Drugi deo
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 

Kip 02 Contact opening wormhole

Sredinom osamdesetih, astronom i veliki komunikator astronomije Karl Segan (Carl Sagan), poslao je svom prijatelju Kipu Tornu preliminarni manuskript pod nazivom “Kontakt” i zamolio ga da pogleda da li priča ima smisla što se tiče teorije relativnosti. Kip je odmah primetio da putovanje heroine romana kroz crnu rupu, kako je Segan prvobitno zamislio, nije realistično, i predložio umesto toga putovanje kroz “prostorni tunel.” Segan je prihvatio sugestiju, i tako je je bilo prvo u romanu pa onda i u široko gledanom filmu iz 1997. (Drugi članak na temu "Knjige i filmovi jednog Nobelovca.")


https://www.youtube.com/watch?v=zR_2mBuNU2I

Scena iz filma „Kontakt“: otvaranje tunela i početak puta.

Tema je pokrenula Kipovu maštu.  Teoretičari su već znali da ako tuneli kroz prostor postoje oni nisu stabilni. Račun pokazuje da ako i najmanja količina materije, kao svemirski brod ili međuzvezdana prašina, uđe u njih, gravitacija te materije će urušiti i zatvoriti svaki takav prostorni tunel. Radeći sa svojim post-diplomcima Kip je zato matematički konstruisao tunele ispunjene egzotičnom materijom sa anti-gravitacionim svojstvima koja održava tunele stabilnim.

Takva ideja može da izgleda kao suviše slobodna hipoteza, jer eksperimentalno mi još ne znamo za takve materijale. Međutim, teorijski oni se razmatraju od samog početka Teorije relativnosti, a pogotovo poslednjih decenija. Navešćemo dva primera. Prvo, posmatračko otkriće da se svemir širi ubrzano objašnjava se kao rezultat prisustva jednog takvog egzotičnog anti-gravitacionog fluida male gustine koji je popularno nazvan “tamna energija.” Drugo, vodeći model ranog svemira, takozvana inflaciona kosmologija koja je možda na pragu svoje konačne posmatračke potvrde, zasniva se na anti-gravitacionim efektima nekog drugog (ili možda istog?) egzotičnog fluida sa gustinom daleko većom čak i od gustine nuklearne materije.

U modernim teorijskim modelima elementarnih čestica i teoriji struna takvi fluidi se rutinski pojavljuju, “sami od sebe,” uslovljeni unutrašnjom dinamikom razmatranih modela. Fascinantan koncept egzotičnih, anti-gravitacionih fluida je dakle i dalje hipoteza ali izgleda kao hipoteza koja je tu da ostane, a njena eksperimentalna ili posmatračka potvrda kao da je “iza ugla.”

Kip je formulisao svoj pristup kao racionalno pitanje da li postoji neki zakon fizike koji bi sprečio neograničeno naprednu civilizaciju da proizvede i manipuliše takve egzotične fluide i konstruiše prostorni tunel? Drugim rečima, da li su tuneli samo tehnološki daleko ali u principu mogući, ili su potpuno zabranjeni, recimo kao “večno kretanje” (perpetum mobile)?

Kip 02 Wormhole

Savijeni list pretstavlja deo našeg trodimenzionalnog svemira. Vertikalna konfiguracija levo na engleskom se naziva “wormhole,” što se kod nas direktno i korektno prevodi kao “crvotočina.” Ali takav naziv nije nimalo inspirativan! Umesto toga koristićemo izraze tunel, prostorni tunel, ili tunel kroz prostor preko dodatne dimenzije, što ta konfiguracija tačno i predstavlja. Naš prostor je savijen na slici samo kao umetnička ilustracija koja ukazuje da je rastojanje od početka do kraja puta u našem svemiru veliko (kao kada se putuje gore-dole preko brda), dok je kroz hipotetički tunel (“kroz brdo”) rastojanje kratko.

Kip je odmah uvideo da ako tuneli postoje, oni mogu da se iskoriste kao vremeplov! Kako crtež dole pokazuje zamislimo Kipa u svojoj sobi a njegovu suprugu u svemirskom brodu koji treba da poleti sa lansirne rampe ispred kuće. Ako postoji metar dugačak prostorni tunel između njih oni mogu kroz njega da se gledaju i drže za ruke pa vreme naravno za njih teče isto, kako pokazuju dva sata na zidu koje vide njih oboje.

Svemirski brod onda krene na put pa se vrati recimo za 12 sati, kako pokaže časovnik na brodu, baš kao i časovnik u sobi. Da bi se se shvatio ovaj argument treba imati na umu da Kipova supruga vidi časovnik u svom brodu a kroz tunel Kipov u njegovoj sobi. I obrnuto, Kip vidi časovnik u svojoj sobi a kroz tunel i časovnik na svemirskom brodu. Gledano kroz tunel, dva časovnika se ne kreću jedan u odnosu na drugi pa gledano kroz tunel oba časovnika mora da budu sinhronizovana i da pokazuju isto vreme!

