Wykupienie dostępu pozwoli Ci czytać artykuły wysokiej jakości i wspierać niezależne dziennikarstwo w wymagających dla wydawców czasach. Rośnij z nami! Pełna oferta →
Zanim rozpoczniemy prawdziwą podróż w czasie, przenieśmy się myślami nad Niemen do Aleksoty (obecnie dzielnica Kowna). Jest rok 1864. Po powstaniu styczniowym Królestwo Kongresowe, do którego Aleksota należała, traci resztki autonomii. W Kownie, po drugiej stronie Niemna, obowiązuje kalendarz juliański. Most w Aleksocie jest najdłuższym mostem na świecie: przejście z jednego końca na drugi trwa aż dwanaście dni. Co dziwniejsze, idąc z Aleksoty do Kowna, cofamy się w czasie. W tych przesiąkniętych względnością okolicznościach 22 czerwca – według obowiązującego w Aleksocie kalendarza gregoriańskiego – przychodzi na świat Hermann Minkowski – Niemiec, Żyd, Polak? Litwin? Rosjanin? – przede wszystkim: wybitny matematyk.
Nie wiemy, czy te dziwne wędrówki w czasie i przestrzeni na drugi brzeg Niemna pozostawiły trwałe ślady w umyśle małego Hermanna. Wiemy natomiast, iż słowa wypowiedziane z ust profesora Hermanna Minkowskiego, na kilka miesięcy przed jego śmiercią, odmieniły na zawsze nasz obraz świata. Ze sformułowanej w 1905 r. przez Alberta Einstei- na szczególnej teorii względności wynika, iż pojęcia czasu i przestrzeni rozpatrywane osobno nie mają bezpośredniego fizycznego znaczenia. Minkowski podczas swojego wykładu w 1908 r. wykazał, że takie znaczenie ma obiekt będący połączeniem tych pojęć: czasoprzestrzeń.
Kasper Kalinowski: W zależności od wieku, kultury, nastroju czy stanu zdrowia możemy różnie postrzegać mijające godziny, dni i lata.
Godziny, dni, miesiące, lata nie mają charakteru absolutnego, lecz są niczym etykiety czy kartki wyrywane z kalendarza. A kalendarze mogą być przecież różne. Analogicznie, dla jednych miejsce narodzin Minkowskiego oznaczone jest tabliczką z napisem ,,Aleksota”, a dla innych miejsce to wskutek wędrówki Układu Słonecznego i Ziemi znajduje się gdzieś daleko w przestrzeni kosmicznej. Minkowski dostrzegł to, co przeoczyły inne wybitne umysły jego czasów: Hendrik Lorentz, Henri Poincaré i Albert Einstein (student Minkowskiego z Zurichu). Względność odległości w czasie i odległości w przestrzeni bierze się stąd, iż sztucznie rozdzielamy na dwoje obiekt, który jest jednością. Odległości określone w czasoprzestrzeni zachowują swój absolutny charakter.
Z odkrycia Minkowskiego wynika, że zwrot ,,podróże w czasie” jest uproszczeniem opisującym pewien typ podróży czasoprzestrzennych. Co on właściwie oznacza?
Podróż powszechna
Rozważania na temat podróży w czasie pojawiły się na długo przed tym, nim ktokolwiek usłyszał o Einsteinie czy Minkowskim. Dlatego najpierw postaram się odgadnąć oczekiwania czytelnika, który zdecydował się sięgnąć po nasz przewodnik.
Zacznijmy od podróży, które nazwę powszechnymi. Św. Tomasz z Akwinu, opierając się na tradycji greckiej, twierdził, że Bóg istnieje poza czasem i że Jego istnienie jest ,,całe jednocześnie”. Mamy więc podział na to, co przechodzi od przeszłości przez teraźniejszość do przyszłości, i to, co istnieje poza czasem. Taka klasyfikacja pojęć obowiązuje również we współczesnej fizyce: czasoprzestrzeń dana jest cała jednocześnie (czas jest w niej zawarty), a obserwatorzy, czyli my, ślizgamy się po niej swą chwilą obecną niczym surferzy na falach. Oto i powszechna, uniwersalna podróż w czasie, zawsze w tylko jednym kierunku, w której uczestniczy każdy obiekt materialny we wszechświecie.
