vuonna 2009 brittiläinen fyysikko Stephen Hawking järjesti aikamatkustajille juhlat – käänteenä oli, että hän lähetti kutsut vuotta myöhemmin. (Vieraita ei ilmaantunut.)
Matkustaminen menneisyyteen lienee mahdotonta. Vaikka se olisi mahdollista, Hawking ja muut ovat väittäneet, että et voisi koskaan matkustaa takaisin ennen kuin aikakoneesi rakennettiin.
mutta matkustaa tulevaisuuteen? Se on eri juttu.
tietysti me kaikki olemme aikamatkaajia, kun kuljemme ajan virrassa, menneisyydestä tulevaisuuteen, yhden tunnin tuntivauhdilla.
, mutta virrat kulkevat joen tapaan eri nopeuksilla eri paikoissa. Tiede, sellaisena kuin me sen tunnemme, mahdollistaa useita menetelmiä, joilla nopeutettu tie voidaan viedä tulevaisuuteen. Tässä on raportti.
nopeus
tämä on helpoin ja käytännöllisin tapa päästä pitkälle tulevaisuuteen – mennä todella nopeasti.
Einsteinin erityisen suhteellisuusteorian mukaan kulkiessa valonnopeutta lähestyvillä nopeuksilla aika hidastuu edessäsi suhteessa ulkomaailmaan.
tämä ei ole pelkkä arvaus tai ajatuskoe – se on mitattu. Kaksi atomikelloa (toinen lennetään suihkukoneella, toinen paikallaan maapallolla) käyttävät fyysikot ovat osoittaneet, että lentävä kello tikittää hitaammin nopeutensa vuoksi.
lentokoneen tapauksessa vaikutus on vähäinen. Mutta jos olisit avaruusaluksessa matkaamassa 90% valonnopeudesta, kokisit ajan kuluvan noin 2,6 kertaa hitaammin kuin Maassa.
ja mitä lähemmäs valonnopeutta pääsee, sitä rajumpi on aikamatka.
suurimmat ihmisen teknologialla saavutetut nopeudet lienevät protonit, jotka kiemurtelevat Large Hadron Colliderin ympärillä 99,9999991% valonnopeudesta. Käyttämällä erityistä suhteellisuusteoriaa voimme laskea yhden sekunnin protonille, joka vastaa meille 27,777,778 sekuntia eli noin 11 kuukautta.
hämmästyttävästi hiukkasfyysikkojen on otettava tämä aikadilataatio huomioon, kun he ovat tekemisissä hajoavien hiukkasten kanssa. Laboratoriossa myonihiukkaset hajoavat tyypillisesti 2,2 mikrosekunnissa. Mutta nopeasti liikkuvat myonit, kuten ne, jotka syntyvät kosmisten säteiden osuessa yläilmakehään, hajoavat 10 kertaa kauemmin.
painovoima
myös seuraava menetelmä on Einsteinin innoittama. Hänen yleisen suhteellisuusteoriansa mukaan aika liikkuu sitä hitaammin, mitä voimakkaammaksi painovoima tuntuu.
lähestyessä esimerkiksi maan keskustaa painovoiman voimakkuus kasvaa. Aika kuluu hitaammin jaloille kuin päähän.
taas tämä vaikutus on mitattu. Vuonna 2010 Yhdysvaltain kansallisen standardointi-ja teknologiainstituutin (NIST) fyysikot asettivat hyllyille kaksi atomikelloa, joista toinen oli 33 senttimetriä ylempänä, ja mittasivat niiden tikitysnopeuden eron. Alempi tikitti hitaammin, koska se tuntee hieman voimakkaamman painovoiman.
matkustaaksemme kauas tulevaisuuteen tarvitsemme vain erittäin voimakkaan painovoiman alueen, kuten mustan aukon. Mitä lähemmäs tapahtumahorisonttia pääsee, sitä hitaammin aika liikkuu-mutta se on riskialtista liiketoimintaa, ylittää rajan eikä voi koskaan paeta.
ja muutenkin, vaikutus ei ole kovin vahva, joten se ei luultavasti ole matkan arvoinen.
olettaen, että sinulla olisi teknologiaa matkustaa valtavia matkoja saavuttaaksesi mustan aukon (lähin on noin 3 000 valovuoden päässä), matkustamisen kautta tapahtuva aikadilaatio olisi paljon suurempi kuin mikään aikadilaatio itse mustaa aukkoa kiertäessä.
