Stephen Hawking világ dióhéjban olvasni. Stephen Hawking "A világ dióhéjban"

5. fejezet

A múlt védelme

Arról, hogy lehetséges-e az időutazás, és hogy egy magasan fejlett civilizáció, a múltba visszatérve, képes-e ezen változtatni

Mert Stephen Hawking (aki elveszített egy korábbi fogadást ebben a kérdésben azzal, hogy követeléseit túl általánossá tette) továbbra is szilárdan meg van győződve arról, hogy a meztelen szingularitások átkozódnak, és a klasszikus fizika törvényei szerint tiltani kell őket, és mivel John Preskill és Kip Thorne (aki megnyerte az előzőt fogadás) - továbbra is úgy gondolják, hogy a meztelen szingularitások kvantumgravitációs objektumokként létezhetnek anélkül, hogy a horizont lefedné őket a megfigyelhető Univerzumban, Hawking javasolta, Preskill/Thorne pedig elfogadta a következő fogadást:

A vesztes ruhával jutalmazza a győztest, hogy el tudja takarni meztelenségét. A ruházaton megfelelő üzenetet kell hímezni.

Stephen W. Hawking John P. Preskill és Kip S. Thorne
Pasadena, Kalifornia, 1997. február 5

Barátom és kollégám, Kip Thorne, akivel sok fogadást kötöttem (még mindig aktív), nem tartozik azok közé, akik csak azért követik a fizikában általánosan elfogadott irányvonalat, mert mindenki más. Ezért ő lett az első komoly tudós, aki az időutazást mint gyakorlati lehetőséget merte tárgyalni.

Nyíltan beszélni az időutazásról nagyon érzékeny kérdés. Megkockáztatja, hogy félrevezetik a költségvetési pénzek valami abszurditásba való befektetésére irányuló hangos felhívások, vagy a kutatás katonai célú minősítésére vonatkozó követelések. Tényleg, hogyan védhetjük meg magunkat valakitől egy időgéppel? Hiszen képes magát a történelmet megváltoztatni, és uralni a világot. Kevesen vagyunk elég vakmerőek ahhoz, hogy egy olyan kérdésen dolgozzunk, amelyet a fizikusok politikailag annyira inkorrektnek tartanak. Ezt a tényt az időutazást kódoló szakkifejezésekkel álcázzuk.

Az időutazásról szóló modern viták alapja Einstein általános relativitáselmélete. Ahogy az előző fejezetekben is látható volt, az Einstein-egyenletek dinamikussá teszik a teret és az időt azáltal, hogy leírják, hogyan hajlítja meg és torzítja őket az anyag és az energia az Univerzumban. Az általános relativitáselméletben bárkinek a karórával mért személyes ideje mindig növekszik, akárcsak Newton elméletében vagy a speciális relativitáselmélet lapos téridejében. De lehet, hogy a téridő annyira elcsavarodik, hogy képes leszel egy csillaghajón elrepülni, és indulás előtt visszatérni (5.1. ábra).

Például ez megtörténhet, ha vannak féreglyukak – a 4. fejezetben említett téridő csövek, amelyek a tér különböző régióit kötik össze. Az ötlet az, hogy egy csillaghajót küldjünk a féreglyuk egyik szájába, és egy teljesen más helyen és időben keljünk ki a másikból (5.2. ábra).

A féreglyukak, ha léteznek, megoldhatják a sebességkorlátozás problémáját az űrben: a relativitáselmélet szerint több tízezer évbe telik átkelni a Galaxison. De egy féreglyukon keresztül átrepülhet a Galaxis másik oldalára, és vacsora közben visszatérhet. Mindeközben könnyen kimutatható, hogy ha léteznek féreglyukak, akkor azok felhasználhatók arra, hogy megtalálják önmagunkat a múltban.

Érdemes tehát elgondolkodni azon, hogy mi lesz, ha sikerül például felrobbantani a rakétát az indítóálláson, hogy megakadályozzuk a saját repülésünket. Ez a híres paradoxon egy változata: mi történne, ha visszamenne az időben, és megölné a saját nagyapját, mielőtt az apádat megfoganhatta volna (5.3. ábra)?