Wizja świata jako obiektu przechodzącego od przeszłości do przyszłości przez teraźniejszość okazała się wyłącznie złudzeniem naszych niedoskonałych zmysłów i wraz z teorią Newtona odeszła do kategorii użytecznych uproszczeń.
Możemy postawić pytanie o to, z jaką prędkością podróżujemy przez czasoprzestrzeń – niesieni na falach rzeki czasu. Chociaż podział na czas i przestrzeń jest wyłącznie umowny, to fizycy przez prędkość rozumieją zmianę odległości w przestrzeni pomiędzy różnymi obiektami, mierzoną w czasie. Przeważnie nie ma potrzeby określania prędkości, z jaką pędzimy przez czas, oddalając się np. od minionego poniedziałku. Gdyby jednak taką wielkość wprowadzić, to wynik byłby zaskakujący – okazałoby się, że pędzimy z prędkością światła! Wyjaśnienie tego wyniku wykracza jednak poza zakres naszego przewodnika, dlatego poprzestaniemy na wartym zapamiętania stwierdzeniu: nawet jeśli pozornie spoczywamy, to i tak podróżujemy przez czas i czasoprzestrzeń.
Wypadnięcie z rzeki
Domyślam się, że czytelnik może poczuć się rozczarowany. Cóż to za podróż, gdy wszyscy jadą w tę samą stronę, wysiadać nie warto, a hasła reklamowe lokalnych agencji turystycznych typu ,,odleć w zapomnienie” przyprawiają o dreszcze. Przecież przez podróże w czasie rozumie się przeważnie coś innego. Nie chodzi tutaj o fakt płynięcia z prądem rzeki czasu, ale o możliwość wyjścia z nurtu i wskoczenia do wody w innym miejscu. Za ,,Rzeźnią numer pięć’” Kurta Vonneguta taki rodzaj podróży określiłbym mianem wypadnięcia z czasu (Vonnegut używa tego określenia w trochę innym sensie). Jeśli taka turystyka jest możliwa, to niczym Ebenezer Scrooge z ,,Opowieści wigilijnej” Charlesa Dickensa mielibyśmy możliwość podglądnięcia lub doznania odległych fragmentów naszego życia. W wersji najskromniejszej, tak jak w wydanych w 1733 r. ,,Wspomnieniach z dwudziestego wieku” Samuela Maddena, zadowolilibyśmy się odczytaniem listów dostarczonych przez anioła z przyszłości.
Wypadnięcie z czasu jest chyba najbardziej rozpowszechnioną w literaturze wersją podróży w czasie. Jest tak, ponieważ Newtonowska koncepcja czasu absolutnego, który niczym Wielki Zegar odmierza życie nam wszystkim w równym tempie, jest chyba najbliższa temu, co intuicyjnie większość z nas rozumie przez czas. Wyłamanie się z tego nieubłaganego mechanizmu w powszechnym odczuciu wymaga działania czynników nadnaturalnych, stąd podróż często odbywa się we śnie lub za sprawą duchów, aniołów czy też magii. W wyjątkowych przypadkach z czasu wypada się wskutek nieszczęśliwego wypadku – zwykłego uderzenia w głowę. Rzeczywiście, zgodnie ze standardową, sprawdzoną fizyką wypadnięcie z czasu nie jest możliwe. Nie oznacza to, że podróże w czasie muszą być nudne!
Ks. Michał Heller: Pewnego świętego zapytano: co byś zrobił, gdyby ci powiedzieli, że za dwie godziny będzie koniec świata? Odparł: dalej grałbym w szachy. To bardzo mądra odpowiedź.
Powiedzieliśmy sobie dotychczas, że wszyscy, czy tego chcemy czy nie, pędzimy przez czasoprzestrzeń. Podróż w czasie tego typu określiłem mianem powszechnej. Choć w literaturze często fantazjuje się na temat możliwości opuszczenia tego biegu (typ drugi podróży, czyli wypadnięcie z czasu), to nauka nie daje nam w tym zakresie wielkich nadziei. Istnieje jednak trzeci sposób. Okazuje się, że nie opuszczając rzeki czasu, można mieć wpływ na cel swojej podróży. Każdy z nas, jak turysta, może podróżować w czasie gdzie indziej (do innego miejsca w czasie).