(elokuvassa Interstellar kuvattu tilanne, jossa yksi tunti mustalla aukolla olevalla planeetalla vastaa seitsemää vuotta maan päällä, on niin äärimmäinen, että se on mahdotonta universumissamme, elokuvan tieteellinen neuvonantaja Kip Thorne arvioi.)
eniten mieltä kuohuttaa ehkä se, että GPS-järjestelmien on otettava huomioon aikamuunnosvaikutukset (johtuen sekä satelliittien nopeudesta että niiden tuntemasta painovoimasta) toimiakseen. Ilman näitä korjauksia puhelimenne GPS-valmius ei pystyisi paikantamaan Sijaintianne maassa edes muutaman kilometrin tarkkuudella.
keskeytetty animaatio
toinen tapa matkustaa tulevaisuuteen voi olla hidastaa ajan hahmottamista hidastamalla tai pysäyttämällä kehon prosesseja ja käynnistämällä ne myöhemmin uudelleen.
bakteeri-itiöt voivat elää miljoonia vuosia suspendoituneessa tilassa, kunnes oikeat olosuhteet lämpötila, kosteus, ruokapotku käynnistävät niiden aineenvaihduntatuotteet uudelleen. Jotkin nisäkkäät, kuten karhut ja oravat, voivat horroksen aikana hidastaa aineenvaihduntaansa, mikä vähentää merkittävästi niiden solujen ravinnon ja hapen tarvetta.
voisivatko ihmiset koskaan tehdä samoin?
vaikka aineenvaihduntasi täydellinen pysäyttäminen on luultavasti paljon enemmän kuin nykyinen teknologiamme, jotkut tutkijat pyrkivät saamaan aikaan vähintään muutaman tunnin kestävän lyhytkestoisen horrostilan. Tämä saattaa olla juuri sen verran aikaa, että ihminen selviää lääketieteellisestä hätätilanteesta, kuten sydänpysähdyksestä, ennen kuin hän pääsee sairaalaan.
vuonna 2005 yhdysvaltalaistutkijat osoittivat keinon hidastaa hiirten (jotka eivät horrosta) aineenvaihduntaa altistamalla ne pieninä annoksina rikkivedylle, joka sitoutuu samoihin solureseptoreihin kuin happi. Hiirten ruumiinlämpö laski 13 °C: seen ja aineenvaihdunta 10-kertaistui. Kuuden tunnin kuluttua hiiret voitiin herättää henkiin ilman haittavaikutuksia.
valitettavasti vastaavanlaiset kokeet lampailla ja sioilla eivät onnistuneet, mikä viittaa siihen, että menetelmä ei välttämättä toimi suuremmilla eläimillä.
toinen menetelmä, joka aiheuttaa hypotermisen horroksen korvaamalla veren kylmällä suolaliuoksella, on tehonnut sioihin ja on parhaillaan ihmisillä tehdyissä kliinisissä kokeissa Pittsburghissa.
madonreiät
yleinen suhteellisuusteoria mahdollistaa myös oikotiet aika-avaruuden eli niin sanottujen madonreikien kautta, jotka saattavat kyetä siltaamaan vähintään miljardin valovuoden etäisyyksiä tai eri aikapisteitä.
monet fyysikot, muun muassa Stephen Hawking, uskovat madonreikien putkahtelevan jatkuvasti kvanttiasteikolla, paljon atomeja pienempinä. Juju olisi vangita yksi ja paisuttaa se ihmisen mittakaavoihin – uroteko, joka vaatisi valtavan määrän energiaa, mutta voisi olla teoriassa mahdollista.
yritykset todistaa tämä kumpaankin suuntaan ovat epäonnistuneet, Viime kädessä yleisen suhteellisuusteorian ja kvanttimekaniikan yhteensopimattomuuden vuoksi.
valon käyttäminen
toinen yhdysvaltalaisen fyysikon Ron Malletin esittämä ajatus on käyttää pyörivää valosylinteriä kiertämään aika-avaruutta. Pyörivän sylinterin sisään pudonnutta tavaraa voisi teoriassa raahata avaruudessa ja ajassa samaan tapaan kuin kupla kiertää kahvisi päällä sen jälkeen, kun pyörität sitä lusikalla.
Malletin mukaan oikea geometria voisi johtaa aikamatkailuun joko menneisyyteen tai tulevaisuuteen.
julkaistuaan teoriansa vuonna 2000 Mallet on yrittänyt kerätä varoja proof of concept-kokeeseen, jossa neutroneja pudotetaan pyörivien laserien avulla.
hänen ajatuksensa eivät kuitenkaan ole tarttuneet muuhun fysiikkayhteisöön, muiden väittäessä, että yhtä hänen perusmallinsa oletuksista vaivaa singulariteetti, joka on fysiikkaa tarkoittavapuhe ”se on mahdotonta”.