Mogućnost putovanja kroz vrijeme pomoću optičkih metoda opovrgnuta je od strane naučnika iz Hong Konga. Međutim, i dalje ostaje hipotetička mogućnost stvaranja vremenske mašine koristeći regije supergravitacije, poput crnih rupa ili „crvotočina“.
Jedan hipotetički način putovanja kroz vrijeme je da se putuje brzinama veličine brzine svjetlosti, ili čak i brže. Uprkos jednoj od fundamentalnih tvrdnji Ajnštajnove teorije relativnosti, a to je nemogućnost postizanja brzina većih od brzine svetlosti, u poslednjih deset godina razvila se debata u naučnoj zajednici čija se suština svodi na to da se pojedinačni fotoni mogu biti “superluminalni”.
Dokazivanje postojanja takvih fotona značilo bi teorijsku mogućnost putovanja kroz vrijeme, jer bi ovi fotoni narušili princip kauzalnosti.
Ovaj princip u klasičnoj fizici znači sljedeće: svaki događaj koji se dogodio u trenutku t 1 može utjecati na događaj koji se dogodio u vrijeme t 2 samo ako je t 1 manji od t 2 . U teoriji relativnosti ovaj princip je formulisan na sličan način, samo što dodaje i uslove povezane sa relativističkim efektima, zbog kojih vreme zavisi od izabranog referentnog okvira.
Razlog za nastavak rasprave o postojanju “superluminalnih” fotona pojavio se u januaru 2010. godine. Zatim je u časopisu Optic Express objavljen članak američkih naučnika, o čemu je raspravljalo odeljenje nauke Gazeta.Ru. U svom eksperimentu, istraživači su propuštali fotone kroz hrpu materijala različite prirode.
Naizmjeničnim slojevima visokog i niskog indeksa prelamanja, naučnici su primijetili da pojedinačni fotoni prolaze kroz ploču debljine 2,5 mikrona naizgled superluminalnim brzinama.
Autori rada pokušali su da objasne ovaj fenomen sa stanovišta korpuskularno-valne prirode svjetlosti (na kraju krajeva, svjetlost je istovremeno i val i tok čestica-fotona) bez kršenja teorije relativnosti, tvrdeći da je posmatrana brzina neka vrsta iluzije. U eksperimentu, svjetlost počinje i završava svoje putovanje kao foton. Kada jedan od ovih fotona pređe granicu između slojeva materijala, stvara talas na svakoj površini - optički prethodnik (radi jasnoće, optički prekursor se može uporediti sa vazdušnim talasom koji se pojavljuje ispred voza koji se kreće).
Ovi valovi međusobno djeluju, stvarajući interferencijski obrazac: to jest, intenzitet valova se preraspoređuje, stvarajući obrazac jasnih maksimuma i minimuma, baš kao kada protuvalovi u okeanu formiraju plimni sloj - val vode. Sa određenim rasporedom H- i L-slojeva, interferencija talasa izaziva efekat „ranog dolaska“ nekih fotona. Ali drugi fotoni, naprotiv, stižu znatno kasnije nego inače zbog pojave minimuma interferencije na slici. Da biste ispravno otkrili brzinu, morate snimiti sve fotone koji prolaze kroz slojeve, a zatim će usrednjavanje dati uobičajenu brzinu svjetlosti.
Da bi se potvrdilo ovo objašnjenje, bila su potrebna opažanja jednog fotona i njegovog optičkog prethodnika.
Odgovarajući eksperiment izvela je grupa naučnika predvođena profesorom Du Chengwanom sa Univerziteta nauke i tehnologije u Hong Kongu (HKUST).
U svom eksperimentu, istraživači su stvorili par fotona, nakon čega je jedan od njih poslat u medij koji se sastojao od ohlađenog na niske temperature atoma rubidijuma. Stvaranjem efekta prozirnosti izazvane elektromagnetima (gdje medij koji apsorbuje zračenje postaje providan kada se na njega primeni odgovarajuće polje), Du i kolege su uspešno izmerili brzine i samog fotona i njegovog optičkog prethodnika. „Naši rezultati pokazuju da princip kauzalnosti važi za pojedinačne fotone”, kaže se u sažetku rada objavljenog u Physical Review Letters.
Time je ovaj rad stavio tačku na naučnu debatu o tome da li bi mogli postojati pojedinačni "superluminalni" fotoni.
Osim toga, eksperiment hongkonških naučnika važan je za razvoj kvantne optike, bolje razumijevanje mehanizma kvantnih prijelaza i, općenito, nekih principa fizike.
