Fyzikové, astronomové a vědci z dalších oborů zkoumají zákonitosti časoprostoru a možnost pohybovat se v dimenzi času jako v ostatních třech rozměrech. Britský teoretický fyzik Stephen Hawking v cestování časem vidí i možnost, jak zachovat záložní kopii lidstva pro případ katastrofy na Zemi.
Nové objevy kvantové fyziky pomáhají modelovat procesy probíhající ve vesmíru, jakoby každý atom byl sám svým malým vesmírem. V poslední době nás zaujaly teoretické práce několika vědců, které nabízejí nové souvislosti a možnosti pro naše chápání časoprostoru a pohybu v něm a některé z nich vám teď chceme přiblížit.
Čas plyne jedním různým směrem
Co je to čas? Pro začátek se shodneme na tom, že fyzikální veličina. Lineární, neprostorová, spojitá, směr plynutí času odpovídá směru rozpínání vesmíru, je tedy jednosměrný. Protože se vesmír rozpíná z jednoho bodu všemi směry, v různých místech vesmíru plyne čas různým směrem. Tři obvyklé rozměry prostoru (šířka, délka a výška) a čas společně poskytují stabilní podmínky pro existenci života, určují dráhy planet kolem Slunce. Kdyby nebyl čas čtvrtým rozměrem, nic by neplynulo, kdyby bylo rozměrů času víc, podmínky by byly zjednodušeně řečeno tak proměnlivé, že by to pravděpodobně vývoj nestíhal sledovat.
Dopředu, vlevo, nahoru a zítra
Čas je tedy v teorii relativity čtvrtá dimenze, která – přidaná ke třem spořádaným souřadnicím prostoru – umožňuje existenci časoprostoru. Jednotlivé body v časoprostoru se nazývají události. Pohyb jednoho bodu vykresluje svou dráhu v časoprostoru – světočáru. Pohyb objektu podobně světoplochu. V představě čtyřrozměrného časoprostoru tedy jdete, pohybujete se časoprostorem po chodníku dopředu, zahnete doleva, po schodech nahoru a ještě k tomu ze „včera“ do „zítra“.
Ve vesmíru někdo hraje kuličky
„Časoprostor můžeme chápat jako kus elastického syntetického materiálu se čtyřmi dimenzemi,“ vysvětluje astrofyzik Charles Liu z The City University v New Yorku. „Pokud vznikne hmotný objekt – vy, já, nějaký předmět nebo hvězda – pak se v místě jeho existence v té čtyřrozměrné hmotě udělá důlek. Tento důlek je projevem ohybu vesmírného času při snaze vypořádat se s touto novou hmotou.“. Ohyby vesmírného času mají za důsledek pohyb objektů po zakřivené dráze a toto zakřivení vesmíru je to, co my známe pod pojmem gravitace.
Kterým směrem k Velkému Třesku?
Časem tak podle daných pravidel cestujeme všichni – když si představíte čas jako řeku, unáší nás s sebou jako vánoční skořápky z ořechů a nikdo nezůstává na místě nebo nepluje rychleji, než plyne čas v tom místě, kde se právě nachází. Proč to upřesnění? Protože stejně jako voda v řece ubíhá i čas v různých místech různě rychle, jak objevil už Einstein. Jsou i lidé, kteří existenci času zpochybňují, čas jako takový podle jejich představ neexistuje, je jen přítomný okamžik. Dobrá, ale jak vybruslit z toho, že známe minulost, čas plný událostí, které se odehrály v neměnném pořadí? A když je tedy čas jednosměrný jako zmíněný tok řeky, můžeme v něm začít kormidlovat a plout si sami kam chceme? A jsme u toho – jak to udělat a půjde to i proti proudu?
Tři metry času a zabalit prosím
Jiná představa je ta, že čas se skládá jako pruh látky nebo papíru do harmoniky, ohýbá se a vrství se na sebe, takže je prostupný a přitom zachovává minulost i potenciální budoucnost. Ale pak – stačí si jen představit malé dírky mezi vrstvami a můžete se v čase provrtávat kamkoliv – jako červ? A je možné vědět nebo ovlivnit, jak dlouhé úseky se skládají na sebe? A je možné časoprostor trochu shrnout nebo zmačkat? Díky čtvrté dimenzi času je totiž časoprostor tvárný jako plastelína a to dovoluje velmi vzrušující představy.
Čas jako guma v praku
Čas pruží, říká se tomu dilatace času. Prakticky to znamená to, že čím rychleji se pohybujete, tak tím pomaleji pro vás čas plyne. Pro cestování dopředu v čase stačí teoreticky pohybovat se velmi rychle dopředu. Čím rychleji, tím víc „normální“ čas zůstává pozadu a o tím větší rozdíl se posouváte do budoucnosti. Fyzici to ověřili s dvojími superpřesnými atomovými hodinovými stroji. Jeden nechali na zemi a druhý cestoval v letadle, které vysokou rychlostí Zemi obletělo. Skutečně, po přistání byly hodiny z letadla „mladší“. A když už atomové superpřesné atomové hodiny budete mít, nenechte si ujít ještě jeden experiment – když je postavíte do různých nadmořských výšek, třeba jen půl metru nad sebe, bude čas těch nahoře také ubíhat rychleji. Tentokrát za to může hmota, čím blíže jste ke středu velmi hmotného objektu, tím pomaleji vám čas plyne.
