Doctor Who je nesumnjivo jedna od najpoznatijih priča o putovanju kroz vrijeme. Uz Vremeplov i Povratak u budućnost, istraživao je iskušenja i paradokse posjeta prošlosti i putovanja u budućnost. U TV emisiji Doktor putuje kroz vrijeme u Tardisu: naprednoj letjelici koja može ići bilo gdje u vremenu i prostoru, piše BBC.
Ali što je u stvarnom svijetu? Bismo li ikada mogli izgraditi vremeplov i otputovati u daleku prošlost ili naprijed vidjeti naše pra-pra-pra-unuke? Odgovor na ovo pitanje zahtijeva razumijevanje kako vrijeme zapravo funkcioniše – nešto u šta fizičari nisu sigurni.
Za sada, ono što možemo sa sigurnošću reći jeste da je putovanje u budućnost moguće, ali je putovanje u prošlost ili jako teško ili apsolutno nemoguće.
Počnimo s teorijama relativiteta Alberta Einsteina, koje daju opis prostora, vremena, mase i gravitacije. Ključni ishod relativiteta je da protok vremena nije konstantan. Vrijeme se može ubrzati ili usporiti, ovisno o okolnostima.
“Ovdje može doći na scenu putovanje kroz vrijeme i ono je naučno tačno i to ima posljedice u stvarnom svijetu”, kaže Emma Osborne, astrofizičarka sa Univerziteta York u Velikoj Britaniji.
Na primjer, vrijeme prolazi sporije ako putujete velikom brzinom, mada se morate približiti brzini svjetlosti da bi učinak bio značajan. To dovodi do paradoksa blizanaca, gdje je jedan od dva jednojajčana blizanca astronaut i leti u svemiru brzinom bliskoj brzini svjetlosti, dok drugi ostaje na Zemlji. Astronaut će stariti sporije od svog blizanca na Zemlji. “Ako otputujete i vratite se, stvarno ste mlađi od brata blizanca”, kaže Vlatko Vedral, kvantni fizičar sa Univerziteta u Oxfordu u Velikoj Britaniji. Blizanci Scott i Mark Kelly stvarno su to učinili kada je Scott proveo mjesece u svemiru, iako ne brzinom bliskoj brzini svjetlosti.
Slično, vama vrijeme sporije prolazi ako se nalazite u intenzivnom gravitacijskom polju, poput crne rupe. “Vaša glava stari brže nego vaša stopala, jer je Zemljina gravitacija jača kod vaših stopala”, kaže Osborne.
U našem svakodnevnom životu ovi relativistički učinci su premali da bi se primijetili. Ali oni utiču na satelite koje koristimo za sistem globalnog pozicioniranja (GPS) . “Satovi koji se nalaze gore škljocaju brže od satova na Zemlji”, i moraju se stalno ponovno podešavati, kaže Osborne. “Da to ne radimo, Google karte bi griješile oko 10 km dnevno .”
Relativitet znači da je moguće putovati u budućnost. Ne trebamo čak ni vremeplov. Moramo ili putovati brzinama bliskim brzini svjetlosti, ili provesti vrijeme u intenzivnom gravitacijskom polju.
Nasuprot tome, vraćanje u prošlost izgleda daleko, daleko teže.
“To može, a ne mora biti moguće”, kaže Barak Shoshany, teorijski fizičar sa Univerziteta Brock u St Catharinesu, Kanada. “Ono što trenutno imamo je samo nedovoljno znanja, možda i nedovoljno teorija.”
U teoriji, moguće je da se prostor-vrijeme savije poput komada papira, omogućujući probijanje tunela.
Relativitet nudi neke opcije za putovanje kroz vrijeme unatrag, ali ovaj put one su mnogo više teoretske.
Jedan od načina je stvoriti zatvorenu krivulju nalik vremenu: put kroz prostor i vrijeme koji se vraća sam na sebe. Osoba koja bi slijedila put na kraju bi se našla u isto vrijeme i na istom mjestu gdje je krenula. Matematički opis takvog puta objavio je logičar Kurt Gödel u studiji iz 1949. godine , a slijedile su ga i mnoge druge.
Međutim, ovo ne izgleda kao obećavajući pristup iz nekoliko razloga.
“Ne znamo postoji li ovo igdje u svemiru”, kaže Vedral. “Ovo je stvarno čisto teoretski, nema dokaza.”
Takođe, nije uopšte jasno kako bismo mogli napraviti tako nešto. “Čak i da imamo mnogo veću tehnološku moć nego što je trenutno imamo, čini se malo vjerovatnim da bismo mogli namjerno stvoriti zatvorene krivulje nalik vremenu”, kaže Emily Adlam, filozof na Univerzitetu Chapman u Kaliforniji, SAD.
I da možemo, kaže Vedral, ne bismo htjeli. “Doslovno biste ponavljali potpuno istu stvar iznova i iznova”, kaže on.
Postoji još jedan fenomen koji relativitet naizgled dopušta: crvotočine.
U teoriji, moguće je da se prostor-vrijeme presavije poput komada papira, omogućujući probijanje tunela kako bi se stvorila prečica između dvije udaljene tačke. “Crvotočine su teoretski moguće u opštoj teoriji relativnosti”, kaže Vedral.
Međutim, opet, problemi se brzo gomilaju. Prvo, nemamo dokaza da crvotočine zaista postoje. “Matematički je pokazano da oni u teoriji mogu postojati, ali postoje li u fizičkom svijetu je nešto drugo”, kaže Osborne.
Štaviše, ako crvotočine postoje, biće nevjerovatno kratkog vijeka. “Često se crvotočine opisuju kao dvije crne rupe koje su se spojile jedna s drugom”, kaže Osborne. To znači da bi crvotočina imala nevjerovatno intenzivno gravitacijsko polje. “Srušio bi se pod vlastitom gravitacijom.”
Prave crvotočine takođe bi bile mikroskopski sićušne. Kroz nju ne bi mogla proći osoba, pa čak ni bakterija.
U teoriji, oba ova problema se mogu riješiti – ali to zahtijeva ogromnu količinu nečega što se zove “negativna energija”. To je nešto što se može dogoditi na najsitnijim razmjerima, unutar prostora manjih od atoma. Energetsko polje mora imati sveukupnu pozitivnu energiju, ali unutar njega mogu postojati maleni džepovi negativne energije, kaže Osborne. “Ono što biste željeli je da se ovi maleni džepovi lokalno negativne energije prošire”, kaže ona. – Mislim da to ni na koji način nije moguće.