מה לקרוא: תשובות קצרות לשאלות גדולות הוא ספרו האחרון של סטיבן הוקינג

2024 מְחַבֵּר: Malcolm Clapton | [email protected]. שונה לאחרונה: 2023-12-17 03:56

קטע מעבודתו של המדען הגדול בשאלה האם מסע בזמן אפשרי.

קשר הדוק למסע בזמן הוא היכולת לנוע במהירות מנקודה אחת בחלל לאחרת. כפי שאמרתי קודם, איינשטיין הראה שדחף סילון רב עוצמה יידרש כדי להאיץ חללית למהירות קרובה לאור. לכן הדרך היחידה לעבור מחלק אחד של הגלקסיה לאחר בפרק זמן סביר היא להיות מסוגל לקפל את המרחב-זמן בצורה כזו שנוצרת צינור קטן, או "חור תולעת". הוא יכול לקשר בין שני חלקים של הגלקסיה ולשמש כדרך הקצרה ביותר ביניהם; אתה יכול לעוף הלוך ושוב ועדיין לתפוס את כל החברים שלך בחיים. "חורי תולעת" כאלה נחשבו ברצינות כהזדמנות הזמינה לציוויליזציה של העתיד. אם תצליחו לעבור מחלק אחד של הגלקסי לחלק אחר בתוך שבועיים, אז תוכלו לחזור דרך "חור" נוסף - באותו זמן לפני שתצאו לכביש. כמו כן, שום דבר לא ימנע ממך לנסוע קדימה ולחזור לעבר דרך "חור תולעת" אחד אם שני הקצוות שלו ינועו זה ביחס לזה.

אפשר לומר שכדי ליצור "חור תולעת", יש צורך לכופף את המרחב-זמן בכיוון ההפוך לזה שאליו חומר רגיל מכופף אותו. חומר רגיל מכופף את המרחב-זמן כלפי עצמו, כמו פני כדור הארץ. אבל יצירת "חור תולעת" דורשת חומר שמכופף את המרחב-זמן בכיוון ההפוך, כמו פני השטח של אוכף. הדבר נכון גם לגבי כל עקמומיות אחר של מרחב-זמן לנוע אל העבר, אלא אם כן היקום כל כך מעוקל שכבר יש לו יכולות מסע בזמן. רק במקרה זה תזדקק לחומר בעל מסה שלילית וצפיפות אנרגיה שלילית.

אנרגיה היא כמו כסף. אם יש לכם יתרה חיובית בבנק, תוכלו להשתמש בכסף בכל דרך שתרצו. עם זאת, על פי החוקים הקלאסיים, שעד לאחרונה נחשבו בלתי ניתנים לשינוי, אוברדרפט אסור בעת שימוש באנרגיה.

חוקים קלאסיים לא מאפשרים לנו לכופף את היקום כך שמסע בזמן יתאפשר. אבל החוקים הקלאסיים מופרכים על ידי תורת הקוונטים - השנייה אחרי תורת היחסות הכללית, המהפכה האינטלקטואלית הגדולה בהבנתנו את היקום. תורת הקוונטים גמישה יותר ומאפשרת אוברדרפט במקרים מסוימים. עם זאת, הבנק צריך להיות אדיב אלינו. במילים אחרות, תורת הקוונטים מאפשרת צפיפות אנרגיה שלילית במקומות מסוימים, אם אתה מספק צפיפות חיובית במקומות אחרים.