Přírodní zákony nadržují světlu
Chcete cestovat časem do budoucnosti, budete stále zrychlovat, až se přiblížíte rychlosti světla. A co vám brání jí dosáhnout? Všudypřítomné fyzikální zákony. S rostoucí rychlostí roste vaše hmotnost a je tedy třeba větší množství energie na vaše další urychlování. Na hranici rychlosti světla byste dosáhli nekonečné hmotnosti a k vašemu urychlení by se v tom okamžiku spotřebovala nekonečná, takže věškerá vesmírná energie. Pokud byste byli hodně egoistický řidič, obrazně řečeno dosažením rychlosti 1 079 252 848,8 km/h byste v tom jedném okamžiku definitivně vybodovali celý vesmír. A ještě jinak – hypoteticky – abyste se v čase vraceli, museli byste rychlost světla překročit?
Nic nebrání tomu co není
Teoretický fyzik z Arizona State University, Paul Davies říká: “ Není nic, dokonce ani v Einsteinově obecné teorii relativity, co by vylučovalo cestování zpět do minulosti, ale mnoho vědců je hluboce znepokojeno, protože to vyvolává všechny možné paradoxy. “ Jedním z nich je známý paradox zabitého dědečka – pokud byste nevědomky a nechtěně při cestě do minulosti způsobili smrt vašeho dědečka, nenarodili byste se v budoucnosti a nemohli byste cestovat zpět. To je docela známý a scénáristicky výtěžný paradox, ale za chvilku vám nabídnu možnost jeho řešení. Podobně pracuje paradox napravené chyby – vrátím-li se do minulosti napravit chybu, nenastane v budoucnosti a nebudu mít důvod cestovat zpátky?
Nešťourejte vesmíru v pojistkách
Zdá se, že je dobře ošetřený princip kauzality – následnosti dějů – tak aby ho nikdo nemohl narušit. Slíbené řešení je v teorii paralelních vesmírů – když se vrátíte zpátky v čase a něco tam provedete, třeba způsobíte dědečkovu smrt, tak přehodíte výhybku a už se nedostanete do toho vesmíru, kde příčina nevznikla a naopak jste vznikli vy, ale do jiného. Dovedená k dokonalosti tahle představa znamená, že když se vracíte v čase, vracíte se do jiného vesmíru, ve kterém jste se už tenkrát objevili, protože v tom, kde jste tenkrát před svým narozením nebyli, byly částice vašeho těla ještě v někom jiném a nebyl by materiál
Energie menší než nic
Subatomární částice znají zkratku, kterou obejdou hranici rychlosti světla a vesmír se nezboří. Občas se přesunou z bodu A do bodu B, aniž by prošly prostorem mezi nimi, cestují kvantovým tunelem, tzv. červí dírou. „Červí díry jsou všude kolem nás, jen jsou příliš malé, vyskytují se v každém zákoutí prostoru a času,“ říká Stephen Hawking. Pro naše cestování v prostoru a čase je to o trochu složitější – musíte udržet červí díru tak zvětšenou (asi triliónkrát), aby se tam vešel cestovatel, musíte zvládnout gravitaci, třeba rotací, pak musíte zvládnout nestabilitu červích děr – hmotné těleso v blízkosti způsobí, že se zavřou… „Abychom dostali červí díru do konstrukce vesmírného času,“ vysvětluje teoretický fyzik Michio Kaku z City University v New Yorku, „potřebovali bychom energii odpovídající síle hvězdy nebo negativní energii, exotický objekt s energií menší než nic.“
Zbytky makarónů z dřívějších vesmírů
Další populární teorie pro cestováni v čase zahrnuje něco, čemu se říká vesmírné struny – rovné trubice energie, zbytky dřívějšího vesmíru. Pravděpodobně obsahují obrovské množství hmoty a proto mohou pokřivit okolní vesmírný čas. „Vesmírné struny jsou nejspíš přímé a nekonečné nebo vytvářejí smyčky,“ předpokládá J. Richard Gott, astrofyzik z Princetonské university. „Proto spíše připomínají špagety nebo makaróny.“ Přiblížení dvou takovýchto strun k sobě ohne vesmírný čas tak důrazně a s tak specifickým nastavením, že by pravděpodobně čistě teoreticky bylo možné využít tento jev pro cestování v čase. „Prakticky je to hodně vzdálené tomu, o co se my zatím můžeme pokoušet,“ konstatuje Gott, „jsme civilizace, která není schopna kontrolovat ani své vlastní zdroje energie přímo na planetě.“ Oproti teorii červích děr, která potřebuje exotický materiál se zápornou hustotou energie (látka, která váží méně než nic) má ovšem teorie strun výhodu, vystačí si s rychlostmi menšími než rychlost světla a hmotou s kladnou hustotou.