Természetesen a paradoxon itt csak akkor merül fel, ha feltételezzük, hogy egyszer a múltban azt tehetsz, amit akarsz. Ez a könyv nem a szabad akaratról szóló filozófiai viták helye. Ehelyett arra fogunk összpontosítani, hogy a fizika törvényei megengedik-e a téridő csavarását úgy, hogy egy makroszkopikus test, mint egy űrhajó, visszatérhessen múltjába. Einstein elmélete szerint az űrhajó mindig olyan sebességgel mozog, amely kisebb, mint a helyi fénysebesség a téridőben, és követi az úgynevezett időszerű világvonalat. Ez lehetővé teszi a kérdés újrafogalmazását szakszóval: létezhetnek-e zárt időszerű görbék a téridőben, vagyis olyanok, amelyek újra és újra visszatérnek kiindulópontjukhoz? Az ilyen pályákat „időbelinek” fogom nevezni s mi hurkok.”

A feltett kérdésre három szinten kereshet választ. Az első az Einstein-féle általános relativitáselmélet szintje, amely azt jelenti, hogy az Univerzumnak világosan meghatározott története van, minden bizonytalanság nélkül. Ehhez a klasszikus elmélethez teljes képünk van. Azonban, mint láttuk, egy ilyen elmélet nem lehet teljesen pontos, mivel a megfigyelések szerint az anyag bizonytalanságnak és kvantumingadozásoknak van kitéve.

Ezért az időutazás kérdését a második szinten tehetjük fel - a félklasszikus elméletek esetében. Most az anyag kvantumelmélet szerinti viselkedését tekintjük bizonytalanságokkal és kvantumfluktuációkkal, de a téridőt jól definiáltnak és klasszikusnak tekintjük. Ez a kép nem olyan teljes, de legalább ad némi ötletet a továbblépésről.

Végül van egy megközelítés a gravitáció teljes kvantumelméletének nézőpontjából, bármi is legyen az. Ebben az elméletben, ahol nemcsak az anyag, hanem maga az idő és a tér is ki van téve a bizonytalanságnak és ingadozásnak, még az sem teljesen világos, hogyan tegyük fel az időutazás lehetőségének kérdését. Talán a legjobb, ha megkérjük az embereket azokban a régiókban, ahol a téridő szinte klasszikus és mentes a bizonytalanságoktól, értelmezzék méréseiket. Megtapasztalják-e az időutazást olyan régiókban, ahol erős gravitáció és nagy kvantumingadozások uralkodnak?

Kezdjük a klasszikus elmélettel: a speciális relativitáselmélet lapos térideje (gravitáció nélkül) nem teszi lehetővé az időutazást a téridő eleinte vizsgált görbe változataiban. Einstein szó szerint megdöbbent, amikor 1949-ben Kurt Gödel, ugyanaz, aki bebizonyította Gödel híres tételét, felfedezte, hogy a téridőnek egy teljesen forgó anyaggal teli univerzumban van egy átmeneti hatása. nál nél hurok minden pontban (5.4. ábra).

Gödel megoldásához egy kozmológiai állandó bevezetésére volt szükség, ami a valóságban nem biztos, hogy létezik, később azonban kozmológiai állandó nélkül találtak hasonló megoldásokat. Különösen érdekes eset, amikor két kozmikus húr nagy sebességgel halad el egymás mellett.

A kozmikus húrokat nem szabad összetéveszteni a húrelmélet elemi tárgyaival, amelyekkel teljesen függetlenek. Az ilyen objektumoknak van kiterjedése, ugyanakkor kicsi a keresztmetszete. Létezésüket az elemi részecskékről szóló egyes elméletek jósolják. Egyetlen kozmikus húron kívüli téridő lapos. Ennek a lapos téridőnek azonban van egy ék alakú kivágása, amelynek teteje éppen a húron fekszik. Hasonló a kúphoz: vegyen egy nagy papírkört, és vágjon ki belőle egy szektort, például egy pitedarabot, amelynek teteje a kör közepén található. A vágott darab eltávolítása után ragasszuk a vágás széleit a maradék részhez - kúpot kapunk. Azt a téridőt ábrázolja, amelyben a kozmikus húr létezik (5.5. ábra).

Megjegyzendő, hogy mivel a kúp felülete továbbra is ugyanaz a lapos papír, amivel kezdtük (leszámítva az eltávolított szektort), a tetejét kivéve továbbra is laposnak tekinthető. A görbület jelenléte a csúcson feltárható abból, hogy a körülötte leírt körök rövidebbek, mint az eredeti kerek papírlap középpontjától azonos távolságra lévő körök. Más szóval, a csúcs körüli kör rövidebb, mint a hiányzó szektor miatt egy azonos sugarú körnek sík térben kellene lennie (5.6. ábra).