Pa, ljudi koji sanjaju o putovanju u prošlost ne bi trebali očajavati.
Kršenje principa uzročnosti od strane pojedinačnih fotona nije bila jedina hipotetička mogućnost za stvaranje vremeplova.
Hipotezu o kompjuterskoj simulaciji našeg svemira iznio je 2003. godine britanski filozof Nick Bostrom, ali je već dobila svoje sljedbenike u liku Neila deGrasse Tysona i Elona Muska, koji su izrazili da je vjerovatnoća hipoteze skoro 100% . Zasnovan je na ideji da je sve što postoji u našem svemiru proizvod simulacije, poput eksperimenata koje izvode mašine u trilogiji Matrix.
Teorija simulacije
Teorija smatra da, s obzirom na dovoljan broj kompjutera sa velikom računarskom snagom, postaje moguće detaljno simulirati cijeli svijet, koji će biti toliko vjerodostojan da će njegovi stanovnici imati svijest i inteligenciju.
Na osnovu ovih ideja, možemo pretpostaviti: šta nas sprečava da živimo u kompjuterskoj simulaciji? Možda naprednija civilizacija provodi sličan eksperiment, primivši neophodne tehnologije, a cijeli naš svijet je simulacija?
Mnogi fizičari i metafizičari su već stvorili uvjerljive argumente u prilog toj ideji, navodeći različite matematičke i logičke anomalije. Na osnovu ovih argumenata možemo pretpostaviti postojanje svemirskog kompjuterskog modela.
Matematičko pobijanje ideje
Međutim, dva fizičara sa Oksforda i Hebrejskog univerziteta u Jerusalimu, Zohar Ringel i Dmitrij Kovrižin, dokazali su nemogućnost takve teorije. Svoje nalaze objavili su u časopisu Science Advances.
Nakon simulacije kvantnog sistema, Ringel i Kovrizhin su otkrili da bi simulacija samo nekoliko kvantnih čestica zahtijevala ogromne računske resurse, koji bi se, zbog prirode kvantne fizike, eksponencijalno povećavali s brojem kvanta koji se simulira.
Za pohranjivanje matrice koja opisuje ponašanje 20 okretaja kvantnih čestica bit će potreban terabajt RAM-a. Ekstrapolirajući ove podatke na samo nekoliko stotina okretaja, otkrivamo da bi za stvaranje kompjutera sa ovom količinom memorije bilo potrebno više atoma od ukupnog broja atoma u svemiru.
Drugim riječima, s obzirom na složenost kvantnog svijeta koji promatramo, može se dokazati da bilo koji predloženi kompjuterska simulacija svemir će propasti.
Ili je to možda ipak simulacija?
S druge strane, nastavljajući filozofsko razmišljanje, osoba će brzo doći do pitanja: „Da li je moguće da su naprednije civilizacije namjerno stavile ovu složenost kvantnog svijeta u simulator kako bi nas odvele na krivi put?“ Na to Dmitrij Kovrizhin odgovara:
Ovo je zanimljivo filozofsko pitanje. Ali to je van okvira fizike, pa to ne bih komentarisao.
Fizičari iz Izraela i Rusije su pokazali da čovečanstvo ne živi u matrici.
youtube.com
Stručnjaci su pokušali simulirati kvantni sistem (dvodimenzionalni plin sa frakcijskim kvantnim Hallovim efektom) klasične metode(konačno zasnovano na Feynmanovom integralu koji djeluje djelovanjem klasične mehanike).
Kako se broj čestica u simulaciji povećavao, naučnici su otkrili da su potrebni računarski resursi za pokretanje simulacije rasli eksponencijalno, a ne linearno. U ovom slučaju, pohranjivanje informacija o nekoliko stotina elektrona zahtijevalo bi memoriju izgrađenu od više atoma nego što je sadržano u vidljivom svemiru.
"Ovo također pokazuje da je Holova provodljivost zaista kvantni efekat za koji ne postoji lokalni klasični analog", rekao je koautor Zohar Ringel sa Hebrejskog univerziteta u Jerusalimu, Izrael.
Prvi dio kultne trilogije "Matrix" izašao je 1999. godine. Film je osvojio četiri Oskara, kao i 28 različitih nagrada i 36 nominacija. Film prikazuje budućnost u kojoj je stvarnost koja postoji za većinu ljudi zapravo simulacija mozga u bočici koju su stvorile inteligentne mašine kako bi pokorile i smirile ljudsku populaciju, dok toplinu i električnu aktivnost njihovih tijela koriste mašine kao izvor energije.