Model se zpátečkou
Cestovat časem do budoucnosti, i když ve zlomcích sekund dokážeme. Potíže jsou v opačném směru. „Když to shrnu, tak zkrátka cestovat časem do minulosti podle mého názoru nelze,“ konstatuje Stephen Hawking: „Kdyby se dalo nějakým způsobem vrátit do minulosti, tak by se kolem nás procházeli turisté z budoucnosti a já žádné nevidím.“ Jenže teorie červích děr i strun obsahuje předpoklad, že nemůžete přejít most, dokud není dostavěný, nemá oba propojené konce. Takže od chvíle, kdy bude stroj času postavený, se začnou objevovat temponauti – cestovatelé v čase – z budoucnosti. Nemohou se vydat někam, kde stroj času ještě neexistoval. Ale je opravdu jen málo pravděpodobné, že by v dohledné budoucnosti někdo postavil stroj času, který by měl zpátečku.
Jak dlouho trvá čas?
Podle Einsteina neexistuje univerzální čas, pro různé pozorovatele je různý. Seřizovat si hodinky na začátku akce je přesně vzato nesmysl, protože každému plyne čas jinak rychle.
Co umíme změřit? 1 pikosekunda (jedna trilióntina sekundy) je nejkratší časový úsek, který jsme schopni dnes změřit přesně. 2-4 nanosekundy (bilióntiny sekundy) váš počítač zpracovává softwarovou instrukci. 1 milisekunda (jedna tisícina sekundy) je nejkratší expoziční čas (1/1000), který zachytí každý lidský pohyb. Za 1 centisekundu projede výboj v podobě blesku z mraků do země. „Oka mžik“ je doslova vzato desetina sekundy. Jedna sekunda znamená přibližně jeden úder lidského srdce. Jednu minutu trvá delší reklamní spot. Na dvě minuty dokážete zadržet dech. Pět minut můžete stát na červenou. Po šedesáti minutách – jedné hodině – se většina lidí přestane soustředit na přednášce. 24 hodin, jeden den je přibližně doba jednoho otočení Země okolo její osy. Za 365,24 dní oběhne Země okolo Slunce. 50 tisíc let existuje druh Homo sapiens. 4,5 biliónů let existuje Země. A konečně před 10 až 15 bilióny let se ozval Velký třesk.
Je možné předvídat budoucnost?
Nemůžeme cestovat do minulosti, ale můžeme se tam podívat. Když stojíme asi dva a půl metru od zrcadla, vidíme se několik nanosekund v minulosti. (Pokud tedy máte dojem, že jste nějak zestárli, je to ve skutečnosti ještě horší.) Jsme schopni vidět i tzv. zbytkové záření – mikrovlnné fotony z dob počátků vesmíru, 13 miliard let staré a nahlédnout do zkušebny Velkého třesku. Jsme schopni vidět do budoucnosti? To je možné, ale všem věštcům teď zkomplikuji život dalším paradoxem. Představte si, že se díváte ulicí na její konec. Tam stojí dva lidé a něco dělají. Vy z tohoto místa a okamžiku vidíte, že se třeba chystají si předat dar. Když půjdete směrem k nim, buďto si ho předají nebo nastane cokoliv jiného – jednoho z nich vtáhne někdo do prudce brzdícího automobilu nebo začne pršet a oni půjdou najít kavárnu a na dárek zapomenou…chápete? I kdyby někdo dokázal skutečně vidět, co s vámi bude za deset let, během těch deseti let se tolikrát budete rozhodovat co a jak uděláte, že pohledem do stejného místa budoucnosti třeba za dalších pět let neuvidí totéž.
Setkali se australští aboriginci s temponauty?
Jakkoliv jsou vědci skeptičtí k možnosti cestovat do minulosti, jsou různé jevy, kterými se jim někteří lidé snaží dokázat, že už jsme se s cestovateli z budoucnosti mohli setkat. Na skalních malbách původních australským domorodců, aboriginců, při troše fantazie můžeme najít postavy jako vystřižené z dnešních prospektů cestovních kanceláří, postavy jakoby oblečené v šortkách nebo s fotoaparáty okolo krku. Austrálci ale znají ještě další zvláštnost – mají něco, co by se dalo v teorii strun považovat za druhou časovou dimenzi a čemu říkají snový čas. Pokud by reálný čas byl tedy čas ubíhající obvyklým způsobem podél struny, pak snový čas si můžeme představit jako oběh okolo ní, s tou zvláštností, že nepotřebujete opsat celých 360 stupňů a můžete se tak pohybovat v čase „zkratkou“ tam i zpět, podle toho kterým směrem strunu obkroužíte.
