Du hành thời gian

Du hành thời gian là một khái niệm cung cấp khả năng di chuyển giữa các điểm khác nhau trong thời gian (quá khứ hoặc tương lai).

Mặc dù ý tưởng này có vẻ huyền ảo và thường liên quan đến tiểu thuyết, một số bằng chứng khoa học chứng minh rằng du hành thời gian, với công nghệ thích hợp, có thể. Vì lý do này, một số nhà khoa học nổi tiếng đã giải quyết vấn đề này, chẳng hạn như Albert Einstein, Stephen Hawking, Carl Sagan, v.v.

Nguyên tắc cơ bản của du hành thời gian

Các nền tảng chính của du hành thời gian dựa trên Thuyết tương đối của Einstein, đại diện cho một cột mốc quan trọng trong vật lý hiện đại. Nói chung, Lý thuyết tương đối bao gồm một tập hợp các nghiên cứu chứng minh mối quan hệ phụ thuộc lẫn nhau giữa thời gian và không gian, cũng như hậu quả của mối quan hệ này.

Đối với Einstein, vũ trụ được sắp xếp trong một loại vải gọi là không-thời gian, được hình thành bởi ba chiều không gian (chiều rộng, chiều cao và chiều sâu) và chiều thời gian, đó là thời gian. Bất kỳ thiên thể nào "nặng" trong loại vải này, tạo thành một độ cong trong không-thời gian ảnh hưởng đến tất cả các cơ thể gần đó. Độ cong này chịu trách nhiệm cho các hiệu ứng khác nhau như trọng lực, chuyển động quay và do đó, sự khác biệt trong nhận thức về thời gian.

Độ cong hình thành trong không-thời gian bởi khối lượng của Trái đất gây ra các hiệu ứng hấp dẫn trên mặt trăng, dịch quanh Trái đất.

Einstein cũng hiểu rằng thời gian, cũng như tốc độ, không phải là một cường độ tuyệt đối mà là tương đối . Những kết luận này dựa trên các định luật của Newton, điều này hiểu rằng tốc độ di chuyển của cơ thể không bao giờ là tuyệt đối và phải luôn được phân tích thông qua một khung. Ví dụ, cùng một chuyến tàu có thể di chuyển với tốc độ 40 km / h so với khung dừng và chỉ ở tốc độ 20 km / h so với khung di chuyển cùng hướng với nó.

Khái niệm tương đối tương tự được sử dụng trong ví dụ phải được áp dụng cho tốc độ của Trái đất, mặt trời và toàn bộ dải Ngân hà.

Lý thuyết về du hành thời gian

Dựa trên các khái niệm về không-thời gian và thuyết tương đối, hãy xem các lý thuyết phổ biến nhất về khoa học du hành thời gian:

Sự giãn nở của thời gian

Sự giãn nở thời gian là một khái niệm được đưa vào trong Thuyết tương đối của Einstein, theo thời gian, cũng như vận tốc, không phải là tuyệt đối, mà là tương đối theo khuôn khổ được thông qua.

Sự giãn nở thời gian có thể xảy ra theo hai cách: thông qua sự chênh lệch tốc độ giữa hai người quan sát hoặc sự khác biệt của ảnh hưởng hấp dẫn ảnh hưởng đến mỗi người trong số họ (sự giãn nở thời gian hấp dẫn).

Sự giãn nở của thời gian bằng vận tốc

Sự giãn nở của thời gian bằng vận tốc (hay chỉ là sự giãn nở của thời gian) là một lý thuyết dự đoán khả năng du hành trong tương lai nếu loài người có phương tiện để du hành trong không gian với tốc độ gần hơn với ánh sáng.

Đối với nhà vật lý James Clerk Maxwell, tốc độ ánh sáng hoàn toàn giống nhau (khoảng 300.000.000 m / s) bất kể khung được chấp nhận. Ý tưởng này, xung đột trực tiếp với Định luật Newton, sẽ ngụ ý trong kịch bản sau đây: một người quan sát đứng yên và một người quan sát chuyển động sẽ thấy ánh sáng đến từ điểm A đến điểm B cùng một lúc mà không có bất kỳ sự tương đối nào.

Kết luận của Einstein là cách duy nhất hai luật cùng tồn tại nếu thời gian trôi chậm lại đối với người quan sát đang chuyển động, làm nảy sinh khái niệm giãn nở thời gian.

Lý thuyết đã chứng minh rằng một vật thể di chuyển trong không gian càng nhanh thì nó càng di chuyển chậm theo thời gian. Ý tưởng này đã được chứng minh thông qua các thí nghiệm tại Trạm vũ trụ quốc tế (ISS ), nơi lưu ý rằng sau 6 tháng, đồng hồ trên tàu di chuyển chậm hơn 0, 007 giây so với đồng hồ trong Trái đất.