Hasonlóképpen, a lapos téridőből eltávolított szektor lerövidíti a kozmikus húr körüli köröket, de nem befolyásolja az időt vagy a távolságot. Ez azt jelenti, hogy az egyedi kozmikus húr körüli téridő nem tartalmaz időt s x hurkok, ezért lehetetlen a múltba utazni. Ha azonban van egy második kozmikus húr, amely az elsőhöz képest mozog, az időiránya az első idő- és térbeli változásainak kombinációja lesz. Ez azt jelenti, hogy a második karakterlánc által elvágott szektor mind a térbeli távolságokat, mind az időintervallumokat csökkenti az első karakterlánccal együtt mozgó megfigyelő számára (5.7. ábra). Ha a húrok közel fénysebességgel mozognak egymáshoz képest, akkor a két húr megkerüléséhez szükséges idő csökkenése olyan jelentős lehet, hogy a végén vissza kell térnie, mielőtt elkezdte volna. Más szóval, vannak átmenetiek s e hurkok, amelyek mentén a múltba utazhat.

A kozmikus húrok olyan anyagot tartalmaznak, amelynek pozitív energiasűrűsége van, ami összhangban van a mai ismert fizikával. Azonban a csavar a tér, ami okot ad az átmeneti s e hurok, a végtelenségig nyúlik a térben és a végtelen múltig az időben. Tehát az ilyen tér-idő struktúrák kezdetben, konstrukciójuk révén lehetővé teszik az időutazás lehetőségét. Nincs okunk azt hinni, hogy a mi univerzumunkat ilyen perverz stílus szerint alakították ki, nincs megbízható bizonyítékunk a jövőből érkező vendégek megjelenésére. (Nem számítom az összeesküvés-elméleteket, miszerint az UFO-k a jövőből jönnek, és a kormány tud róla, de eltitkolja az igazságot. Általában olyan dolgokat rejtenek, amelyek nem olyan nagyszerűek.) Tehát feltételezem, hogy átmeneti s x hurkok nem léteztek a távoli múltban, pontosabban a múltban valamely téridő-felülethez képest, amit jelölni fogok S. Kérdés: tud-e egy fejlett civilizáció időgépet építeni? Vagyis változtathatja-e a téridőt a jövőben ahhoz képest S(felszín felett S diagramon), hogy a hurkok csak a véges méretű területen jelenjenek meg? Azért mondom, hogy véges terület, mert bármennyire is fejlett egy civilizáció, úgy tűnik, hogy az univerzumnak csak egy korlátozott részét tudja irányítani. A tudományban egy probléma helyes megfogalmazása gyakran azt jelenti, hogy megtaláljuk a megoldás kulcsát, és az általunk vizsgált eset jól szemlélteti ezt. A véges időgép definíciójához egy régi munkámhoz fordulok. Az időutazás lehetséges a téridő bizonyos régióiban, ahol átmenetiek vannak s e hurkok, azaz fény alatti mozgási sebességű pályák, amelyek a téridő görbülete miatt mégis vissza tudnak térni az eredeti helyre és időre. Mivel azt feltételeztem, hogy a távoli múltban átmeneti s x nem voltak hurkok, kell lennie – ahogy én nevezem – „időutazási horizontnak” – egy határnak, amely elválasztja az időt tartalmazó területet s e hurkok, arról a területről, ahol nincsenek (5.8. ábra).

Az időutazás horizontja nagyon hasonlít egy fekete lyuk horizontjához. Míg ez utóbbit olyan fénysugarak alkotják, amelyeknek alig van hiánya a fekete lyukból való kilépéshez, addig az időutazás horizontját olyan sugarak határozzák meg, amelyek a találkozás küszöbén állnak. Továbbá az időgép kritériumának az úgynevezett végesen generált horizont meglétét tekintem, azaz egy korlátozott méretű régióból kibocsátott fénysugarakból. Más szóval, nem a végtelenből vagy a szingularitásból kell származniuk, hanem csak egy véges régióból, amely ideiglenes nál nél hurok, egy olyan terület, amelyet feltételezésünk szerint fejlett civilizációnk képes lesz létrehozni.

Ennek az időgép-kritériumnak az elfogadásával csodálatos lehetőség nyílik a Roger Penrose és általunk kidolgozott módszerek alkalmazására a szingularitások és a fekete lyukak tanulmányozására. Még az Einstein-egyenletek használata nélkül is megmutathatom, hogy általában egy végesen generált horizont fénysugarakat tartalmaz, amelyek találkoznak egymással, és újra és újra visszatérnek ugyanabba a pontba. Ahogy körbejár, a fény minden alkalommal egyre nagyobb kékeltolódást tapasztal, és a képek egyre kékebbek lesznek. A sugárban lévő hullámpúpok egyre közelebb kerülnek egymáshoz, és egyre rövidebbek lesznek azok az intervallumok, amelyeken keresztül a fény visszatér. Valójában egy fényrészecskének véges története lesz, ha a saját idejében vesszük figyelembe, még akkor is, ha egy véges tartományban köröket fut be, és nem éri el az egyedi görbületi pontot.