Da li je zaista moguće da postoji pokretni fizički objekt koji ima nultu energiju? Sa stanovišta zdravog razuma, to je nemoguće, jer samo kretanje je kinetička energija. Ova vrlo očigledna fizička činjenica dovedena je u pitanje konceptom kvantnih prostor-vremenskih kristala, koji je 2012. predložio fizičar i dobitnik Nobelove nagrade Frank Wilczek sa Massachusetts Institute of Technology. Ovi prostorno-vremenski kristali su teoretski kvantni sistemi koji prolaze kroz periodične oscilacije dok su u standardnom stanju, stanju najniže energije.
Ideja o stvaranju kvantnog prostor-vremenskog kristala pokazala se toliko privlačnom da je grupa fizičara sa Kalifornijskog univerziteta u Berkliju čak počela da se priprema za stvaranje eksperimentalne postavke u kojoj je ulogu kristala imao joni kalcija zarobljeni u prstenastoj ionskoj zamci. Pod uticajem izuzetno slabe magnetsko polje Kalcijumovi joni su trebali početi da se polako rotiraju, dok su bili u stanju najniže energije. Teoretski, rotacija takvog sistema može se nastaviti neograničeno, čak i nakon toplotne smrti Univerzuma, jer takav sistem ne apsorbuje niti emituje energiju.
Ali, kao i svaka egzotična fizička teorija, teorija prostorno-vremenskih kristala, pored svojih pristalica, ima i gorljive protivnike. Jedan od protivnika ove teorije je poznati fizičar Patrick Bruno, koji radi u laboratoriji European Synchrotron Radiation Facility u Grenobleu u Francuskoj. Bruno je više puta ukazivao na neke “rupe” u teoriji prostor-vremenskih kristala, a ne tako davno ovu teoriju je ostavio neokrenutom, stvarajući vlastitu “teoriju zaustavljanja”, koja potpuno isključuje mogućnost beskonačne rotacije širokog klasa sistema koji se nalaze u standardnom stanju, koji se mogu nazvati prostorno-vremenskim kristalima.
Prema Brunovoj teoriji, koncept prostorno-vremenskih kristala ima dva glavna nedostatka. Prvo, rotirajući solitron (jedinični talasni puls) koji Wilczek opisuje u svom modelu nije u standardnom stanju, već u stanju više energije. Drugo, sistem koji je podvrgnut rotacionom kretanju, čak i ako je u standardnom stanju, može zračiti energiju u okolni prostor u obliku elektromagnetnih talasa, što je samo po sebi u suprotnosti sa zakonom održanja energije.
Kao glavni argument svoje teorije, Bruno pokazuje da će postavljanje prstenastog sistema kvantnih čestica oko magnetnog prstena za zamku u svakom slučaju povećati energiju cijelog sistema, premještajući ga iz standardnog u stanje više energije. Bruno smatra dokazom za to opis rotirajućih sistema opisanih u radovima nobelovca Anthonyja Leggetta, koji je proučavao svojstva rotirajućih superfluida, tečnosti sa beskonačnim koeficijentom fluidnosti.
Bruno vjeruje da njegov prvi argument ne bi trebao biti iznenađenje, budući da teorija koju je 1964. godine razvio drugi nobelovac, Walter Kohn, kaže da su izolacijski materijali potpuno neosjetljivi na magnetske fluksove i njihove promjene. Budući da su kvantni prostor-vremenski kristali modelirani kao Wignerovi kristali, a poznato je da su Wignerovi kristali izolatori, onda magnetni fluks a magnetsko polje neće moći da natera prostorno-vremenski kristalni sistem da se rotira.
"Vjerujem da sam razvojem svoje "teorije zaustavljanja" stavio tačku na teoriju o mogućnosti postojanja rotirajućih prostor-vremenskih kristala. Žao mi je što je dosta mog vremena i vremena drugih naučnika potrošeno na ovo u početku pogrešna teorija.Ne planiram dalje raditi u tom smjeru, ali ako neko smisli alternativne opcije, koji nisu u suprotnosti sa postojeće teorije, bit će mi drago da se ponovo vratim na ovu temu”, piše Bruno.
Jedan hipotetički način putovanja kroz vrijeme je da se putuje brzinama veličine brzine svjetlosti, ili čak i brže. Uprkos jednoj od fundamentalnih tvrdnji Ajnštajnove teorije relativnosti, a to je nemogućnost postizanja brzina većih od brzine svetlosti, u poslednjih deset godina razvila se debata u naučnoj zajednici čija se suština svodi na to da se pojedinačni fotoni mogu biti “superluminalni”.
