Ovládání času - technologie a metody (4)

Vzdát se kauzality

Jiným přístupem je přijmout speciální relativitu, ale postulovat, že mechanismy umožněné obecnou relativitou (např. červí díry) dovolí cestování mezi dvěma body bez procházení meziprostorem.

Zatímco toto obchází problém nekonečné akcelerace, stále to bude vést k uzavřeným křivkám časové povahy (tj. cestování v čase) a porušení kauzality. Kauzalita není vyžadována ani speciální ani obecnou relativitou, ale přesto je všeobecně považována za základní vlastnost vesmíru, které se nelze racionálně zbavit. Z toho důvodu většina fyziků očekává (nebo možná doufá), že účinky kvantové gravitace této možnosti zabrání.

Alternativou je předpokládat, že zatímco cestování v čase je možné, nikdy nevede k paradoxům; to je Novikovův princip sebekonzistence.

Je důležité poznamenat, že v obecné relativitě je možné, aby se objekty vzdalovaly rychleji než světlo díky rozpínání vesmíru, při nějakém rozumném výběru kosmologických koordinátorů.

Rozumí se, že je to díky rozpínání vesmíru mezi objekty, a obecná relativita stále omezuje speciální relativitu v „místním“ smyslu. Což znamená, že dva objekty míjející se navzájem v malém lokálním prostoru prostoročasu nemohou mít relativní rychlost vyšší než c, a budou se pohybovat pomaleji než světelný paprsek prostupující touto oblastí.

Vzdát se (absolutní) relativity

Díky silné empirické podpoře speciální relativity, musí být jakékoliv její změny nevyhnutelně docela důmyslné a těžce změřitelné.

Nejznámějším pokusem je dvojitá speciální teorie relativity, která navrhuje, že Planckova délka je stejná ve všech vztažných soustavách a je spojována s prací Giovanniho Amelino-Camelia a João Magueija.

Jedním důsledkem této teorie je proměnlivá rychlost světla, kde by se rychlost fotonu měnila spolu s energií, a některé částice s nulovou hmotností by eventuelně mohly cestovat rychleji než c. Avšak, i když je tato teorie přesná, je stále velmi nejasné, zda by dovolovala přenos informací a zdá se, že v žádném případě nedovoluje, aby hodnotu c překonaly hmotné částice.

Existují spekulativní teorie, které tvrdí, že setrvačnost je způsobena kolektivní hmotností vesmíru (např. Machův princip), což naznačuje, že konvenční metody měření přírodních zákonů mohou preferovat klidovou soustavu vesmíru.

Pokud by to bylo potvrzeno, vyplývalo by z toho, že speciální relativita je přiblížením k obecnější teorii, ale protože by patřičné porovnání (dle definice) bylo mimo pozorovatelný vesmír, je obtížné představit si (a tím méně vytvořit) pokusy, které by tuto hypotézu otestovaly.

Nefyzické světy

Velmi populární možností je předpokládat existenci nějakého jiného světa (většinou zvaného hyperprostor, podprostor či „slipspace“), který je z tohoto vesmíru přístupný. V tomto jiném světě jsou zákony relativity obvykle porušovány, pokřiveny, nebo neexistují vůbec, což umožňuje rychlý přesun mezi vzdálenými body v tomto vesmíru, někdy s odlišnostmi ve zrychlení – což znamená, že nevyžadují tolik energie nebo dynamický tlak pro rychlejší pohyb.

K dosažení rychlého přesunu mezi body v hyperprostoru/podprostoru se často předpokládá, že speciální relativita v tomto jiném světě neplatí, nebo že rychlost světla je vyšší. Dalším řešením je navrhnout, že vzdálené body v obyčejném vesmíru se shodují s body, které jsou v hyperprostoru blíže u sebe.

Tato metoda cestování rychlostí přesahující rychlost světla neodpovídá ničemu, co je v hlavním proudu fyziky vážně navrhováno.

Deformace prostoročasu

Ačkoliv teorie speciální relativity zakazuje, aby objekty měly relativní rychlost vyšší než je rychlost světla, a obecná relativita se v lokálním smyslu redukuje na speciální relativitu (v malých oblastech prostoročasu, kde je zakřivení zanedbatelné), dovoluje obecná relativita, že se vesmír mezi vzdálenými objekty rozpíná tak, že mají „rychlost unášení“, která převyšuje rychlost světla. Má se zato, že galaxie, které jsou dnes od nás vzdálené více než asi 14 miliard světelných let, mají rychlost unášení větší, než je rychlost světla.

Miguel Alcubierre teoretizoval, že by bylo možné vytvořit Alcubierrův pohon, při kterém by byla loď uzavřena ve „warpové bublině“, kde se vesmír před bublinou rychle smršťuje a za bublinou se rychle rozpíná. Výsledkem je, že bublina může dosáhnout vzdálené destinace mnohem rychleji než světelný paprsek pohybující se mimo bublinu, ale přitom se objekty uvnitř bubliny lokálně nepohybují rychleji než světlo.

Zdá se však, že několik námitek vznesených proti Alcubierrovu pohonu vylučuje možnost jeho vlastního použití v praxi. Jinou možností předpovídanou obecnou relativitou je příčná červí díra, která by mohla vytvořit zkratku mezi vzdálenými body ve vesmíru.

