Hoe Tijdreizen Werken

{h1}

Tijdreizen is een concept dat al honderden jaren bestaat in science-fiction. Lees meer over tijdreizen en ontdek hoe tijdreizen zullen werken.

Van millennium-skipping Victorians tot telefoonhokjes, de term tijdreizen roept vaak onze meest fantastische visies op over wat het betekent om door de vierde dimensie te gaan. Maar je hebt natuurlijk geen tijdmachine of een mooi wormgat nodig om door de jaren heen te pieren.

Zoals je waarschijnlijk wel hebt gemerkt, zijn we allemaal voortdurend bezig met reizen. Op het meest basale niveau is tijd de snelheid van verandering in het universum - en of we het leuk vinden of niet, we ondergaan voortdurend veranderingen. We ouder worden, de planeten bewegen zich rond de zon en dingen vallen uit elkaar.

We meten het verstrijken van de tijd in seconden, minuten, uren en jaren, maar dit betekent niet dat de tijd met een constante snelheid stroomt. Net zoals het water in een rivier snelt of vertraagt ​​afhankelijk van de grootte van het kanaal, stroomt de tijd op verschillende plaatsen met verschillende snelheden. Met andere woorden, tijd is relatief.

Maar wat veroorzaakt deze fluctuatie tijdens onze eenrichtingstrek van de wieg tot het graf? Het komt allemaal neer op de relatie tussen tijd en ruimte. Mensen dansen rond in de drie ruimtelijke dimensies van lengte, breedte en diepte. Tijd voegt zich bij de partij als de meest cruciale vierde dimensie. Tijd kan niet bestaan ​​zonder ruimte, en ruimte kan niet bestaan ​​zonder tijd. De twee bestaan ​​als één: de ruimte-tijd continuüm. Elke gebeurtenis die in het universum plaatsvindt, moet zowel ruimte als tijd inhouden.

In dit artikel zullen we kijken naar de real-life, alledaagse methoden van tijdreizen in ons universum, evenals enkele van de meer vergezochte methoden van dansen door de vierde dimensie.

Tijdreizen naar de toekomst

Realtime reizen in actie

Realtime reizen in actie

Als je iets sneller door de jaren heen wilt gaan dan de volgende persoon, moet je ruimte-tijd benutten. Wereldwijde positioneringssatellieten trekken dit elke dag uit en komen met een extra derde miljard miljard van een seconde per dag. De tijd gaat sneller in een baan, omdat satellieten verder weg zijn van de massa van de aarde. Hier beneden aan de oppervlakte, sleept de massa van de planeet op tijd en vertraagt ​​het in kleine maten.

We noemen dit effect gravitationele tijdsdilatatie. Volgens de theorie van algemene relativiteitstheorie van Einstein is de zwaartekracht een curve in ruimte-tijd en observeren astronomen dit fenomeen regelmatig wanneer zij licht bestuderen dat zich in de buurt van een voldoende groot object beweegt. Vooral grote zonnen kunnen ervoor zorgen dat een anders rechte lichtstraal kromt in wat wij de gravitatielenseffect.

Wat heeft dit met de tijd te maken? Onthoud: elke gebeurtenis die in het universum plaatsvindt, moet zowel ruimte als tijd inhouden. De zwaartekracht trekt niet alleen op de ruimte; het trekt ook op tijd.

Je zou niet in staat zijn om kleine veranderingen in de stroom van tijd op te merken, maar een voldoende groot voorwerp zou een groot verschil maken - zeg bijvoorbeeld, zoals het supermassieve zwarte gat Boogschutter A in het centrum van onze melkweg. Hier bestaat de massa van 4 miljoen zonnen als een enkel, oneindig dicht punt, bekend als a eigenaardigheid [bron: NASA]. Omcirkel dit zwarte gat een tijdje (zonder erin te vallen) en je zou tijd ervaren met de helft van de aardingssnelheid. Met andere woorden, je zou een vijf jaar durende reis voltooien om te ontdekken dat een heel decennium op aarde was overgegaan [bron: Davies].