תורת הקוונטים מאפשרת צפיפות אנרגיה שלילית מכיוון שהיא מבוססת על עקרון אי הוודאות. והוא טוען שמאפיינים מסוימים, כגון מיקומו ומהירותו של חלקיק, אינם יכולים להיות בו-זמנית בעלי ערכים נמדדים בדיוק. ככל שמיקום החלקיק נקבע בצורה מדויקת יותר, כך גדל אי הוודאות לגבי מהירותו ולהיפך. עקרון אי הוודאות חל גם על שדות - למשל, על שדה אלקטרומגנטי או כבידה. הוא טוען שלשדות אלו לא יכול להיות ערך ריק גם כאשר אנו חושבים שיש מקום ריק. העובדה היא שאם הערכים שלהם שווים לאפס, זה אומר שהם חייבים להיות בעלי מיקום מוגדר היטב, שווה לאפס, ומהירות מוגדרת היטב, שווה לאפס. וזה מנוגד לעקרון אי הוודאות. המשמעות היא שהשדות חייבים להיות בעלי תנודה מינימלית כלשהי.אפשר לדמיין את מה שנקרא תנודות ואקום בצורה של זוגות של חלקיקים ואנטי-חלקיקים שצצים לפתע, נפרדים, ואז מתמזגים שוב ומחסלים, מחסלים הדדית.

זוגות כאלה של חלקיקים - אנטי-חלקיקים נחשבים וירטואליים, מכיוון שלא ניתן לזהות אותם ישירות באמצעות גלאי חלקיקים. אבל ניתן להבחין בהשפעה עקיפה. לשם כך, מה שנקרא אפקט קזימיר משמש. נסו לדמיין שני לוחות מתכת מקבילים המרוחקים במרחק קצר אחד מהשני. הלוחות פועלים כמראות עבור חלקיקים וירטואליים ואנטי-חלקיקים. זה אומר שהרווח בין הלוחות נראה כמו צינור איברים, רק שהוא מעביר גלי אור בתדר תהודה מסוים. כתוצאה מכך, מסתבר שמתרחשת כמות מסוימת של תנודות קוונטיות בין הלוחות, השונה ממה שקורה מאחוריהם, כאשר לתנודות אלו יכולות להיות כל אורך גל. ההבדל במספר החלקיקים הווירטואליים בין הלוחות לחוץ גורם לכך שהלוחות נמצאים בלחץ רב יותר מצד אחד מאשר בצד השני. נוצר כוח קטן, שמקרב את הלוחות זה לזה. ניתן למדוד כוח זה בניסוי. אז חלקיקים וירטואליים קיימים במציאות ויש להם השפעה אמיתית.

מכיוון שיש פחות חלקיקים וירטואליים, או תנודות קוונטיות בוואקום, בין הלוחות, גם כאן צפיפות האנרגיה נמוכה יותר מאשר בחלל שמסביב. אבל צפיפות האנרגיה של חלל ריק במרחק גדול מהצלחות צריכה להיות שווה לאפס. אחרת, המרחב-זמן יתעקל והיקום לא יהיה שטוח לחלוטין. המשמעות היא שצפיפות האנרגיה באזור שבין הלוחות חייבת להיות שלילית.

סטייה מוכחת ניסיוני של האור מצביעה על כך שזמן המרחב מעוקל, ואפקט קזימיר מאשר שהעקמומיות יכולה להיות שלילית. ואולי נראה שככל שהמדע והטכנולוגיה יתפתחו, נוכל ליצור "חורי תולעת" או לכופף את החלל והזמן בדרך אחרת כדי שנוכל לנסוע אל העבר. אבל במקרה זה, מתעוררות בהכרח מספר שאלות ובעיות.

למשל: אם בעתיד מתאפשר מסע בזמן, למה אף אחד לא חזר אלינו מהעתיד ואמר לנו איך לעשות זאת.

