte sammen igen og tilintetgøre, gensidigt udslette.

Sådanne par af partikler - antipartikler betragtes som virtuelle, fordi de ikke kan detekteres direkte ved hjælp af en partikeldetektor. Men en indirekte effekt kan observeres. Til dette bruges den såkaldte Casimir-effekt. Prøv at forestille dig to parallelle metalplader med kort afstand fra hinanden. Pladerne fungerer som spejle for virtuelle partikler og antipartikler. Det betyder, at rummet mellem pladerne ligner en orgelpibe, kun det transmitterer lysbølger med en vis resonansfrekvens. Som et resultat viser det sig, at der opstår en vis mængde kvanteudsving mellem pladerne, anderledes end hvad der sker bag dem, hvor disse udsving kan have en hvilken som helst bølgelængde. Forskellen i antallet af virtuelle partikler mellem pladerne og ydersiden betyder, at pladerne er under mere tryk på den ene side end på den anden. Der opstår en lille kraft, som bringer pladerne tættere på hinanden. Denne kraft kan måles eksperimentelt. Så virtuelle partikler eksisterer i virkeligheden og har en reel effekt.

Da der er færre virtuelle partikler, eller kvanteudsving i et vakuum, mellem pladerne, er energitætheden også lavere her end i det omgivende rum. Men energitætheden af tomt rum i stor afstand fra pladerne skal være lig nul. Ellers vil rum-tid være buet, og universet vil ikke være helt fladt. Det betyder, at energitætheden i området mellem pladerne skal være negativ.

Eksperimentelt bevist afbøjning af lys indikerer, at rumtiden er buet, og Casimir-effekten bekræfter, at krumning kan være negativ. Og det kan se ud til, at efterhånden som videnskab og teknologi udvikler sig, vil vi være i stand til at skabe "ormehuller" eller på anden måde bøje rum og tid for at kunne rejse ind i fortiden. Men i dette tilfælde opstår der uundgåeligt en række spørgsmål og problemer.

For eksempel: hvis tidsrejser bliver mulige i fremtiden, hvorfor er ingen vendt tilbage til os fra fremtiden og fortalt os, hvordan vi gør det.

Selvom der er gode grunde til at holde os i mørket, er det i sagens natur svært for mennesker at tro, at ingen ønsker at dukke op og afsløre for os stakkels tilbagestående bønder hemmeligheden bag tidsrejser. Nogle hævder selvfølgelig, at gæster fra fremtiden allerede besøger os – de flyver på UFO'er, og regeringer er involveret i en kæmpe sammensværgelse for at dække over disse fakta for at bruge den videnskabelige viden, som gæsterne har med sig. Jeg kan kun sige én ting: Hvis regeringer skjuler noget, er de stadig ikke i stand til at bruge den nyttige information, der modtages fra udlændinge. Jeg er meget skeptisk over for "konspirationsteori", og jeg finder mere plausibel "rodteori". UFO-rapporter kan ikke udelukkende relateres til udlændinge, fordi de er indbyrdes modstridende. Men hvis vi indrømmer, at nogle af disse observationer blot er fejl eller hallucinationer, er det så ikke mere logisk at indrømme, at de er det, end at tro, at vi får besøg af gæster fra fremtiden eller fra en anden del af galaksen? Hvis disse gæster virkelig ønsker at kolonisere Jorden eller advare os om en form for fare, så er de ekstremt ineffektive.

Der er en måde at forene idéen om tidsrejse med det faktum, at vi aldrig har mødt gæster fra fremtiden. Vi kan sige, at sådanne rejser først bliver mulige i fremtiden. Rumtiden i vores fortid er fast, fordi vi observerede den og så, at den ikke var buet nok til, at vi kunne rejse tilbage i tiden. Og fremtiden er åben, så en dag vil vi lære at bøje rumtiden og få mulighed for at rejse i tiden. Men da vi kun vil være i stand til at bøje rumtiden i fremtiden, vil vi ikke være i stand til at vende tilbage fra den til vores nutid eller endnu tidligere.

Sådan et billede kan godt forklare, hvorfor vi ikke oplever en tilstrømning af turister fra fremtiden. Men det giver stadig plads til mange paradokser. Antag, at der er mulighed for at flyve i et rumskib og vende tilbage før flyvningens start. Hvad vil forhindre dig i at detonere en raket ved affyringsstedet og dermed udelukke muligheden for en sådan flyvning for dig selv? Der er andre ikke mindre paradoksale versioner: for eksempel at gå tilbage i tiden og dræbe dine forældre, før du blev født. Der er to mulige løsninger på dette.

