Všetko nie je také jednoduché
Predstavte si, že máte na tvári rozbité vajíčko, a to nie je reč. Pokus o žonglovanie s vajcami spôsobil, že jeden z nich padol a lámal sa na hlave, a teraz musíte ísť do sprchy a prezliecť sa.
Nebolo by však ľahšie vrátiť čas späť o minútu? Nakoniec sa vajíčko zlomilo za pár sekúnd - prečo nemôžete urobiť to isté, práve naopak? Stačí dať škrupinu späť dokopy, hodiť do bieleho a žĺtka - a to je všetko. Mali by ste čistú tvár, čisté oblečenie a žiadne žĺtky vo vlasoch.
Znie to smiešne - ale prečo? Prečo nemôžem vrátiť túto akciu? V skutočnosti v tom nie je nič nemožné. Neexistuje žiadny prírodný zákon, ktorý by to zakazoval.
Fyzici navyše tvrdia, že každý okamih, ktorý sa vyskytuje v každodennom živote, sa môže kedykoľvek v opačnom poradí. Tak prečo nie „prelomiť“vajíčka, „spáliť“zápas, alebo dokonca „premiestniť“nohu späť?
Prečo sa tieto veci nestávajú každý deň? Prečo sa budúcnosť vôbec líši od minulosti? Táto otázka vyzerá celkom jednoducho, ale na jej zodpovedanie sa musíte vrátiť k zrodeniu vesmíru, vrátiť sa k atómovému svetu a dosiahnuť hranice fyziky.
Rovnako ako mnoho príbehov vo svete fyziky, aj tento sa datuje od veľkého fyzika Isaaca Newtona. Démonický mor zhltol Británii v roku 1666 a ona prinútila Newtona opustiť Cambridge University a ísť domov k svojej matke, ktorá žila na vidieku v Lincolnshire. Tam sa Newton nudil a po izolácii od vonkajšieho sveta nastúpil do fyziky.
Objavil tri zákony pohybu, vrátane slávneho maxima, že každá akcia má svoj vlastný odpor. Prišiel tiež s vysvetlením, prečo funguje gravitácia.
Propagačné video:
Newtonove zákony sú neuveriteľne efektívne pri popisovaní sveta okolo nás. Môžu vysvetliť veľa javov, od pádu jabĺk zo stromov po to, prečo sa Zem otáča okolo Slnka.
Majú však zvláštnu vlastnosť - fungujú rovnako a naopak. Ak sa vajíčko zlomí, Newtonove zákony hovoria, že sa môže vrátiť do pôvodného stavu. Je zrejmé, že to nie je správne, ale prakticky každá teória, ktorú vedci od Newtonu vyvinuli, má presne ten istý problém.
Fyzikálne zákony jednoducho nezohľadňujú, ako čas plynie - dopredu alebo dozadu. Záleží im na tom, rovnako ako informácie o tom, či píšete pravou rukou alebo ľavou stranou. Ale určite vám záleží!
Pokiaľ viete, čas má šípku, ktorá ukazuje jeho smer, a vždy stojí pred budúcnosťou. Môžete kombinovať východ a západ, ale nikdy sa nebudete miešať včera a zajtra. Základné fyzikálne zákony však nerozlišujú medzi minulosťou a budúcnosťou.
Prvým človekom, ktorý vážne čelil tomuto problému, bol rakúsky fyzik Ludwig Boltzmann, ktorý žil v druhej polovici 19. storočia. V tých dňoch boli všetky myšlienky, ktoré sú teraz akceptované ako axióma, kontroverzné.
Najmä fyzici neboli takí presvedčení, ako sú dnes, že všetko na svete je vyrobené z častíc nazývaných atómy. Podľa názoru väčšiny fyzikov myšlienku atómov nebolo možné dokázať, ani ju nebolo možné overiť praktickými metódami.
Boltzmann bol presvedčený, že atómy skutočne existujú, a tak využil túto myšlienku na vysvetlenie všetkých každodenných vecí, ako je plameň ohňa, práca pľúc a tiež prečo sa čaj ochladzuje, keď naň vyhodíte. Myslel si, že dokáže pochopiť všetky tieto veci pomocou koncepcie, ktorá bola mu tak blízka - teórie atómov.
