Všechno není tak jednoduché
Představte si, že máte na tváři rozbité vajíčko, a to není postava řeči. Pokus o žonglování s vejci měl za následek, že jeden z nich padl a lámal si hlavu, a teď musíte jít do sprchy a vyměnit si oblečení.
Nebylo by však snazší vrátit se o minutu zpět? Nakonec se vajíčko zlomilo za pár vteřin - proč nemůžete udělat totéž, právě naopak? Jednoduše dejte skořápku zpět, házejte do bílého a žloutku - a to je vše. Měli byste čistou tvář, čisté oblečení a žádný žloutek ve vlasech.
Zní to směšně - ale proč? Proč nemohu tuto akci zrušit? Ve skutečnosti v tom nic není nemožné. Neexistuje žádný přirozený zákon, který by to zakazoval.
Fyzici navíc tvrdí, že každý okamžik, který se vyskytuje v každodenním životě, se může kdykoli v opačném pořadí stát. Tak proč ne "zlomit" vejce, "spálit" zápas, nebo dokonce "dislokovat" nohu zpět?
Proč se tyto věci nestávají každý den? Proč se budoucnost vůbec liší od minulosti? Tato otázka vypadá docela jednoduše, ale abyste na ni mohli odpovědět, musíte se vrátit k zrození vesmíru, obrátit se k atomovému světu a dosáhnout hranice fyziky.
Stejně jako mnoho příběhů ve světě fyziky, i tento se datuje od velkého fyzika Isaaca Newtona. Démonický mor pohltil Británii v roce 1666 a právě ona přinutila Newtona opustit Cambridge University a jít domů ke své matce, která žila na venkově v Lincolnshire. Tam se Newton znudil a izoloval se od vnějšího světa a začal se věnovat fyzice.
Objevil tři zákony pohybu, včetně slavného maxima, že každá akce má svou vlastní opozici. Také přišel s vysvětlením, proč funguje gravitace.
Propagační video:
Newtonovy zákony jsou neuvěřitelně účinné při popisu světa kolem nás. Umí vysvětlit mnoho jevů, od toho, proč jablka padají ze stromů, proč se Země točí kolem Slunce.
Ale mají zvláštní vlastnost - pracují stejným způsobem a naopak. Pokud se vajíčko zlomí, Newtonovy zákony říkají, že se může vrátit do původního stavu. Je zřejmé, že to není správné, ale prakticky každá teorie, která byla vyvinuta vědci od Newtonu, má úplně stejný problém.
Fyzikální zákony jednoduše nezohledňují, jak čas plyne - dopředu nebo dozadu. Zajímají se o to, stejně jako informace o tom, zda píšete pravou rukou nebo levou. Ale určitě vám záleží!
Pokud víte, čas má šipku, která ukazuje jeho směr, a vždy stojí před budoucností. Můžete míchat východ a západ, ale nikdy se nebudete míchat včera a zítra. Základní fyzikální zákony však nerozlišují mezi minulostí a budoucností.
Prvním člověkem, který vážně čelil tomuto problému, byl rakouský fyzik Ludwig Boltzmann, který žil ve druhé polovině 19. století. V té době byly všechny myšlenky, které jsou nyní přijímány jako axiom, kontroverzní.
Zejména fyzici nebyli tak přesvědčeni, jak jsou dnes, že všechno na světě je vyrobeno z částic nazývaných atomy. Podle názoru většiny fyziků nelze myšlenku atomů prokázat, nelze ji ověřit praktickými metodami.
Boltzmann byl přesvědčen, že atomy skutečně existují, a tak použil tento nápad k vysvětlení všech každodenních věcí, jako je plamen ohně, práce plic, a také proč se čaj zchladí, když na něj foukáte. Myslel si, že dokáže pochopit všechny tyto věci pomocí pojmu, který byl mu tak blízký - teorie atomů.
Boltzmannovo dílo na některé fyziky zapůsobilo, ale většina jej odmítla. Vědeckou komunitou byl jeho nápady brzy vystrašeny.
Byl to však on, kdo ukázal, jak atomy souvisí s povahou času. V těchto dnech se objevila teorie termodynamiky, která popisuje, jak se teplo chová. Boltzmannovi odpůrci trvali na tom, že povahu tepla nelze popsat; říkali, že teplo je jen teplo.
Boltzmann se rozhodl prokázat, že se mýlili, a teplo je způsobeno chaotickým pohybem atomů. Měl pravdu, ale zbytek života musel trávit obhajobou svého pohledu.
Boltzmann začal snahou vysvětlit něco zvláštního - „entropii“. Podle zákonů termodynamiky má vše na světě určité entropie a když se s tímto objektem něco stane, entropie se zvyšuje.
Pokud například vložíte kostky ledu do sklenice vody, roztají se a entropie ve sklenici vzroste. A růst entropie se liší od všeho ve fyzice - proces se pohybuje jedním směrem. Fyzici se dlouho zajímali, zda je časový průběh určován zvýšením entropie.
Jak jste asi hádali, Boltzmann byl první, kdo tento problém nastolil, ale pak mnoho dalších vědců začalo tento problém studovat. Ve výsledku se ukázalo, že čas může potenciálně protékat opačným směrem - ale pouze pokud se entropie sníží, což je prostě nemožné.
Pokud však čas může protékat opačným směrem, je možné postavit stroj času. V roce 2009 hostil britský fyzik S. Hawking párty pro cestovatele v čase - trik spočíval v tom, že o rok později rozeslal pozvánky na párty (žádný z hostů se neobjevil).
Cestování zpět v čase je tedy pravděpodobně nemožné. I když tato možnost existovala, Hawking a jiní tvrdí, že se nikdy nemůžete dostat do bodu v čase až do okamžiku, kdy byl váš stroj času postaven.