Snelheid speelt ook een rol in de snelheid waarmee we tijd ervaren. De tijd gaat langzamer naarmate je dichterbij de onbreekbare kosmische snelheidslimiet komt die we de snelheid van het licht noemen. De wijzers van een klok in een sneltrein bewegen bijvoorbeeld langzamer dan die van een stilstaande klok. Een menselijke passagier zou het verschil niet voelen, maar aan het einde van de rit zou de snelklok met een miljardste van een seconde worden vertraagd. Als zo'n trein 99,999 procent van de lichtsnelheid zou kunnen halen, zou er slechts één jaar aan boord zijn voor elke 223 jaar terug op het treinstation [bron: Davies].

In feite zou deze hypothetische forens de toekomst zijn binnengereisd. Maar hoe zit het met het verleden? Zou het snelst denkbare sterrenschip de klok kunnen terugdraaien?

Tijdreizen naar het verleden

De sterren boven Flagstaff, Ariz., Bieden een terugblik door de tijd heen.

De sterren boven Flagstaff, Ariz., Bieden een terugblik door de tijd heen.

We hebben vastgesteld dat tijdreizen naar de toekomst de hele tijd gebeurt. Wetenschappers hebben het bewezen in experimenten en het idee is een fundamenteel aspect van Einstein's relativiteitstheorie. Je komt in de toekomst; het is gewoon een kwestie van hoe snel de reis zal zijn. Maar hoe zit het met reizen naar het verleden? Een blik in de nachtelijke hemel zou een antwoord moeten bieden.

Het Melkwegstelsel is ongeveer 100.000 lichtjaar breed, dus het kan duizenden en duizenden jaren duren voordat het licht van zijn verre sterren de aarde bereikt. Glimp dat licht, en je kijkt wezenlijk terug in de tijd. Wanneer astronomen de kosmische achtergrondstraling van microgolven meten, staren ze meer dan 10 miljard jaar terug in een primordiaal kosmisch tijdperk. Maar kunnen we het beter doen dan dit?

Er is niets in de theorie van Einstein dat tijdreizen naar het verleden uitsluit, maar het uitgangspunt van een knop indrukken en teruggaan naar gisteren overtreedt de wet van causaliteit, of oorzaak en gevolg. Eén gebeurtenis vindt plaats in ons universum en leidt tot weer een ander in een oneindige reeks van gebeurtenissen. In elk geval vindt de oorzaak vóór het effect plaats. Probeer je bijvoorbeeld een andere realiteit voor te stellen waarin een moordslachtoffer sterft van zijn of haar schotwond voordat hij wordt neergeschoten. Het schendt de werkelijkheid zoals wij die kennen; dus, veel wetenschappers verwerpen tijdreizen in het verleden als een onmogelijkheid.

Sommige wetenschappers hebben het idee geopperd om sneller dan licht te reizen om terug in de tijd te reizen.Immers, als de tijd vertraagt ​​als een voorwerp de snelheid van het licht nadert, kan het dan zijn dat het overschrijden van die snelheid de tijd geeft om terug te stromen? Natuurlijk, als een object de snelheid van het licht nadert, neemt zijn relativistische massa toe totdat hij met de snelheid van het licht oneindig wordt. Het versnellen van een oneindige massa sneller dan dat is onmogelijk. Warp-snelheidstechnologie zou theoretisch de universele snelheidslimiet kunnen bedriegen door een bel van ruimte-tijd over het universum voort te stuwen, maar zelfs dit zou met kolossale, verre toekomst energiekosten gepaard gaan.

Maar wat als tijdreizen naar het verleden en de toekomst minder afhankelijk zijn van speculatieve technologie voor ruimtevoortstuwing en meer van bestaande kosmische verschijnselen? Zet koers naar het zwarte gat.

