آیا گرانش کوانتومی به ما اجازه ی سفر در زمان را می دهد؟
اکثر دوستداران داستان های علمی به سرعت می گویند که یک راه “افتخارآمیز” برای ساخت یک ماشین زمان وجود دارد – به نوعی کرم چاله ای به دست می آورید و از آن به عنوان یک پل برای گذر زمان استفاده می کنید. (حتی در فیلم هایی مانند ثور و بین ستاره ای نیز کار شده است.)
طبق نسبیت عام – این ممکن است واقعاً کار کند. با این حال ، هنگامی که به درک ما از جهان می رسد ، نسبیت عام ممکن است حرف آخر نباشد.
در حالی که نسبیت عام در پیش بینی چگونگی حرکت و تعامل اشیاء ماکروسکوپی مانند ستاره ها و سیارات ، کار بزرگی انجام می دهد ، توضیحی اساسی در مورد جهان نیست.
این جهان بسیار کوچک و عجیب مکانیک کوانتومی را در نظر نمی گیرد. طبق نسبیت عام ، اشیاء بزرگی مانند سیارات ، ستاره ها یا کهکشان ها به صورت مداوم در تعامل هستند. جاذبه خود یک نیروی مداوم است.
با این وجود در مکانیک کوانتومی فضا ، ماده ، انرژی ، تعامل … همه چیز … اندازه گیری می شود. این بدان معناست که یک فضای دانه دار در فضا وجود دارد – که اگر به اندازه کافی بزرگنمایی کنید – باید “پیکسل ها”ی فضا را ببینید.این فیزیکدانان با هدف درک این مسئله که چگونه می توان نسبیت عام را با مکانیک کوانتومی متحد کرد ، سعی در ساختن تئوری گرانش کوانتومی داشتند.
یک نظریه موفق ، هم سیارات و هم خوشه های کهکشان ها را بسیار بزرگ توصیف می کند و همچنین اتم ها و کوارک ها را بسیار کوچک توصیف می کند. چندین مدل از جاذبه کوانتومی وجود دارد که بسیار بزرگ را با بسیار کوچک متحد می کنند. و مقاله اخیر بررسی می کند که آیا مسافرت زمان در این مدل های گرانش کوانتومی امکان پذیر است.
اول ، سفر در فیزیک چگونه به نظر می رسد؟ تصور کنید که بلیط هواپیما را از LAX خریداری می کنید و فقط برای بازگشت در LAX در سراسر جهان گردش می کنید ، شما دقیقاً به همان نقطه ای که مانده اید بازگشتید
شما همچنین می توانید تصور کنید که همین کار را از طریق زمان فضایی انجام دهید – فقط به جای بازگشت به همان نقطه ای که از آن خارج شده اید ، شما نیز به همان زمان ترک خود باز می گردید. چنین مفهومی منحنی به موقع بسته (Timelike) نامیده می شود و از راهی است که بتوانید در آن زمان سفر داشته باشید.
از نظر تئوری ، نسبیت عام منحنی های بسته به موقع را مجاز می کند. آنها به طور بالقوه می توانند در سیاه چاله ها (کر-نیومن-فضایی) یا در کرم چاله ها(پل های انیشتین-روزن) ایجاد شوند. ما هرگز آنها را رعایت نکرده ایم ، اما از نظر ریاضی ممکن است امکان پذیر باشند
دکتر کریستین وتریش ” دکتر واتریش نویسنده مقاله و استادیار فلسفه در دانشگاه ژنو است. می گوید: معلوم نیست مشاهده این امر به چه معنی است؟ متأسفانه این نیز چندان واضح نیست. اما شاید تأثیراتی نیز وجود داشته باشد که واقعاً قابل توضیح باشد فقط اگر بگوییم که آنها از ناحیه ای کوچک حاوی منحنی های گاه به گاه بسته بوجود آمده اند.”بنابراین جهان با نظریه های پیشرو در مورد گرانش کوانتومی چگونه به نظر می رسد؟ آیا هنوز منحنی های timelike بسته مجاز هستند؟بیایید نگاهی دقیق تر به تئوری های مطرح کننده بپردازیم.
جاذبه حلقه کوانتومی
در گرانش کوانتومی حلقه ، گرانش از “ذرات” تشکیل می شود که quanta نام دارد. اما این ذرات مانند فوتون یا کوارک نیستند. Quanta پایه و اساس فضا و زمان است
آنچه ما به عنوان فضا درک می کنیم در حقیقت دنباله ای از quanta است و آنچه که ما زمان می بینیم این است که چگونه quanta تکامل می یابد. همانطور که کارلو روولی در مورد آن توضیح می دهد ، یک تی شرت مانند فضا است و کوانته مانند نخ است.اگر نخ ها را از بین ببرید تی شرت دیگر وجود نخواهد داشت.
دکتر ویتریش می گوید: “برای اولین بار ، گرانش کوانتومی حلقه تنها بخش GR را با فضا های هایپربولیک جهانی (و به همین دلیل دارای رفتارهای خوب) در نظر می گیرد.”