גם אם יש סיבות טובות לשמור אותנו בחושך, מטבע הדברים קשה לבני אדם להאמין שאף אחד לא רוצה להופיע ולגלות לנו איכרים עניים נחשלים את סוד המסע בזמן. כמובן, יש הטוענים שאורחים מהעתיד כבר מבקרים אותנו - הם עפים על עב"מים, וממשלות מעורבות בקונספירציה ענקית לכסות את העובדות הללו כדי להשתמש בידע המדעי שהאורחים נושאים עימם. אני יכול לומר רק דבר אחד: אם ממשלות מסתירות משהו, הן עדיין לא מסוגלות להשתמש במידע השימושי שהתקבל מחייזרים. אני מאוד סקפטי לגבי "תיאוריית קונספירציה" ואני מוצא יותר "תיאוריית בלגן" הגיונית יותר. דיווחי עב"מים אינם יכולים להיות קשורים באופן בלעדי לחייזרים מכיוון שהם סותרים זה את זה. אבל אם נודה שחלק מהתצפיות הללו הן רק שגיאות או הזיות, האם לא הגיוני יותר להודות שכן, מאשר להאמין שמגיעים אלינו אורחים מהעתיד או מחלק אחר של הגלקסיה? אם האורחים האלה באמת רוצים ליישב את כדור הארץ או להזהיר אותנו מפני סכנה כלשהי, אז הם מאוד לא יעילים.

יש דרך ליישב את הרעיון של מסע בזמן עם העובדה שמעולם לא פגשנו אורחים מהעתיד. אנו יכולים לומר שנסיעה כזו תתאפשר רק בעתיד.המרחב-זמן של העבר שלנו קבוע כי צפינו בו וראינו שהוא לא מספיק מעוקל כדי שנוכל לחזור אחורה בזמן. והעתיד פתוח, אז מתישהו נלמד לכופף את המרחב-זמן ונקבל את ההזדמנות לנסוע בזמן. אך מכיוון שרק בעתיד נוכל לכופף את המרחב-זמן, לא נוכל לחזור ממנו להווה שלנו ואף קודם לכן.

תמונה כזו עשויה להסביר היטב מדוע איננו חווים נהירה של תיירים מהעתיד. אבל זה עדיין משאיר מקום לפרדוקסים רבים. נניח שיש הזדמנות לטוס בחללית ולחזור לפני תחילת הטיסה. מה ימנע מכם לפוצץ רקטה באתר השיגור ובכך לשלול לעצמכם אפשרות לטיסה כזו? יש עוד גרסאות פרדוקסליות לא פחות: למשל לחזור אחורה בזמן ולהרוג את ההורים לפני שנולדת. ישנם שני פתרונות אפשריים לכך.

דבר אחד הייתי מכנה גישה היסטורית עקבית. במקרה זה, אפשר למצוא פתרון עקבי למשוואות הפיזיקליות - למרות שהמרחב הזמן מעוקל במידה שאפשר לנסוע אל העבר. מנקודת מבט זו, לא ניתן להכין רקטה לנסיעה אל העבר אם לא חזרתם אליה ולא הצלחתם לפוצץ את מנחת השיגור. זו תמונה רציפה, אבל היא אומרת שאנחנו לגמרי נחושים: אנחנו לא מסוגלים לשנות את המחשבות שלנו. זה יותר מדי לרצון חופשי.

פתרון נוסף אני מכנה גישת ההיסטוריה האלטרנטיבית. דגל בו הפיזיקאי דיוויד דויטש, וככל הנראה התכוונו היוצרים של "בחזרה לעתיד". בגישה זו, בהיסטוריה אלטרנטיבית אחת לא תהיה חזרה מהעתיד לפני שיגור הרקטה ובהתאם לא תהיה הזדמנות לפוצץ אותה. אבל כשהנוסע חוזר מהעתיד, הוא מוצא את עצמו בהיסטוריה חלופית אחרת. בה, המין האנושי עושה מאמצים מדהימים לבנות חללית, אבל לפני שמתחילים מחלק אחר של הגלקסיה, ספינה דומה מופיעה ומשמידה את הבנויה.

דיוויד דויטש מעדיף גישה היסטורית חלופית למושג ריבוי היסטוריות, שהועלה על ידי הפיזיקאי ריצ'רד פיינמן. הרעיון שלו הוא שלפי תורת הקוונטים, ליקום אין היסטוריה ייחודית וייחודית.

יש את כל הסיפורים האפשריים ביקום, כל אחד עם מידת ההסתברות שלו.