Zwarte gaten en Kerr-ringen

Wat zit er aan de andere kant van een zwart gat?

Wat zit er aan de andere kant van een zwart gat?

Omcirkel een zwart gat lang genoeg, en gravitationele tijdsdilatatie neemt je mee naar de toekomst. Maar wat zou er gebeuren als je precies in de muil van deze kosmische titan vloog? De meeste wetenschappers zijn het erover eens dat het zwarte gat je waarschijnlijk zal verpletteren, maar één unieke variëteit van zwart gat misschien niet: het Kerr zwart gat of Kerr-ring.

In 1963 stelde de wiskundige Roy Kerr uit Nieuw-Zeeland de eerste realistische theorie voor een roterend zwart gat voor. Het concept draait om neutronensterren, die enorme ingestorte sterren ter grootte van Manhattan zijn, maar met de massa van de zon van de aarde [bron: Kaku]. Kerr postuleerde dat als sterfsterren instortten in een roterende ring van neutronensterren, hun centrifugale kracht zou voorkomen dat ze in een singulariteit zouden veranderen. Omdat het zwarte gat geen singulariteit zou hebben, geloofde Kerr dat het veilig zou zijn om binnen te gaan zonder angst voor de oneindige zwaartekracht in het midden.

Als er zwarte gaten van Kerr bestaan, speculeren wetenschappers dat we ze kunnen passeren en door een a wit gat. Zie het als het uitlaatuiteinde van een zwart gat. In plaats van alles in zijn zwaartekracht te trekken, zou het witte gat alles eruit duwen en er vanaf weggaan - misschien in een andere tijd of zelfs in een ander universum.

Kerr zwarte gaten zijn puur theoretisch, maar als ze er zijn, bieden ze de avontuurlijke tijdreiziger een enkele reis naar het verleden of de toekomst. En terwijl een enorm geavanceerde beschaving een middel zou kunnen ontwikkelen om zo'n methode van tijdreizen te kalibreren, is het niet te zeggen waar of wanneer een 'wild' Kerr zwart gat je zou kunnen verlaten.

wormholes

Stel je de ruimte voor als een gekromd tweedimensionaal vlak. Wormgaten zoals deze kunnen zich vormen wanneer twee massa's voldoende kracht op ruimte-tijd uitoefenen om een ​​tunnel te creëren die verre punten verbindt.

Stel je de ruimte voor als een gekromd tweedimensionaal vlak. Wormgaten zoals deze kunnen zich vormen wanneer twee massa's voldoende kracht op ruimte-tijd uitoefenen om een ​​tunnel te creëren die verre punten verbindt.

Theoretische Kerr zwarte gaten zijn niet de enige mogelijke kosmische snelkoppeling naar het verleden of de toekomst. Zoals populair gemaakt door alles van "Star Trek: Deep Space Nine" tot "Donnie Darko", is er ook de even theoretische Einstein-Rosen-brug overwegen. Maar natuurlijk ken je dit beter als een wormgat.

Einstein's algemene relativiteitstheorie staat het bestaan ​​van wormgaten toe, omdat daarin staat dat elke massa ruimte-tijd kromt. Om deze kromming te begrijpen, moet je denken aan twee mensen die een bedsheet vasthouden en die strak strekken. Als een persoon een honkbal op het laken plaatst, rolt het gewicht van het honkbal naar het midden van het laken en zorgt ervoor dat het laken op dat punt kromt. Als er nu een marmer op de rand van dezelfde bedsheet zou worden geplaatst, zou het vanwege de bocht in de richting van de baseball gaan.