Desynchronizacja zegarków
W mitologii hinduskiej i w buddyzmie spotykamy opowieści o tym, że czas w niebiosach upływa inaczej niż na Ziemi. W starej japońskiej historii o rybaku (sprzed roku 759) trzy dni spędzone w podmorskim pałacu odpowiadają trzystu latom na powierzchni. W jednym z opowiadań Janusza Zajdla pojawia się cylinder van Troffa. Śmiałek, który zanurzy się we wnętrzu tego urządzenia, może podróżować w czasie, nie wyłamując się całkowicie z jego władzy – chwila wewnątrz cylindra odpowiada wielu latom na zewnątrz.
Mity, fantazja, science fiction? A właśnie, że nie tylko! Efekt ten, zwany dylatacją czasu – odkryty przez Einsteina i zweryfikowany w setkach eksperymentów – znany jest od ponad stu lat. To jest nasz trzeci typ podróżowania w czasie. Na jego określenie będę używał fizycznego terminu dylatacja czasu.
Każda cząstka, przedmiot, człowiek ma swój lokalny czas zwany w fizyce czasem własnym. Nie istnieje Wielki Zegar tykający dla wszystkich tak samo. Choć rzeka czasu niesie nas ze sobą, to ma ona wiry, fale i wodospady. Manewrując niczym wytrawny wioślarz, możemy starzeć się szybciej lub wolniej niż inni.
Łukasz Kwiatek: W przyrodzie ożywionej nie obowiązuje uniwersalna skala czasu. Przedstawiciele każdego gatunku myślą i żyją w różnym tempie.
W jaki sposób manipulować czasem własnym? Jego upływ zależy tylko od tego, po jakiej krzywej poruszamy się w czasoprzestrzeni. Wyjaśnijmy w tym miejscu, że czasoprzestrzeń nie musi być płaska – według teorii Einsteina grawitacja to nic innego niż zakrzywienie czasoprzestrzeni. Jeśli rzeka czasu jest szeroka i spokojna (to jest właśnie płaska czasoprzestrzeń), a my chcemy wylądować w czasie gdzie indziej niż pozostali, to musimy płynąć inaczej niż oni. W jaki sposób? Wiosła w dłoń! Należy, najszybciej jak potrafimy, oddalić się w przestrzeni od pozostałych łodzi, a następnie powtórnie do nich się zbliżyć. Podczas ponownego spotkania zawsze ta załoga, która napracowała się najmniej (łódź niesiona najbardziej swobodnie przez prądy rzeki czasu) będzie najstarsza. Jeśli rzeka czasu jest wzburzona (czasoprzestrzeń zakrzywiona, np. wskutek istnienia wywołującej potężną grawitację czarnej dziury), to podróże w czasie stają się łatwiejsze. Manewrując łodzią wokół wirów rzeki czasu, możemy sprawić, by nasz czas własny znacznie różnił się od czasu własnego członków innych załóg. Podobnie jak poprzednio, podczas powtórnego spotkania ta załoga, która prowadziła swoją łódź po najbardziej spokojnych wodach (daleko od czarnych dziur), będzie najstarsza.
Jak duży może być efekt dylatacji czasu? Teoretycznie dowolnie duży. W praktyce pojawiają się różne techniczne ograniczenia, dlatego przyjrzymy się temu problemowi bliżej.
Komar z ery dinozaurów
Dla przyrody ożywionej w jej naturalnym środowisku, czyli roślin, ludzi i zwierząt zamieszkujących Ziemię, efekt dylatacji czasu jest znikomy. Względne prędkości są małe, odległości niewielkie, grawitacja słaba, a czas życia krótki. Jednak im wyżej znajdujemy się nad powierzchnią Ziemi, tym grawitacja jest słabsza, a zakrzywienie czasoprzestrzeni mniejsze – czas upływa szybciej niż blisko powierzchni Ziemi. Dlatego głowa żyrafy podróżuje przez czasoprzestrzeń inaczej niż jej kopyta. Z punktu widzenia biologicznej ewolucji ta drobna różnica nie ma praktycznego znaczenia. Przybliżenie Wielkiego Zegara działa. To dlatego teoria Newtona, z jej absolutnym czasem, pojawiła się przed teorią względności Einsteina.