Međutim iako posle proteklih 12 sati Kip vidi kroz tunel i kroz prozor svemirskog broda da je on nazad na rampi ispred kuće, ako pogleda kroz prozor (kroz naš prostor!) na lansirnu rampu ili ako otšeta do nje, on neće tu videti svemirski brod koji se vratio. Razlog je relativističko rastezanje vremena. U našem prostoru časovnik na brodu se kreće u odnosu na časovnik u sobi, pa oni više nisu sinhronizovani. Jedna sekunda na brodu traje više od jedne sekunde na Zemlji.

Veličina tog rastezanja vremena zavisi od brzine svemirskog broda. Ako je ona bliska brzini svetlosti trajanje puta može da se rastegne na dane i godine.

Zamislimo da je brzina svemirskog broad tako (nerealno) blizu brzini svetlosti da put koji traje samo 12 sati po časovniku na svemirskom brodu traje čitavih 10 godina prema tempu vremena na Zemlji. To znači da će Kip napolju sam čekati 10 godina na svoju suprugu sve dok se svemirski brod ne pojavi na nebu i vrati u bazu. A za svo to vreme on može da se vrati u svoju sobu i njegova supruga je tu, s druge strane tunela i oni mogu ponovo da se uhvate za ruke!

To je već paradoks, ali on može da postane još dramatičniji. Kipova supruga može kroz tunel da uđe u sobu pa onda zajedno sa njim da otšeta do lansirne rampe i tu čeka na povratak broda sa samom sobom?!?

Ili, Kip može da prođe kroz tunel pa da izađe sa suprugom iz svemirskog broda koji se spustio i da se oboje nađu 10 godina u budućnosti, iako su oni sami ostarili samo 12 sati!

Ili, što je najdramatičniji slučaj, Kip može da sačeka napolju 10 godina da se svemirski brod vrati, da onda uđe u njega, pa kroz tunel u svoju sobu u kojoj sat i sve drugo (novine, TV program, cveće, kanarinci, psi i mačke itd.), mora da pokazuju da je proteklo samo 12 sati, baš kao što pokazuje i sat na svemirskom brodu! Kip se dakle vratio 10 godina (minus 12 sati) u prošlost!

I šta sad? U svakom of tih scenarija slede dalji uobičajeni paradoksi putovanja kroz vreme, a pogotovo u slučaju putovanja u prošlost.

Kip 02 KipCarolee timemachine

Ilustracija situacije koja dovodi do paradoksa. Crnim su označeni otvori tunela u Kipovoj sobi i na svemirskom brodu. U našem prostoru otvori mogu da budu na bilo kojoj udaljenosti, dok je dužina samog tunela fiksirana recimo na jedan metar, tako da se protagonisti drže za ruke ili gledaju jedno u drugo kroz tunel. Izvor.

Kada se ovo razmatranje, potkrepljeno detaljnim proračunima, pojavilo u stručnom časopisu i raširilo među fizičarima došlo je do burne reakcije koja se prelila i u širu javnost. Usledili su pozivi novinara tako da je Kip morao da sastavi “izjavu za štampu” u kojoj objašnjava da se radi o teorijskim i hipotetičkim razmatranjima. S druge strane, jedan (i možda ne samo jedan!) Kipov bivši student, inače i sam poznati fizičar, pozvao je Kipovu suprugu i u pola glasa brižno pitao da li je sa Kipom “sve u redu”?

Uzalud je Kip strpljivo objašnjavao da za razliku od crnih rupa, koje mogu da se formiraju prirodnim procesima, u prirodi ne postoji način za spontano stvaranje tunela, tako da u tom smislu sva priča o njima je hipotetična, da se radi samo o misaonim eksperimentima kojima je cilj da se bolje shvate osnovni principi. Šta više, sa jednim od svojih saradnika Kip je pokazao da neizbežne mikroskopske kvantne flutuacije mogu da dovedu do razaranja i zatvaranja tunela. Fascinacija sa tunelima i njihovim neobičnim svojstvima nije prestala. Dan danas, i posle tri decenije, Internet je pun članaka i blogova na ovu temu, u rasponu od šarlatanskih preko entuzijastičkih i sanjalačkih, do ozbiljnih matematičkih studija. A da se i ne pominju dalje špekulacije oko putovanja kroz vreme!

1 | 2 | 3 | 4 | 5 | U nastavku: CRNE RUPE I SAVIJENO VREME


Dodaj komentar


ODABRANA MESTA
Svet nauke
ADNOS vivafizika adastra
aduniverzum
astrobobo
zvjezdarnica
auvidulini eureka BOR logo
marininiafizika