In dit vereenvoudigde voorbeeld wordt ruimte afgeschilderd als een tweedimensionaal vlak in plaats van een vierdimensionaal vlak. Stel je voor dat dit vel is omgevouwen, waardoor er een spatie tussen de boven- en onderkant overblijft. Het plaatsen van de honkbal aan de bovenzijde zal een kromming veroorzaken. Als een gelijke massa op het onderste deel van het blad werd geplaatst op een punt dat overeenkomt met de locatie van het honkbal op de top, zou de tweede massa uiteindelijk het honkbal ontmoeten. Dit is vergelijkbaar met hoe wormgaten zich zouden kunnen ontwikkelen.

In de ruimte zouden massa's die druk uitoefenen op verschillende delen van het universum uiteindelijk kunnen combineren om een ​​soort tunnel te creëren. Deze tunnel zou, in theorie, twee afzonderlijke tijden samenvoegen en doorgang tussen hen toelaten. Natuurlijk is het ook mogelijk dat een onvoorziene fysieke of kwantumeigenschap een dergelijk wormgat voorkomt. En zelfs als ze bestaan, kunnen ze ongelooflijk onstabiel zijn.

Volgens astrofysicus Stephen Hawking kunnen wormgaten voorkomen in kwantumschuim, de kleinste omgeving in het universum. Hier knipperen piepkleine tunnels voortdurend in en uit het bestaan ​​en koppelen ze tijdelijk verschillende plaatsen en tijd aan elkaar als een steeds veranderend spel van 'Chutes and Ladders'.

Wormgaten zoals deze kunnen misschien te klein en te kort zijn voor menselijke tijdreizen, maar kunnen we ze op een dag leren vangen, stabiliseren en vergroten? Zeker, zegt Hawking, op voorwaarde dat je voorbereid bent op wat feedback. Als we de levensduur van een tunnel kunstmatig zouden verlengen door de gevouwen ruimte-tijd, zou er een stralingsfeedback-lus kunnen optreden, waardoor de tijdtunnel op dezelfde manier wordt vernietigd als bij audiofeedback een luidspreker kan worden verwoest.

Kosmische reeks

De juiste kosmische anomalie kan elk ruimteschip veranderen in een tijdmachine.

De juiste kosmische anomalie kan elk ruimteschip veranderen in een tijdmachine.

We zijn door zwarte gaten en wormgaten heen geblazen, maar er is nog een ander mogelijk middel om tijd te reizen via theoretische kosmische verschijnselen. Voor dit schema wenden we ons tot natuurkundige J. Richard Gott, die het idee introduceerde kosmisch koord terug in 1991. Zoals de naam al doet vermoeden, zijn dit draadachtige objecten waarvan sommige wetenschappers geloven dat ze in het vroege universum werden gevormd.

Deze snaren kunnen zich door het hele universum weven, dunner dan een atoom en onder immense druk.Uiteraard betekent dit dat ze heel wat zwaartekracht inpakken op alles dat in de buurt van hen passeert, waardoor objecten die aan een kosmische reeks zijn bevestigd, met ongelooflijke snelheden kunnen reizen en kunnen profiteren van tijdsdilatatie. Door twee kosmische snaren dicht bij elkaar te trekken of één snaar dichtbij een zwart gat uit te rekken, is het mogelijk om ruimte-tijd voldoende krom te trekken om een ​​zogenaamd gesloten tijdige curve.

Met behulp van de zwaartekracht die wordt geproduceerd door de twee kosmische snaren (of de snaar en het zwarte gat), kan een ruimteschip theoretisch zichzelf voortbewegen in het verleden. Om dit te doen, zou het rond de kosmische snaren lopen.

Kwantumstrings zijn echter hoogst speculatief. Gott zelf zei dat om nog een jaar terug in de tijd te reizen, het een lus van snaar zou kosten die de helft van de massale energie van een hele melkweg bevatte. Met andere woorden, je zou de helft van de atomen in de melkweg moeten splitsen om je tijdmachine van stroom te voorzien. En zoals met elke tijdmachine, kon je niet verder teruggaan dan het punt waarop de tijdmachine werd gecreëerd.

Oh ja, en dan zijn er de tijdsparadoxen.