Jeśli cywilizacja wytworzy odpowiednią technologię, to efekt dylatacji czasu wkracza w rejon praktycznych zastosowań (lokalizacja GPS w naszych telefonach). Obecnie nie mamy najmniejszych problemów z doświadczalnym potwierdzeniem faktu, iż głowa żyrafy jest starsza od jej kopyt. Ba! Współczesne zegary atomowe są tak precyzyjne, że są w stanie wykryć dylatację czasu nawet przy jedno- centymetrowej różnicy wysokości nad poziomem morza. Nasz podbródek jest młodszy niż czubek nosa! Podążając innym tropem: w rozważanej obecnie bezzałogowej misji do Proxima Centauri miniaturowe sondy, docierając po trzydziestoletniej podróży do celu, będą o kilkaset dni młodsze, niż wynikałoby z rachuby dni przeprowadzonej na Ziemi.
JOSEPH LEDOUX, neurobiolog: U twoich stóp pojawia się wąż. Serce zaczyna bić szybko, zostają uwolnione hormony stresu, ale to jeszcze nie jest odczucie strachu. Ono wymaga uświadomienia sobie, że to wszystko się dzieje, a wąż zaraz cię ukąsi.
Jeśli od przyrody ożywionej przejdziemy do świata cząstek, to podróże w czasie przestają być czymś niezwykłym. Komar żyje około dziesięciu dni. Jeśli owady te poruszałyby się z takimi prędkościami jak niektóre cząstki promieniowania kosmicznego, to bez trudu w kilka dni swego życia (ich czas własny) przebywałyby dziesiątki milionów lat (czas upływający na powierzchni Ziemi), jakie oddzielają nas od kredy, czyli okresu, z którego pochodzą najstarsze zachowane w bursztynie okazy. Cóż za przyjemność być ukąszonym przez komara, który był larwą, gdy po Ziemi chodziły dinozaury!
Dlaczego cząstki podróżują w czasie tak łatwo, a my nie? Odpowiedź przynosi nam nasza analogia pomiędzy czasem i rzeką. Wyobraźmy sobie górską rzekę, której wartki strumień unosi łódź. Pojedyncze kropelki wody w takiej rzece mogą mieć bardzo zwariowane trajektorie. Łódź jest duża i ciężka. Dzięki swojej masie i rozmiarom po rzece porusza się o wiele stabilniej. Im większy jest obiekt, tym więcej energii potrzeba, żeby zmienić jego trajektorię. Im bardziej jest skomplikowany, tym bardziej trzeba uważać, żeby nie uszkodzić jego struktury wskutek dużych przyspieszeń. Jeśli prąd rzeki zachowywałby się odpowiednio, to można by uniknąć tego typu trudności. Rzeczywiście, do dalekich podróży w czasie można wykorzystać duże zakrzywienie czasoprzestrzeni. Niestety, choć wiemy, że takie miejsca istnieją we wszechświecie, to nie tak łatwo do nich dotrzeć.
Pod prąd
Podróże w czasie wskutek zjawiska dylatacji czasu są całkowicie zgodne z naszą wiedzą fizyczną na temat świata. Ktoś chciałby zrównać się wiekiem ze swoim wnukiem? Podstawowe prawa fizyczne nie bronią nam takiej szalonej podróży. Oczywiście, do rozwiązania pozostają dosyć poważne problemy techniczne. Dzisiaj tego nie potrafimy, ale kiedyś, kto wie? Zauważmy, że podróże w przyszłość wykorzystujące dylatację czasu unikają kłopotliwego problemu, który pojawia się przy popularnym w literaturze wypadaniu z czasu. W przyszłości nie spotkamy samego siebie, bo nie wyskoczyliśmy z rzeki czasu. Nasze teraźniejsze ja nie spotka się z ja z przyszłości. Nie istnieje żadna druga kopia. To tylko czas, który upłynął na naszym zegarze, różni się od czasu wskazywanego przez zegary pozostałych osób.
Zastanówmy się jednak, czy da się cofnąć w czasie bez opuszczania rzeki czasu. Chociaż w takiej rzece nie można poruszać się wbrew nurtowi wody, to odpowiedni wir mógłby zawrócić nas wraz z masą wody odrobinę w górę rzeki – tam gdzie już byliśmy. Powracając do minionego wtorku, zobaczylibyśmy świat taki, jakim był wtedy. No ale przecież my również byliśmy jego częścią. W ,,Podróży siódmej” Stanisława Lema astronauta Ijon Tichy wskutek awarii rakiety wlatuje w rejon wirów i pętli czasoprzestrzennych. W pętlach występuje fenomen zwielokrotnienia teraźniejszości. W czwartek Ijon odkrywa pod łóżkiem siebie z niedzieli zjadającego ze smakiem zapas czekolady. Uderzyć niedzielnego nie warto, bo przecież za trzy dni samemu zbierze się cięgi. Ta para to tylko dwóch z wielu błąkających się po pokładzie Ijonów. Jak łatwo przewidzieć, racjonalna analiza sytuacji załamuje się, problem wymyka się spod kontroli, a na pokładzie następuje szalona gonitwa i bijatyka. Opowiadanie to, jak wiele innych, pokazuje, że podróż do miejsc w czasie, w których już istnieliśmy lub będziemy istnieć w kilku kopiach, rodzi szereg problemów logicznych.
