Учените откриват космически магистрали за пътуване във времето

В моментите преди Големия взрив, нашата Вселена е била горещо, плътно и изключително високоенергийно място. Всичко това се промени, когато Вселената избухна преди 13,8 милиарда години. Бързата инфлация раздели една единствена „супер“ сила на четирите фундаментални сили, които познаваме днес: гравитация, електромагнитна сила, слабо ядрено взаимодействие (отговорно за радиоактивния разпад) и силно ядрено взаимодействие (което държи атомните ядра заедно).

Създадоха се елементарни частици. И в крайна сметка, космическият светкавичен танц остави след себе си белези в тъканта на пространство-времето . Физиците ги наричат космически струни, пише Popular Mechanics.

Подобно на стрии, оставени по кожата, които са се разширили твърде бързо, или пукнатини, вградени в замръзнал лед, космическите струни са артефакти на това как е изглеждала Вселената в моментите преди бързо да се промени от високоенергийна към нискоенергийна среда. Тези струни са приблизително с дебелина колкото протон, изключително плътни и дълги светлинни години.

Учените вярват, че космическите струни пасивно се носят през Вселената, гледайки си собствените работи. Но активното им изучаване би могло да разкрие мистериите на нашата ранна Вселена и дори може да бъде ключ към форма на пътуване във времето , предполагат някои физици. Пътуването назад във времето чрез останки от ранната Вселена може да звучи като псевдонаука, но това е идея, подкрепена от теорията на космическите струни. Поне теоретично.

Кен Олум, доктор на науките, професор по физика и астрономия в университета Тъфтс, казва, че две безкрайни, успоредни космически струни, преминаващи една през друга, биха създали машина на времето чрез изкривяване на пространство-времето. В резултат на това, ако пътувате по път около тези струни, бихте се върнали в началната си точка по-рано, отколкото сте я напуснали.

Но макар математиката, обясняваща това пътуване във времето, задвижвано от космически струни, да е вярна, Олум казва, че не бива да се вълнуваме прекалено. В допълнение към практическите опасения относно космическа машина на времето, задвижвана от струни, има и малкият проблем, че учените всъщност никога досега не са наблюдавали космически струни.

През 1991 г. физикът от Принстън Дж. Ричард Гот предлага най-популярната идея за пътуване във времето с помощта на космически струни. В своя модел Гот изследва как две безкрайни, успоредни космически струни, преминаващи една през друга – подобно на две коли, движещи се по безкрайна двулентова магистрала – биха могли да изкривят пространство-времето, за да създадат път във времето, наречен затворена времеподобна крива. По същество това е цикъл във времето, който връща пътешественика във времето до неговата начална точка преди момента, в който я е напуснал.

Особено интригуващо в теорията на Гот е, че този вид времева линия е прието решение на теориите за обща относителност на Айнщайн . Накратко, тези теории ни казват, че масивните обекти могат да изкривяват пространство-времето, което допуска възможността човек да премине през времето по пряк път чрез кондензиране на пространството. Затворените времеподобни криви също обясняват как теоретично работят червеевите дупки.

Математиката зад теоретичната супермагистрала от космически струни е добра, но това не означава непременно, че сме по-близо до реализирането на този модел на пътуване във времето. От една страна, пътуването с почти светлинна скорост, необходимо за осъществяването му, е изключително трудно (и може би дори невъзможно). Според теорията на относителността на Айнщайн, колкото по-бързо се движи един обект, толкова повече енергия е необходима, за да продължи да се ускорява. Просто казано, все още няма метод, който да може да произведе огромните количества енергия, необходими за задвижване на космически кораб до такива невероятни скорости.

Но това не е единственият проблем, казва Олум. Ако приемем, че учените от бъдещето биха планирали да построят машина на времето, базирана на тази идея – вместо да се занимават със съществуващи космически струни – безкрайната природа на струните на Гот е неприемлива. „Никой не може да създаде тази ситуация, защото никой не може да създаде нещо, което е безкрайно дълго“, казва той. „Така че точно тази идея не е полезна.“

Въпреки това, в сравнение с други теоретични начини за пътуване във времето, като червеевите дупки, Хенри Тай, доктор по философия, почетен професор по физика в университета Корнел, казва, че е по-убеден във възможностите на космическите струни. Всъщност Тай и един студент също са изследвали свой собствен модел , използвайки космически струни.

„Пътуването във времето е малко вероятно, но не бих казал невъзможно“, обяснява Тай. „В научната фантастика, когато хората пътуват по-бързо от скоростта на светлината, ми е трудно да го приема, но когато хората пътуват назад във времето, чувствам, че е малко вероятно – но все още не е напълно изключено.“

Но преди да можем да започнем да мечтаем за реални машини на времето, има една голяма задача, която учените трябва да изпълнят в списъка си със задачи: реално откриване на космически струни.

За щастие, откритието им може би е по-близо от всякога благодарение на Северноамериканската нанохерцова обсерватория за гравитационни вълни (NANOGrav), съвместна работа от астрономи, които откриват нискочестотни гравитационни вълни чрез измерване на сигнали, произведени от тип звезда, наречена пулсар. Чрез измерване на времевите вариации в милисекундни пулсарни импулси, NANOGrav може да открие финото разтягане и свиване на пространство-времето. Досега учените са наблюдавали гравитационни вълни с експерименти като NANOGrav и LIGO, които произлизат от поведението на черните дупки, но през 2020 г. групата наблюдава сигнал, който се отклонява от този модел.

„Не прилича чак толкова на сигнала, който бихме очаквали от черни дупки, което е интригуващото в цялата тази работа“, казва Олум. „Но сигналът изглежда напълно приемлив, за да е от космически суперструни.“

За разлика от космическите струни, които са останали от ранната вселена, космическите суперструни водят началото си от теорията на струните, която предполага, че вселената е съставена от десет (или понякога повече) измерения - само четири от които съставляват пространството и времето, каквито ги познаваме. Останалите измерения са вид невидимо скеле. В този многоизмерен модел много малки обекти, наречени струни, заместват частиците. Тези струни резонират като изтръгнати струни на китара на различни честоти, в съответствие с различни фундаментални частици.

„Струните на теорията на струните биха могли да бъдат силно разтегнати чрез някакъв механизъм в началото на Вселената, за да се превърнат в космически струни, които бихме нарекли космически суперструни“, казва Олум. „Космическите суперструни са по-малко вероятни за съществуване, но са сравнително по-лесни за откриване.“

За да потвърдят дали тези сигнали наистина са от космически струни, учените ще се нуждаят от повече данни, които се надяват да пристигнат от NANOGrav през следващите няколко години, като потенциално още данни ще дойдат от космическия гравитационно-вълнов телескоп LISA, планиран за изстрелване през 2034 г.

Дори ако учените установят, че тези сигнали не са от космически струни, Олум казва, че това все пак ще бъде важна информация, която ще помогне да се ограничат границите на това как биха могли да изглеждат сигналите от космически струни в бъдеще. И ако новите данни потвърдят космическите струни, особено космическите суперструни, Тай казва, че това би променило всичко, което знаем за физиката.

„Виждането на космически суперструни би потвърдило, че теорията на струните е фундаменталната (физична) теория и би променило концептуално и фундаментално нашето мислене за физиката“, казва той. „Въздействието би било огромно.“

И ако космическите струни един ден променят физиката, каквато я познаваме, това допълнително внимание може би е правилният стимул за физиците да изгладят недостатъците на теорията за пътуване във времето на Гот.