Dựa trên bằng chứng này, có thể nói rằng ngay cả ở quy mô rất nhỏ, các phi hành gia trở về từ Trạm vũ trụ quốc tế đến Trái đất sau 6 tháng đã đi 0, 007 giây trong tương lai.

Trạm vũ trụ quốc tế, trên quỹ đạo từ năm 1998.

Sự khác biệt về thời gian trôi qua được cho là tăng lên khi tốc độ của một cơ thể tiến gần đến tốc độ ánh sáng. Giả thuyết này thường được minh họa qua Nghịch lý của Twins (hay Nghịch lý của Langevin), bao gồm một thí nghiệm tinh thần trong đó một người đàn ông vẫn ở trong không gian trong một tàu vũ trụ di chuyển nhanh. Khi anh trở về Trái đất, anh trai sinh đôi của anh đã già đi hàng chục tuổi, trong khi bản thân anh hầu như không già đi.

Sự giãn nở thời gian hấp dẫn

Sự giãn nở thời gian hấp dẫn là một lý thuyết có thể thấy trước khả năng du hành trong tương lai nếu loài người có phương tiện để di chuyển đến các hành tinh có lực hấp dẫn vượt trội hơn nhiều so với Trái đất.

Sự giãn nở hấp dẫn xảy ra thông qua ảnh hưởng tác động lên một người quan sát bởi một thiên thể có khối lượng lớn. Thiên thể càng lớn, độ cong trong không-thời gian càng lớn và do đó ảnh hưởng của lực hấp dẫn xung quanh nó càng lớn. Nói cách khác, thời gian trôi chậm hơn nơi trọng lực mạnh hơn.

Thời gian sẽ trôi chậm hơn trên đồng hồ gần Trái đất nhất so với đồng hồ cách xa.

Dựa trên sự giãn nở hấp dẫn, thời gian sẽ được giảm tốc đến một người quan sát gần trường hấp dẫn hơn so với người quan sát khác ở một điểm xa nhất. Giả thuyết này đã được chứng minh bởi các đồng hồ nguyên tử được đặt trên các vệ tinh nằm ở các độ cao khác nhau. Cuối cùng, các đồng hồ bắt đầu phân kỳ, mặc dù tính bằng nano giây.

Cơ sở của sự khác biệt trong thời gian trôi qua giữa các đồng hồ. Do độ cong giữa C và D, ánh sáng mất nhiều thời gian hơn để đạt được từ điểm này đến điểm khác.

Người ta tin rằng nếu có thể du hành đến một hành tinh có ảnh hưởng lực hấp dẫn vượt xa Trái đất và quay trở lại, du khách sẽ du hành vào tương lai vì thời gian sẽ trôi nhanh hơn trên Trái đất.

Lỗ giun

Lỗ giun đất là hiện tượng giả thuyết bao gồm các đường hầm kết nối các điểm khác nhau của không gian-thời gian. Mặc dù cực kỳ không khả thi, nhưng Thuyết tương đối cho rằng sự tồn tại của các lỗ giun đất có thể thay thế, nghĩa là, những người có điều kiện phải di chuyển từ bên này sang bên kia.

Về lý thuyết, lỗ sâu đục sẽ hoạt động không chỉ như các phím tắt đến các điểm khác trong không gian, mà còn đến các điểm khác theo thời gian, bao gồm cả quá khứ.

Đại diện trực quan của một lỗ sâu đục. Người ta tin vào sự tồn tại của các lỗ sâu đục có đầu ra nằm trong cùng một vũ trụ và tại các thời điểm khác nhau.

Dây vũ trụ

Theo nhà vật lý thiên văn J. Richard Gott, dây vũ trụ là loài ống năng lượng trải dài trong mọi không gian, giống như các vết nứt. Hiện tượng này là giả thuyết và được coi là một khiếm khuyết tôpô xảy ra trong quá trình hình thành vũ trụ.

Biểu diễn trực quan của các hợp âm vũ trụ, về mặt lý thuyết có mặt trong mọi không-thời gian.

Gott tin rằng các chuỗi vũ trụ sẽ mỏng hơn một nguyên tử và giống như các lỗ đen, sẽ có khối lượng tập trung khổng lồ, dẫn đến một trường hấp dẫn cực kỳ mạnh có khả năng làm biến dạng không thời gian.

Về lý thuyết, sự biến dạng được tạo ra bởi hai chuỗi vũ trụ gần đó (hoặc một chuỗi vũ trụ kéo dài gần một lỗ đen) sẽ gây ra một tác động có khả năng nhân đôi thời gian không gian, tạo thành một đường cong thời gian khép kín mà qua đó một vật thể có thể xuất hiện trở lại trong bất kỳ điểm trong thời gian, bao gồm cả quá khứ.