Stejně jako u Alcubierrova pohonu by nebyl pohyb skrz červí díru lokálně rychlejší než světlo, které cestuje skrz červí díru po boku cestovatelů, ale byli by schopni dosáhnout své destinace (a vrátit se na výchozí pozici) rychleji než světlo pohybující se mimo červí díru.

Dr. Gerald Cleaver, docent fyziky na Baylor University a Richard Obousy, postgraduální student Baylor, teorizují, že manipulací mimoprostorovými dimenzemi teorie strun okolo kosmické lodi s nesmírně velkým množstvím energie by se vytvořila „bublina“, která by mohla způsobit, že by loď cestovala rychleji než světlo. Fyzici se domnívají, že manipulace s desátou mimoprostorovou dimenzí by pozměnila temnou energii ve třech velkých mimoprostorových dimenzích: výška, šířka a délka.

Cleaver říká, že pozitivní temná energie je v současnosti zodpovědná za zrychlování rozpínání našeho vesmíru.

Heimova teorie

V roce 1977 teoretizovala kontroverzní práce o Heimově teorii, že by mohlo být možné cestovat rychleji než světlo použitím magnetických polí k proniknutí do vesmíru vyšších dimenzí. V lednu 2006 upoutala tato práce pozornost médií.

Vzhledem k mnoha nepodloženým domněnkám v této práci, bylo pouze málo seriózních pokusů provést další experimenty.

Kvantový prostor a čas

Podle Planckovy délky může v tomto vesmíru existovat minimální množství „prostoru“ (1,616x10-35 metrů).

Tento limit lze použít k určení minimálního časového kvantování 5,391x10-44 sekund, což odpovídá paprsku světla s vlnovou délkou blížící se Planckově délce. To znamená, že je zde fyzikální limit toho, jak moc modrého posunu může světelný paprsek snést. Podle obecné relativity žádné omezení tohoto posunu neexistuje, a nekonečně malý vesmír existovat může. Ale podle běžně přijímané kvantové teorie, tato omezení existují.

To je přesně to, co se děje směrem ke středu černé díry; když se příchozí světlo blíží do oblasti diskontinuity v našem vesmíru, stává se z něj modrý posun. Argument: jestliže je černá díra s konečnou hmotností schopná vytvořit takovouto diskontinuitu ve struktuře prostoru a času, proč by nemohli být lidé schopni udělat totéž použitím konečného množství energie a akcelerace?

(Podle obecné relativity jsou deformace prostoročasu způsobené gravitací v zásadě stejné jako deformace prostoročasu způsobené pouhou akcelerací vaší vztažné soustavy).

Tachyony

Zatímco je v teorii speciální relativity nemožné zrychlit objekt na rychlost světla, nebo to, aby se hmotný objekt pohyboval rychlostí světla, není vyloučené, aby existoval objekt, který by se vždy pohyboval rychlostí větší, než je rychlost světla.

Hypotetické elementární částice s touto vlastností se nazývají tachyony. Jejich existence nebyla ani potvrzena, ale ani vyvrácena. Ale i přesto ukazují pokusy jejich kvantování, že je nelze použít pro komunikaci přesahující rychlost světla.

Fyzikové někdy berou v potaz existenci matematických struktur podobných tachyonům, které vyplývají z teoretických modelů a teorií jako znaky inkonsistence nebo toho, že tato teorie potřebuje ještě doladit.

Obecná relativita

Obecná relativita byla vyvinuta po speciální relativitě, aby zahrnula koncepty typu gravitace.

Zachovává zásadu, že žádný objekt nemůže akcelerovat na rychlost světla ve vztažné soustavě jakéhokoliv shodného pozorovatele. Dovoluje však deformace prostoročasu, které dovolují, aby se objekt z pohledu vzdáleného pozorovatele pohyboval rychleji než světlo. Jednou takovouto deformací je Alcubierrův pohon, na který lze pohlížet tak, že v prostoročasu vytváří vlnění, které s sebou nese i objekt.

Jiným možným systémem je červí díra, která jakoby zkratkou spojuje dvě vzdálená místa. Obě deformace by musely vytvořit velmi velké zakřivení ve vysoce lokalizované oblasti prostoročasu a jejich gravitační pole by byla enormní. K neutralizaci nestálého charakteru a zabránění tomu, aby deformace zkolabovala svou vlastní „vahou“, by bylo zapotřebí použít hypotetickou exotickou hmotu či negativní energii.

Obecná relativita také souhlasí s tím, že jakákoliv technologie cestování rychlejší než světlo by se také dala použít pro cestování v čase. To však vyvolává problémy s kauzalitou. Mnozí fyzici se domnívají, že výše uvedené jevy jsou ve skutečnosti nemožné, a že budoucí teorie gravitace je budou vylučovat.

Jedna z teorií uvádí, že stálé červí díry jsou možné, avšak jakýkoliv pokus použít síť červích děr k porušení kauzality by měl za následek jejich rozpad. V teorii strun argumentovali Eric Gimon a Petr Hořava, že v supersymetrickém pětidimenzionálním Gödelově vesmíru kvantové korekce na obecnou teorii relativity účinně odřízly oblasti prostoročasu s uzavřenými, kauzalitu porušujícími křivkami časové povahy.

Zejména v kvantové teorii se nachází „supertrubice“, která protíná vesmír takovým způsobem, že uzavřená křivka časové povahy prochází každým bodem, ale ve vnitřní oblasti ohraničené trubicí žádná kompletní křivka neexistuje.