Boltzmannovo dielo zapôsobilo na niektorých fyzikov, väčšina ho však odmietla. Vedecké spoločenstvo ho čoskoro vyradilo za svoje myšlienky.
Bol to však on, kto ukázal, ako atómy súvisia s povahou času. V tých dňoch sa objavila teória termodynamiky, ktorá popisuje, ako sa teplo chová. Boltzmannovi oponenti trvali na tom, že povahu tepla nemožno opísať; povedali, že teplo je iba teplo.
Boltzmann sa rozhodol dokázať, že sa mýli, a teplo je spôsobené chaotickým pohybom atómov. Mal pravdu, ale celý život musel obhajovať svoj názor.
Boltzmann sa začal snažiť vysvetliť niečo zvláštne - „entropiu“. Podľa termodynamických zákonov má všetko na svete určité množstvo entropie a keď sa s týmto objektom niečo stane, entropia sa zvyšuje.
Napríklad, ak dáte kocky ľadu do pohára vody, topia sa a entropia v pohári stúpne. A rast entropie sa líši od všetkého vo fyzike - proces sa pohybuje jedným smerom. Fyzici sa už dlho pýtajú, či je časový priebeh určený zvýšením entropie.
Ako asi viete, Boltzmann bol prvým, kto túto otázku nastolil, ale potom mnoho ďalších vedcov začalo tento problém študovať. V dôsledku toho sa ukázalo, že čas môže potenciálne prúdiť opačným smerom - ale iba ak sa zníži entropia, čo je jednoducho nemožné.
Ak však čas môže prúdiť opačným smerom, je možné postaviť stroj času. V roku 2009 hostil britský fyzik S. Hawking párty pre cestujúcich na čas - trik bol v tom, že o rok neskôr rozoslal pozvánky na párty (žiaden z hostí sa neobjavil).
Cestovanie späť v čase je preto pravdepodobne nemožné. Aj keď táto možnosť existovala, Hawking a iní tvrdia, že sa nikdy nemôžete dostať do bodu v čase až do času, keď bol postavený váš stroj času.
Ale cesta do budúcnosti? Toto je iný príbeh. Každý z nás, cestujúci v čase, samozrejme preteká v prúde času z minulosti do budúcnosti rýchlosťou jednej hodiny za hodinu. Ale ako rieka tok času tečie pri rôznych rýchlostiach na rôznych miestach. Moderná veda ponúka niekoľko spôsobov, ako priblížiť budúcnosť. Tu je zhrnutie ich podstaty.
Najjednoduchším a najpraktickejším spôsobom, ako sa dostať do ďalekej budúcnosti, je postupovať veľmi rýchlo. Podľa Einsteinovej teórie relativity, keď cestujete rýchlosťou blízkou rýchlosti svetla, čas sa vo vzťahu k vonkajšiemu svetu spomaľuje.
Nejde iba o hypotézu alebo experiment s myšlienkami, ale o výsledok merania. S pomocou dvoch identických atómových hodín (niektoré lietali v prúdovej rovine, iné zostali nehybné na Zemi), fyzici dokázali, že lietajúce hodiny sa vďaka rýchlosti otáčajú pomalšie.
V prípade lietadla je účinok minimálny. Ale ak by ste boli na palube kozmickej lode cestujúcej rýchlosťou 90% rýchlosti svetla, čas by prešiel 2,6 krát pomalšie ako na Zemi. A čím bližšie sa vaša rýchlosť blíži rýchlosti svetla, tým extrémnejšia je časová cesta.
Najvyššia rýchlosť dosiahnutá vďaka ľudskej technológii sa môže nazývať rýchlosť, ktorou protóny prechádzajú okolo Large Hadron Collider - 99,9999991% rýchlosti svetla. Použitím teórie relativity je možné vypočítať, že jedna sekunda pre protón je ekvivalentná 27 777 778 sekundám alebo v praxi 11 mesiacov pre nás.
Fyzici častíc prekvapivo pri riešení rozpadajúcich sa častíc berú do úvahy spomalenie. V laboratóriu sa častice miónu zvyčajne rozpadnú za 2,2 mikrosekundy. Ale rýchlo sa pohybujúce mióny, ktoré vznikajú, keď kozmické lúče dosiahnu hornú atmosféru, sa 10-krát dlhšie rozkladajú.