Dokazivanje postojanja takvih fotona značilo bi teorijsku mogućnost putovanja kroz vrijeme, jer bi ovi fotoni narušili princip kauzalnosti.
Ovaj princip u klasičnoj fizici znači sljedeće: svaki događaj koji se dogodio u trenutku t 1 može utjecati na događaj koji se dogodio u vrijeme t 2 samo ako je t 1 manji od t 2 . U teoriji relativnosti ovaj princip je formulisan na sličan način, samo što dodaje i uslove povezane sa relativističkim efektima, zbog kojih vreme zavisi od izabranog referentnog okvira.
Razlog za nastavak rasprave o postojanju “superluminalnih” fotona pojavio se u januaru 2010. godine. Zatim je u časopisu Optic Express objavljen članak američkih naučnika, o kojem je raspravljalo odeljenje nauke Gazeta.Ru. U svom eksperimentu, istraživači su propuštali fotone kroz hrpu materijala različite prirode.
Naizmjeničnim slojevima visokog i niskog indeksa prelamanja, naučnici su primijetili da pojedinačni fotoni prolaze kroz ploču debljine 2,5 mikrona naizgled superluminalnim brzinama.
Autori rada pokušali su da objasne ovaj fenomen sa stanovišta korpuskularno-valne prirode svjetlosti (na kraju krajeva, svjetlost je istovremeno i val i tok čestica-fotona) bez kršenja teorije relativnosti, tvrdeći da je posmatrana brzina neka vrsta iluzije. U eksperimentu, svjetlost počinje i završava svoje putovanje kao foton. Kada jedan od ovih fotona pređe granicu između slojeva materijala, stvara talas na svakoj površini - optički prethodnik (radi jasnoće, optički prekursor se može uporediti sa vazdušnim talasom koji se pojavljuje ispred voza koji se kreće). Ovi valovi međusobno djeluju, stvarajući interferencijski obrazac: to jest, intenzitet valova se preraspoređuje, stvarajući obrazac jasnih maksimuma i minimuma, baš kao kada protuvalovi u okeanu formiraju plimni sloj - val vode. Uz određeni raspored H- i L-slojeva, interferencija talasa izaziva efekat „ranog dolaska“ nekih fotona. Ali drugi fotoni, naprotiv, stižu znatno kasnije nego inače zbog pojave minimuma interferencije na slici. Da biste ispravno otkrili brzinu, morate snimiti sve fotone koji prolaze kroz slojeve, a zatim će usrednjavanje dati uobičajenu brzinu svjetlosti.
Da bi se potvrdilo ovo objašnjenje, bila su potrebna opažanja jednog fotona i njegovog optičkog prethodnika.
Odgovarajući eksperiment izvela je grupa naučnika predvođena profesorom Du Chengwanom sa Univerziteta nauke i tehnologije u Hong Kongu (HKUST).
U svom eksperimentu, istraživači su stvorili par fotona, nakon čega je jedan od njih poslat u medij koji se sastoji od atoma rubidijuma ohlađenog na niske temperature. Stvaranjem efekta prozirnosti izazvane elektromagnetima (gdje medij koji apsorbuje zračenje postaje providan kada se na njega primeni odgovarajuće polje), Du i kolege su uspešno izmerili brzine i samog fotona i njegovog optičkog prethodnika. „Naši rezultati pokazuju da princip kauzalnosti važi.” za pojedinačne fotone”, kaže se u sažetku rad objavljen u Physical Review Letters.
Time je ovaj rad stavio tačku na naučnu debatu o tome da li bi mogli postojati pojedinačni "superluminalni" fotoni.
Osim toga, eksperiment hongkonških naučnika važan je za razvoj kvantne optike, bolje razumijevanje mehanizma kvantnih prijelaza i, općenito, nekih principa fizike.
Pa, ljudi koji sanjaju o putovanju u prošlost ne bi trebali očajavati.
Kršenje principa uzročnosti od strane pojedinačnih fotona nije bila jedina hipotetička mogućnost za stvaranje vremeplova.
U intervjuu Toronto Star Du Chengwan je izjavio:“Putovanje kroz vrijeme zasnovano na fotonima ili optičkim metodama nije moguće, ali ne možemo isključiti druge mogućnosti kao što su crne rupe ili "crvotočine".