Ale cesta do budoucnosti? Toto je jiný příběh. Samozřejmě všichni z nás cestující v čase závodí v čase od minulosti do budoucnosti rychlostí jedné hodiny za hodinu. Ale jako řeka, tok času teče různou rychlostí na různých místech. Moderní věda nabízí několik způsobů, jak přiblížit budoucnost. Zde je shrnutí jejich podstaty.
Nejjednodušší a nejpraktičtější způsob, jak se dostat do vzdálené budoucnosti, je pohybovat se velmi rychle. Podle Einsteinovy teorie relativity, když cestujete rychlostí blízkou rychlosti světla, čas se vám ve vztahu k vnějšímu světu zpomaluje.
Nejedná se pouze o hypotézu nebo myšlenkový experiment - je to výsledek měření. S pomocí dvou identických atomových hodin (někteří létali v proudové rovině, jiní zůstali nehybní na Zemi), fyzici dokázali, že létající hodiny se díky rychlosti otáčí pomaleji.
V případě letadla je účinek minimální. Ale kdybyste byli na palubě kosmické lodi cestující rychlostí světla 90%, čas by pro vás uběhl 2,6krát pomaleji než na Zemi. A čím blíže se vaše rychlost blíží rychlosti světla, tím extrémnější cestování v čase se stává.
Nejvyšší rychlost dosažená lidskou technologií lze nazvat rychlostí, kterou protony obíhají kolem velkého hadronového kříže - 99,9999991% rychlosti světla. Použitím teorie relativity lze vypočítat, že jedna sekunda pro proton je ekvivalentní 27 777 778 sekund nebo, v praxi, 11 měsíců pro nás.
Fyzikové částic překvapivě při řešení rozpadajících se částic berou v úvahu zpomalení. V laboratoři se částice muonu obvykle rozkládají za 2,2 mikrosekundy. Rychle se pohybující miony, které vznikají, když kosmické paprsky dosáhnou horní atmosféry, se však 10krát rozkládají.
Následující metoda je také inspirována prací Einsteina. Podle jeho teorie obecné relativity, čím více cítíte gravitaci, tím pomalejší čas se pohybuje. Když se například přiblížíte ke středu Země, gravitační síla se zvýší. Čas plyne pomaleji pro vaše nohy než pro vaši hlavu.
Tento účinek byl opět změřen. V roce 2010 fyzici na US National Institute of Standards and Technology umístili na police dva atomové hodiny, jeden o 33 cm vyšší než druhý, a změřili rozdíl v rychlosti tikání. Hodiny na polici dole tikaly pomaleji, protože byly o něco více vystaveny gravitaci.
Abychom byli ve vzdálené budoucnosti, vše, co potřebujeme, je místo s extrémně silnou gravitací, jako černá díra. Čím blíže se dostanete k hranici, tím pomalejší čas se pohybuje - ale je to riskantní, protože překročení hranice se už nikdy nebudete moci vrátit. V žádném případě účinek není tak silný, takže cesta asi nestojí za to.
Řekněme, že máte technologii pro cestování na velké vzdálenosti, abyste se dostali k černé díře (nejbližší je vzdálena asi 3000 světelných let). Během samotné cesty se čas zpomalí mnohem více než při cestování samotnou černou dírou.
(Situace v mezihvězdí, kde jedna hodina na planetě u černé díry odpovídá sedmi letům na Zemi, je pro náš vesmír příliš extrémní a zcela nemožná, říká Kip Thorne, vědecký poradce filmu.)
Snad nejúžasnější věcí je, že GPS systémy musí při své práci brát v úvahu účinky dilatace času (jednak kvůli rychlosti satelitů a gravitaci, která na ně působí). Bez těchto oprav nebude GPS v telefonu schopna určit vaši polohu na Zemi, a to ani v okruhu několika kilometrů.
Další možností, jak cestovat do budoucnosti, je zpomalit vnímání času zpomalením nebo zastavením životních procesů vašeho těla a jejich restartováním.
Bakteriální spory mohou žít miliony let v pozastavené animaci, dokud správná teplota, vlhkost a podmínky jídla nezačnou znovu metabolizovat. Někteří savci, jako jsou medvědi a veverky, mohou během hibernace zpomalit jejich metabolismus, což výrazně snižuje potřebu kyslíku a potravy jejich buněk. Budou lidé někdy schopni udělat to samé?
Přestože úplné zastavení metabolismu těla dosud není předmětem moderní vědy, někteří vědci se snaží dosáhnout účinku krátkodobého „hibernace“trvajícího několik hodin. To může být dost času na to, aby osoba mohla přežít, například při zástavě srdce, než bude odvezena do nemocnice.
Další metoda, která staví tělo do hypotermické „hibernace“- nahrazení krve studeným solným roztokem - fungovala u prasat a v současné době prochází klinickými zkouškami u lidí v Pittsburghu.
Obecná relativita také umožňuje možnost rychlého cestování tunely v časoprostoru, což by mohlo pomoci překonat vzdálenosti miliard světelných let nebo prostě jiné časy.
Mnoho fyziků, včetně S. Hawkinga, věří, že časoprostorové tunely, které se neustále objevují na různých místech kvantové skořápky, mají mnohem menší velikost než atomy.
Trik spočívá v tom, že ho jeden vezme a rozšíří na lidské proporce - čin, který bude vyžadovat obrovské množství energie, ale může být možný pouze teoreticky.
Pokusy prokázat takovou metodu selhaly, nakonec kvůli nekompatibilitě mezi obecnou relativitou a kvantovou mechanikou.
Na základě materiálů z časopisu „Neznámý“