Home » Articole » RO » Știință » Fizica » Teoria relativității » Conjectura privind protecția cronologiei

Conjectura privind protecția cronologiei

Gaură de vierme
Sursa https://en.wikipedia.org/wiki/File:Lorentzian_Wormhole.svg

(Gaură de vierme)

Conjectura privind protecția cronologiei este o presupunere propusă inițial de Stephen Hawking, care spune că legile fizicii sunt de natură să prevină călătoria în timp pe toate scările cu excepția celor submicroscopice. Permisibilitatea călătoriei în timp este reprezentată matematic de existența curbelor închise temporale în unele soluții exacte ale relativității generale. Conceptul de protecție a cronologiei ar trebui să fie distins de cenzura cronologică în care fiecare curbă închisă trece printr-un orizont al evenimentului, ceea ce ar putea împiedica observarea de către un observator a încălcării cauzale (cunoscută și sub denumirea de încălcarea cronologiei).

Într-o lucrare din 1992, Hawking folosește dispozitivul metaforic al unei „agenții de protecție a cronologiei” ca o personificare a aspectelor fizicii care fac imposibilă călătoria în timp la scări macroscopice, evitând astfel paradoxurile temporale. El spune:

”Se pare că există o Agenție de Protecție a Cronologiei care împiedică apariția curbelor închise în timp și face astfel universul sigur pentru istorici.”

Ideea Agenției de Protecție a Cronologiei pare a fi extrasă din conceptul Patrula timpului sau Poliția timpului, care a fost folosit în numeroase lucrări științifico-fantastice, cum ar fi seria lui Poul Anderson de povestiri Time Patrol sau romanul lui Isaac Asimov The End of Eternity, sau Doctor Who. „Cazul de protecție a cronologiei” de Paul Levinson, vorbește un univers care merge atât de departe încât omoară pe toți oamenii de știință care sunt aproape de a inventa orice mijloace de călătorie în timp.

Relativitatea generală și corecții cuantice

Au fost sugerate multe încercări de a genera scenarii pentru curbe închise în timp, iar teoria relativității generale le permite în anumite circumstanțe. Unele soluții teoretice în relativitatea generală care conțin curbe închise în timp ar necesita un univers infinit cu anumite trăsături pe care universul nostru nu pare să le aibă, cum ar fi rotația universală a metricii Gödel, sau cilindrul rotativ de lungime infinită cunoscut sub numele de cilindru Tipler. Cu toate acestea, unele soluții permit crearea unor curbe închise temporale într-o regiune delimitată de spațiu, cu orizontul Cauchy fiind granița dintre regiunea spațiu-timpului în care curbele închise în timp pot exista și restul spațiu-timpului în care nu pot. Una dintre primele soluții de călătorie limitate a fost construită dintr-o gaură de vierme traversabilă, bazată pe ideea de a lua una dintre cele două „guri” ale găurii de vierme pe o călătorie dus-întors la viteză relativistă pentru a crea o diferență de timp între ea și cealaltă gură.

Relativitatea generală nu include efectele cuantice în ea, și o integrare deplină a relativității generale și a mecanicii cuantice ar necesita o teorie a gravitației cuantice, dar există o metodă aproximativă de modelare a câmpurilor cuantice în spațiul curbat al relativității generale, cunoscut sub numele de gravitația semiclasică. Încercările inițiale de a aplica gravitația semiclasică mașinii timpului cu gaură de vierme traversabilă au indicat că, exact în momentul în care gaura de vierme ar permite la început curbele închise în timp, se vor forma fluctuații de vid cuantice și vor conduce densitatea energetică la infinit în regiunea găurilor de vierme. Aceasta se întâmplă atunci când cele două guri de găuri de vierme, numite A și B, au fost deplasate astfel încât să devină posibil ca o particulă sau o undă să se deplaseze la viteza luminii pentru a intra în gura B la un moment dat T2 și a ieși prin gura A la o dată mai devreme T1, apoi călătorește înapoi spre gura B prin spațiul obișnuit și ajunge la gura A în același timp T2 când a intrat în B pe bucla anterioară; în acest fel, aceeași particulă sau undă poate face un număr potențial infinit de bucle prin aceleași regiuni de spațiu, acumulată pe ea însăși. Calculele au arătat că acest efect nu ar avea loc pentru un fascicul obișnuit de radiații, deoarece ar fi „defocalizat” de gaura de vierme, astfel încât cea mai mare parte a fasciculului care iese din gura A să se răspândească și să lipsească în gura B. Dar când calculul a fost făcut pentru fluctuațiiîn vid a fost descoperit că se vor reorienta spontan în călătoria dintre gură, indicând faptul că efectul de acumulare ar putea deveni suficient de mare pentru a distruge gaura de vierme în acest caz.

Incertitudinea cu privire la această concluzie a rămas, deoarece calculele semiclasice au indicat că acumularea ar conduce numai densitatea energetică la infinit pentru un moment infinitezimal de timp, după care densitatea energiei ar dispărea. Dar gravitația semiclasică este considerată nesigură pentru densitățile mari de energie sau perioade scurte de timp care ajung la scara Planck; la aceste scale, este necesară o teorie completă a gravitației cuantice pentru predicții exacte. Deci, rămâne nesigur dacă efectele cuantice-gravitaționale ar putea împiedica creșterea densității energetice suficient de mari pentru a distruge gaura de vierme. Stephen Hawking a presupus că nu numai că acumulația fluctuațiilor de vid va reuși să distrugă gaura de vierme în gravitația cuantică, ci și că legile fizicii vor împiedica formarea vreunui tip de mașină de timp; aceasta este ipoteza de protecție a cronologiei.

Lucrările ulterioare cu gravitația semiclasică au oferit exemple de spațiu-timp cu curbe închise în timp, unde densitatea energetică datorată fluctuațiilor de vid nu se apropie de infinit în regiunea spațiu-timpului în afara orizontului Cauchy. Cu toate acestea, în 1997, s-a găsit o dovadă generală care demonstrează că, în funcție de gravitația semiclasică, energia câmpului cuantic (mai precis, valoarea așteptărilor tensorului cuantic stres-energie) trebuie să fie întotdeauna infinită sau nedefinită chiar pe orizont. Ambele cazuri indică faptul că metodele semiclastice devin nesigure la orizont, iar efectele gravitației cuantice ar fi importante acolo, în conformitate cu posibilitatea ca astfel de efecte să intervină întotdeauna pentru a preveni formarea mașinilor timpului.

O hotărâre teoretică definită privind statutul ipotezei de protecție a cronologiei ar necesita o teorie completă a gravitației cuantice, spre deosebire de metodele semiclasice (există și unele argumente din teoria corzilor care par să susțină protecția cronologică, dar teoria corzilor nu este încă o teorie completă de gravitație cuantică). Observarea experimentală a curbelor închise în timp ar demonstra, bineînțeles, această presupunere a fi falsă, însă, dacă fizicienii ar avea o teorie a gravitației cuantice ale cărei previziuni au fost bine confirmate în alte domenii, acest lucru le-ar oferi un grad semnificativ de încredere în predicțiile teoriei despre posibilitatea sau imposibilitatea călătoriei în timp.

Alte propuneri care permit o călătorie înapoi în timp, dar care împiedică paradoxurile timpului, cum ar fi principiul de consecvență al lui Novikov, care ar asigura coerența cronologică sau ideea că un călător timp este dus în un univers paralel, în timp ce cronologia sa originală rămâne intactă, nu se califică drept „protecție cronologică”.

Lasă un răspuns

Adresa ta de email nu va fi publicată. Câmpurile obligatorii sunt marcate cu *