צריכה להיות אפשרות לסיפור שבו יש שלום יציב במזרח התיכון, אבל סביר להניח שהסבירות לסיפור כזה נמוכה.

בסיפורים מסוימים, החלל הזמן מעוות כך שעצמים כמו רקטות יכולים לחזור לעברם. אבל כל סיפור הוא אינטגרלי ומסתפק בעצמו, ומתאר לא רק את המרחב-זמן המעוקל, אלא גם את כל האובייקטים שבו. לכן, הרקטה החוזרת לא יכולה להיכנס להיסטוריה אלטרנטיבית אחרת. זה נשאר באותו סיפור, שחייב להיות עקבי. ואני, בניגוד לדויטש, מאמין שהרעיון של ריבוי סיפורים פועל לטובת גישה היסטורית עקבית ולא חלופית.

ככל הנראה, איננו בעמדה לנטוש את התמונה ההיסטורית העקבית. עם זאת, ייתכן שהדבר לא יתייחס לסוגיות של דטרמיניזם ורצון חופשי אם יש סבירות קטנה מאוד לסיפורים שבהם המרחב הזמן מעוקל כך שמסע בזמן אפשרי מעבר לסקאלה המקרוסקופית. אני קורא לזה השערת האבטחה הכרונולוגית: חוקי הפיזיקה נועדו למנוע מסע בזמן ברמה המקרוסקופית.

זה נראה כאילו זה נראה כאילו אם המרחב-זמן מעוקל כמעט מספיק כדי לאפשר נסיעה אל העבר, אז חלקיקים וירטואליים יכולים להפוך לחלקיקים כמעט אמיתיים הנעים לאורך מסלולים סגורים. צפיפות החלקיקים הווירטואליים והאנרגיה שלהם גדלים באופן משמעותי, מה שאומר שהסבירות לסיפורים כאלה קטנה מאוד. למרות שהדבר הופך להיות דומה לפעילות של סוכנות הגנה כרונולוגית המבקשת לשמר את העולם להיסטוריונים. אבל הנושא של עקמומיות המרחב והזמן עדיין בחיתוליו. על פי צורה מאחדת של תורת המיתרים הידועה בתור M-Theory, שיש לנו תקוות גדולות לאחד את תורת היחסות הכללית ותורת הקוונטים, המרחב לזמן צריך להיות אחד-עשר ממדים, לא לארבעה שאנו חווים.

השורה התחתונה היא ששבע מתוך אחת עשרה הממדים הללו מגולגלים לחלל כה קטן שאנו לא שמים לב אליו. מצד שני, ארבעת הממדים הנותרים הם כמעט שטוחים ומייצגים את מה שאנו מכנים מרחב-זמן. אם התמונה הזו נכונה, אז זה אמור להיות אפשרי איכשהו לחבר את ארבעת הממדים השטוחים עם שבעת הממדים הנותרים המעוקלים מאוד, או מעוותים. מה ייצא מזה, אנחנו עדיין לא יודעים. אבל ההזדמנויות מרגשות.

לסיכום, אגיד את הדברים הבאים.

המושגים המודרניים שלנו אינם שוללים את האפשרות של מסע מהיר בחלל וחזרה לעבר. זה יכול ליצור בעיות לוגיות ענקיות, אז בוא נקווה שיש איזה שהוא חוק כרונולוגי אבטחה שימנע מאנשים לחזור אחורה בזמן ולהרוג את הוריהם.

אבל חובבי מדע בדיוני לא צריכים להתעצבן. תיאוריית M נותנת תקווה.

עבודתו האחרונה של הפיזיקאי המפורסם סטיבן הוקינג, ספר-צוואה, שבה הוא מסכם ומדבר על הנושאים החשובים ביותר המדאיגים את כולם.

האם האנושות תשרוד? האם עלינו להיות כל כך פעילים בחלל? האם יש אלוהים? אלו הן רק כמה מהשאלות שנענה בספרו האחרון על ידי אחד המוחות הגדולים בהיסטוריה.