En ting vil jeg kalde en konsekvent historisk tilgang. I dette tilfælde kan man finde en konsekvent løsning på de fysiske ligninger – selvom rumtiden er buet i det omfang, det er muligt at rejse ind i fortiden. Fra dette synspunkt kan du ikke forberede en raket til at rejse ind i fortiden, hvis du ikke er vendt tilbage til den og ikke har været i stand til at sprænge affyringsrampen i luften. Dette er et sekventielt billede, men det siger, at vi er helt besluttede: vi er ikke i stand til at ændre vores tanker. Dette er for meget for fri vilje.

En anden løsning kalder jeg den alternative historietilgang. Det blev forkæmpet af fysikeren David Deutsch, og var sandsynligvis ment af skaberne af Tilbage til fremtiden. Med denne tilgang vil der i en alternativ historie ikke være nogen tilbagevenden fra fremtiden før affyringen af raketten, og følgelig vil der ikke være mulighed for at detonere den. Men da den rejsende vender tilbage fra fremtiden, befinder han sig i en anden alternativ historie. I den gør menneskeslægten en utrolig indsats for at bygge et rumskib, men inden man starter fra en anden del af galaksen, dukker et lignende skib op og ødelægger det konstruerede.

David Deutsch foretrækker en alternativ historisk tilgang til begrebet pluralitet af historier, som blev fremsat af fysikeren Richard Feynman. Hans idé er, at universet ifølge kvanteteorien ikke har en unik og unik historie.

Der er alle mulige historier i universet, hver med sin egen grad af sandsynlighed.

Der burde være mulighed for en historie, hvor der er en stabil fred i Mellemøsten, men sandsynligheden for en sådan historie er højst sandsynlig lav.

I nogle historier er rumtiden fordrejet, så objekter som raketter kan vende tilbage til deres fortid. Men hver historie er integreret og selvforsynende og beskriver ikke kun den buede rumtid, men også alle objekterne i den. Derfor kan raketten, der vender tilbage, ikke komme ind i en anden alternativ historie. Det forbliver i den samme historie, som skal være selvkonsekvent. Og jeg, i modsætning til Deutsch, mener, at ideen om en flerhed af historier virker til fordel for en konsekvent historisk frem for en alternativ historisk tilgang.

Tilsyneladende er vi ikke i en position til at opgive det konsekvente historiske billede. Dette kan dog ikke løse problemerne med determinisme og fri vilje, hvis der er en meget lille sandsynlighed for historier, hvor rumtiden er buet, så tidsrejser er mulige ud over den makroskopiske skala. Jeg kalder dette kronologisikkerhedshypotesen: fysikkens love er designet til at forhindre tidsrejser på makroskopisk niveau.

Det ser ud som om, at hvis rum-tid er buet næsten nok til at tillade rejser ind i fortiden, så kan virtuelle partikler blive næsten rigtige partikler, der bevæger sig langs lukkede baner. Tætheden af virtuelle partikler og deres energi øges markant, hvilket betyder, at sandsynligheden for sådanne historier er meget lille. Selvom dette er ved at blive lig med aktiviteterne i et kronologisk beskyttelsesagentur, der søger at bevare verden for historikere. Men temaet om rummets og tidens krumning er stadig i sin vorden. Ifølge en samlende form for strengteori kendt som M-teori, som vi har store forhåbninger om at forene generel relativitetsteori og kvanteteori, burde rumtid have elleve dimensioner, ikke de fire vi oplever.

Den nederste linje er, at syv af disse elleve dimensioner er rullet sammen til så lille et rum, at vi ikke bemærker det. På den anden side er de resterende fire dimensioner praktisk talt flade og repræsenterer det, vi kalder rum-tid. Hvis dette billede er korrekt, så burde det være muligt på en eller anden måde at forbinde de fire flade dimensioner med de resterende syv stærkt buede eller forvrængede dimensioner. Hvad der kommer ud af det, ved vi endnu ikke. Men mulighederne er spændende.

Afslutningsvis vil jeg sige følgende.

Vores moderne koncepter udelukker ikke muligheden for hurtig rumrejse og tilbagevenden til fortiden. Dette kan skabe enorme logiske problemer, så lad os håbe, at der er en form for kronologisk sikkerhedslov, der forhindrer folk i at gå tilbage i tiden og dræbe deres forældre.

Men science fiction-fans bør ikke være kede af det. M-teori giver håb.

Det sidste værk af den verdensberømte fysiker Stephen Hawking, et bog-testamente, hvori han opsummerer og udtaler sig om de vigtigste emner, der bekymrer alle.

Vil menneskeheden overleve? Skal vi være så aktive i rummet? Findes der en Gud? Dette er blot nogle få af de spørgsmål, som en af historiens største hjerner besvarer i hans sidste bog.