Co na to nauka? Czy rzeka czasu rzeczywiście może nas cofnąć w czasie? Odpowiedzi na to pytanie można szukać, studiując równania grawitacji Einsteina. To one stanowią prawa, którym podlega czas.
Przyjęcie u Hawkinga
Albert Einstein na 70. urodziny otrzymał od swego przyjaciela, wybitnego matematyka Kurta Gödla, niezwykły prezent. Gödel wykazał, iż równania Einsteina dopuszczają istnienie wszechświata, w którym można podróżować wstecz w czasie. Fizycy relatywiści określają taką możliwość mianem zamkniętych pętli czasowych. Dla Einsteina była to kłopotliwa niespodzianka.
Cóż począć z prawami, które nie przeczą podróżom wstecz w czasie? Przecież nie spotykamy gości z przyszłości. Takie spotkania kłócą się z logiką. Równania Einsteina są bardzo skomplikowane, a ich rozwiązania natrafiają na liczne problemy interpretacyjne. Fizycy relatywiści studiują te równania od ponad stu lat. Dopiero kilkadziesiąt lat po odkryciu teorii grawitacji Einsteina, dzięki Stephenowi Hawkingowi, zrozumiano znacznie lepiej relację pomiędzy czasoprzestrzenią a czasem. Hawking, badając to zagadnienie, zaproponował hipotezę ochrony chronologii: makroskopowe prawa fizyki bronią podróży wstecz w czasie. Obecnie, na mocy tej hipotezy, relatywiści uważają, że czasoprzestrzenie, w których takie podróże są możliwe, są wyłącznie matematyczną ciekawostką. Niemniej jest to tylko hipoteza i wydaje się, że ciągle kryje się tu tajemnica. Wątpliwości zapewne znikną, gdy lepiej zrozumiemy teorię grawitacji Einsteina lub odkryjemy teorię od niej bardziej kompletną i doskonałą. No cóż, ciągle czekamy na następcę Newtona i Einsteina.
Jak przystało na prawdziwego fizyka, Hawking pokusił się nawet o eksperyment, który potwierdził jego przypuszczenia, iż podróże w czasie wstecz nie są możliwe. Niezbędne rekwizyty: szampan, przekąski, baloniki, zaproszenia. Tak! Hawking urządził przyjęcie dla podróżników w czasie. Najpierw wydał bankiet. Następnego dnia rozesłał odporne na czas zaproszenia. Wynik eksperymentu: Hawking bawił się samotnie. Dowodzi to, że nikt z przyszłości obejmującej prawdopodobnie setki lat nie był w stanie cofnąć się w czasie. Kto mając taką możliwość nie pokusiłby się o przybycie? Wspaniały pomysł na testowanie możliwości przyszłych technologii.
Spojrzenie wstecz
Główne przesłanie tego przewodnika można streścić następująco: choć nietrywialne podróże w czasie są możliwe, to podróżować możemy tylko wprzód. Herbert George Wells mijał się z prawdą w swojej powieści, twierdząc, że wehikuł czasu można wyposażyć w bieg wsteczny. Kto żałuje, że nie jest to możliwe, niech przeczyta ,,Podróż dwudziestą” Stanisława Lema. To prawda, że ,,mając taką masarnię i jatkę w rodowodzie, wstyd pchać się pomiędzy wysokie kosmiczne cywilizacje’’, ale czy naprawdę chcielibyśmy w ręce regulatorów historii oddawać nowe potężne narzędzie? A jeśli ktoś nie wierzy, iż podróże w czasie wstecz nie są możliwe, to proponuję wybrać się w przyszłość i osobiście sprawdzić, czy któraś z bardziej zaawansowanych cywilizacji nie odkryje, jak włączyć bieg wsteczny. ©