Nasledujúca metóda je inšpirovaná aj prácou Einsteina. Podľa jeho teórie všeobecnej relativity platí, že čím viac cítite gravitáciu, tým pomalší čas sa pohybuje. Napríklad, keď sa priblížite k stredu Zeme, gravitačná sila sa zvýši. Čas plynie pomalšie ako vaše nohy.
Tento účinok sa opäť zmeral. V roku 2010 umiestnili fyzici na Americký národný inštitút pre normy a technológie dva atómové hodiny na policiach, jeden o 33 cm vyšší ako druhý, a zmerali rozdiel v rýchlosti ich tikania. Hodiny na polici pod nimi tikali pomalšie, pretože boli viac vystavené gravitácii.
Aby sme boli v ďalekej budúcnosti, potrebujeme iba miesto s mimoriadne silnou gravitáciou, ako je čierna diera. Čím bližšie sa dostanete k hranici, tým pomalší čas sa pohybuje - je to však riskantné, pretože prekročením hranice sa už nikdy nemôžete vrátiť. V žiadnom prípade nie je účinok taký silný, takže výlet pravdepodobne nestojí za to.
Povedzme, že máte technológiu cestovania na veľké vzdialenosti, aby ste sa dostali k čiernej diere (najbližšia je vzdialená asi 3000 svetelných rokov). Počas samotného cestovania sa čas spomalí oveľa viac ako pri cestovaní samotnou čiernou dierou.
(Situácia opísaná v medzihviezdi, kde jedna hodina na planéte v blízkosti čiernej diery predstavuje sedem rokov na Zemi, je pre náš vesmír príliš extrémna a úplne nemožná, hovorí vedecký poradca filmu Kip Thorne.)
Snáď najúžasnejšia vec je, že systémy GPS musia pri svojej práci brať do úvahy účinky dilatácie času (tak kvôli rýchlosti satelitov, ako aj gravitácii, ktorá na ne pôsobí). Bez týchto opráv nebude GPS v telefóne schopný zistiť vašu polohu na Zemi ani v okruhu niekoľkých kilometrov.
Ďalšou možnosťou, ako cestovať do budúcnosti, je spomaliť vnímanie času spomalením alebo zastavením životných procesov vášho tela a potom ich reštartovať.
Bakteriálne spóry môžu žiť milióny rokov v pozastavenej animácii, kým sa opäť nespustí správna teplota, vlhkosť a potravinové podmienky. Niektoré cicavce, ako sú medvede a veveričky, môžu počas hibernácie spomaliť ich metabolizmus, čo výrazne znižuje potrebu kyslíka a potravy v ich bunkách. Budú ľudia niekedy schopní urobiť to isté?
Hoci úplné zastavenie metabolizmu tela ešte nie je predmetom modernej vedy, niektorí vedci sa snažia dosiahnuť účinok krátkodobého „hibernácie“trvajúceho niekoľko hodín. Môže to byť dosť času na to, aby sa osobe pomohlo prežiť, napríklad počas zástavy srdca, predtým, ako sa dá vziať do nemocnice.
Ďalšia metóda, ktorá privádza telo do hypotermickej „hibernácie“- nahrádzania krvi studeným soľným roztokom - funguje u ošípaných av súčasnosti prechádza klinickými skúškami u ľudí v Pittsburghu.
Všeobecná relativita tiež umožňuje rýchlu cestu tunelmi v časovom priestore, čo by mohlo pomôcť prekonať vzdialenosti miliárd svetelných rokov alebo jednoducho iné časy.
Mnoho fyzikov, vrátane S. Hawkinga, verí, že časopriestorové tunely, ktoré sa neustále objavujú na rôznych miestach kvantovej škrupiny, majú oveľa menšiu veľkosť ako atómy.
Trik je chytiť jeden a zväčšiť ho do ľudských rozmerov - čin, ktorý bude vyžadovať obrovské množstvo energie, ale môže byť možný iba teoreticky.
Pokusy dokázať takúto metódu zlyhali, nakoniec kvôli nekompatibilite medzi všeobecnou relativitou a kvantovou mechanikou.
Na základe materiálov z časopisu „Neznámy“