Time Travel Paradoxen

Slecht nieuws, tijdrovende huurmoordenaar: opa is verboden terrein.

Slecht nieuws, tijdrovende huurmoordenaar: opa is verboden terrein.

Zoals we eerder al zeiden, wordt het concept van een reis naar het verleden een beetje duister, de tweede causaliteit steekt zijn kop op. Oorzaak komt vóór effect, op zijn minst in dit universum, dat erin slaagt om zelfs de best-gelegde tijdreizende plannen te bederven.

Om te beginnen, als je 200 jaar terug in de tijd zou zijn gereisd, zou je tevoorschijn komen in een tijd voordat je geboren werd. Denk daar even over na. In de loop van de tijd zou het effect (jij) bestaan ​​vóór de oorzaak (je geboorte).

Om beter te begrijpen waar we hier mee te maken hebben, overweeg dan de beroemde grootvader paradox. Je bent een rondreizende moordenaar en je doelwit is gewoon je eigen grootvader. Dus je springt door het dichtstbijzijnde wormgat en loopt naar een pittige 18-jarige versie van je vaders vader. Je tilt je laserstraal op, maar wat gebeurt er als je de trekker overhaalt?

Denk er over na. Je bent nog niet geboren. Je vader ook niet. Als je in het verleden je eigen grootvader hebt gedood, zal hij nooit een zoon krijgen. Die zoon zal je nooit hebben, en je zult nooit die baan aannemen als een tijdreizende huurmoordenaar. Je zou niet bestaan ​​om de trekker over te halen, daarmee de hele reeks gebeurtenissen tenietdoen. We noemen dit een inconsistente causale lus.

Aan de andere kant moeten we het idee van een consistente causale lus. Hoewel dit net zo tot nadenken stemt, is dit theoretische model van tijdreizen paradoxaal. Volgens natuurkundige Paul Davies kan een dergelijke lus zich als volgt afspelen: een wiskundeleraar reist de toekomst in en steelt een baanbrekende wiskundestroming. De professor geeft de stelling vervolgens aan een veelbelovende student. Dan groeit die veelbelovende student uit tot de persoon van wie de professor om te beginnen de stelling heeft gestolen.

Dan is er de post-geselecteerd model van tijdreizen, wat een verwrongen waarschijnlijkheid in de buurt van een paradoxale situatie met zich meebrengt [bron: Sanders]. Wat betekent dit? Welnu, plaats jezelf opnieuw in de schoenen van de meelopende huurmoordenaar. Dit reistijdmodel zou je grootvader vrijwel doodbestendig maken. U kunt de trekker overhalen, maar de laser werkt niet goed. Misschien zal een vogel op het juiste moment poepen, maar er zal wat kwantumfluctuatie optreden om te voorkomen dat er een paradoxale situatie plaatsvindt.

Maar dan is er nog een andere mogelijkheid: de toekomst of het verleden waar je naar toe reist, kan misschien gewoon een zijn parallel universum. Zie het als een aparte sandbox: je kunt alle kastelen die je wilt erin bouwen of vernietigen, maar het heeft geen enkele invloed op je eigen sandbox. Dus als het verleden waar je naar toe reist in een aparte tijdlijn bestaat, is het doden van je grootvader in koud bloed geen grote kreet. Dit kan natuurlijk betekenen dat elke keer dat je ergens heen gaat je in een nieuw parallel universum belandt en je misschien nooit meer terugkeert naar je originele sandbox.

Nog in de war? Welkom in de wereld van tijdreizen.

Verken de links op de volgende pagina voor nog meer verbluffende kosmologie.


Video Supplement: TIJDREIZEN IN MINECRAFT.




WordsSideKick.com
Alle Rechten Voorbehouden!
Reproductie Van Materialen Toegestaan Alleen Prostanovkoy Actieve Link Naar De Site WordsSideKick.com

© 2005–2019 WordsSideKick.com