منحنی های timelike بسته به بخشی از زمان فضایی نیاز دارند که در آن زمان به زمان خود بازگردد. اگر فاصله زمانی فضایی در سطح جهانی بیش از حد باشد ، هیچ مکانی وجود ندارد که این اتفاق بیفتد. بنابراین ، به نظر می رسد که گرانش کوانتومی حلقه ای امکان سفر در زمان را ندارد.
نظریه مجموعه علت
در نظریه مجموعه علت ، تمام فضا ، زمان و ماده از لحظات و وقایع گسسته ای تشکیل شده است که باعث ایجاد یکدیگر می شوند. ساعت زنگ دار شما خاموش شد و همین باعث شد که شما صبحانه بخورید.
خوردن صبحانه باعث شد تا مسواک بزنید. می توانید بگویید که تعریف شما ، طبق تئوری مجموعه علیت ، کلیت تمام لحظات و عملکردهایی است که شما تا به حال انجام داده اید که باعث یکدیگر شده اند. هر یک از این اقدامات گسسته شامل “مجموعه شما” خواهد بود.
در این نظریه ، همه چیز ، حتی مکان و زمان ، لحظه های گسسته خود را دارند (یا مجموعه هایی) که یک عمل از دیگری انجام می شود. رویدادهای غیر مرتبط ، مانند همسایه شما که دندان هایش را مسواک می زند ، بر آنچه انجام می دهید تأثیر نمی گذارد و جزئی از مجموعه شما نیست. اما مواردی که در مجموعه شماست – تمام اقدامات قبلی شما – برای تعریف شما لازم است.
اگر ما می خواهیم در تئوری مجموعه علتی به مسافرت زمانی بپردازیم ، به یک حلقه از وقایع نیاز خواهیم داشت. به عبارت دیگر ، رویداد A باعث می شود که رویداد B باعث بروز رویداد C شود. اگر بخواهیم بگوییم A باعث B می شود ، و B باعث A می شود (همانطور که در یک حلقه بسته به موقع بسته اتفاق می افتد) A و B باید همان رویداد باشند. بنابراین ، به نظر می رسد در نظریه مجموعه علّیت ، سفر با زمان امکان پذیر نیست.
گرانش کوانتومی نیمه کلاسیک
گرانش کوانتومی نیمه کلاسیک می گوید ماده از قوانین مکانیک کوانتومی پیروی می کند ، در حالی که جاذبه و زمان فضایی از قوانین کلاسیک پیروی می کنند. در حال حاضر ، هنوز مشخص نیست که سفر در این مورد مجاز است یا خیر. بستگی به چیزهایی دارد که ما هنوز آنها را نمی شناسیم.به طور خلاصه ، باعث میشود شرایط انرژی کم شود ، یا یک باور عمومی که انرژی باید مثبت باشد.
شرایط انرژی که ممکن است در نسبیت عام فرض شود ممکن است در یک نظریه کوانتومی ، از جمله در گرانش کوانتومی نیمه کلاسیک نقض شود. اگر چنین تخلفاتی امکان پذیر باشد (همانطور که معمولاً در یک نظریه کوانتومی فرض می شود) ، گرانش کوانتومی نیمه کلاسیک ممکن است مجاز تر باشد (در سفر زمان) ،
دکتر واتریش می گوید. در حال حاضر ، این تئوری به اندازه کافی توجیه نشده است تا بتواند این شرایط انرژی را بفهمد – بنابراین هیئت منصفه هنوز هم اجازه سفر در این نوع جهان را ندارد.
تئوری رشته
اینجاست که واقعاً سرگرم کننده است. در تئوری رشته ، آنچه ما از ذرات می بینیم در واقع “رشته” های یک بعدی هستند. ما کوارک یا الکترون را بسته به نوع لرزش رشته می بینیم ، مانند این است ما نت های مختلفی را از یک رشته ویولن ویبره بشنویم .در تئوری رشته ، منحنی های timelike نه تنها مجاز نیست بلکه ممکن است در همه جا باشد.
کلمه نهایی؟
اما حتی ممکن است این حرف آخر نباشد. حتی اگرچه به نظر می رسد تئوری های گرانش کوانتومی حلقه و نظریه مجموعه علّیت ، سفر در زمان را رد می کنند ، ممکن است در مقیاس های بزرگتر نیز امکان پذیر باشد.
“ایده این است که حتی اگر در مقیاس کوچک ، بنیادی ، نقض علیت وجود نداشته باشد ، هنوز هم می تواند در مقیاس پیدایش ، کیهان شناسی وجود داشته باشد
آیا این مسئله تا حد زیادی به این سؤال تبدیل می شود که آیا فکر می کنیم قوانین حاکم بر کوچکترین مقیاس بنیادی ، مقیاس ظهور را نیز حاکم خواهد کرد ،دکتر ویتریش.” “می گوید این بدان معنی است که سفر زمان ممکن است با کمک سیاهچاله ها هنوز هم وجود داشته باشد. اما شاید حتی در مقیاس های کیهان شناسی.
هنوز چیزهای زیادی در مورد ماهیت جهان نمی دانیم ، و تمام نظریه های ما در مورد گرانش کوانتومی هنوز کاملاً درک نشده اند. بنابراین فقط زمان تعیین میکند کی سفر در زمان امکان پذیر است .