Az a tény, hogy egy fényrészecske véges időn belül kimeríti történetét, jelentéktelennek tűnhet. De be tudom bizonyítani a világvonalak létezésének lehetőségét is, amelyek mentén a mozgás sebessége kisebb, mint a fény, és az időtartam véges. Ezek olyan megfigyelők történetei lehetnek, akik a horizont előtt egy véges területen kapnak helyet, és körbe-körbe-körbe mozognak, egyre gyorsabban és gyorsabban, amíg véges időn belül el nem érik a fénysebességet. Tehát, ha egy gyönyörű földönkívüli repülő csészealjból meghív az időgépébe, légy óvatos. A véges teljes időtartamú történetek ismétlődésének csapdájába eshet (5.9. ábra).

Ezek az eredmények nem az Einstein-egyenlettől függnek, hanem csak attól, hogy a téridőt milyen módon csavarják az idő létrehozásához. O th hurkok a végső régióban. De mégis, milyen anyagból tudna egy magasan fejlett civilizáció véges dimenziójú időgépet megépíteni? Lehet-e mindenhol pozitív energiasűrűsége, mint a fentebb leírt kozmikus téridő húr esetében? A kozmikus húr nem elégíti ki ezt a követelményemet s e hurkok csak a végső régióban jelentek meg. De azt gondolhatnánk, hogy ez csak annak a ténynek köszönhető, hogy a húrok végtelen hosszúak. Lehet, hogy valaki azt reméli, hogy véges időgépet építhet olyan kozmikus húrok véges hurkjaiból, amelyek pozitív energiasűrűséggel rendelkeznek. Sajnálom, hogy csalódást okozok azoknak, akik Kiphez hasonlóan vissza akarnak menni az időben, de ezt nem lehet úgy megtenni, hogy végig fenntartják a pozitív energiasűrűséget. Bebizonyíthatom, hogy a végső időgép felépítéséhez negatív energiára lesz szükséged.

A klasszikus elméletben az energiasűrűség mindig pozitív, így véges időgép létezése ezen a szinten kizárt. De megváltozik a helyzet a félklasszikus elméletben, ahol az anyag viselkedését a kvantumelméletnek megfelelően, a téridőt pedig jól körülhatároltnak, klasszikusnak tekintik. Amint láttuk, a kvantumelméletben a bizonytalansági elv azt jelenti, hogy a mezők mindig fel és le ingadozik, még a látszólag üres térben is, és végtelen az energiasűrűségük. Végül is csak egy végtelen érték kivonásával kapjuk meg azt a véges energiasűrűséget, amelyet az Univerzumban figyelünk meg. Ez a kivonás negatív energiasűrűséget is eredményezhet, legalábbis lokálisan. Még lapos térben is találhatunk olyan kvantumállapotokat, amelyekben az energiasűrűség lokálisan negatív, bár az összenergia pozitív. Kíváncsi vagyok, hogy ezek a negatív értékek valóban meggörbítik-e a téridőt úgy, hogy véges időgép keletkezik? Úgy tűnik, ehhez kellene vezetniük. Ahogy a 4. fejezetből kiderül, a kvantumfluktuációk azt jelentik, hogy még a látszólag üres tér is megtelik virtuális részecskepárokkal, amelyek együtt jelennek meg, szétrepülnek, majd ismét konvergálnak és megsemmisítik egymást (5.10. ábra). A virtuális pár egyik eleme pozitív, a másik negatív energiájú lesz. Ha van fekete lyuk, akkor abba egy negatív energiájú részecske eshet, a pozitív energiájú részecske pedig elrepülhet a végtelenbe, ahol a fekete lyukból pozitív energiát hordozó sugárzásként jelenik meg. A fekete lyukba eső negatív energiájú részecskék pedig tömegének csökkenéséhez és lassú párolgáshoz vezetnek, amit a horizont méretének csökkenése kísér (5.11. ábra).

Ebből következik, hogy a fekete lyuk horizontjának területe idővel csak növekszik, és soha nem csökken. Ahhoz, hogy a fekete lyuk horizontja zsugorodjon, a horizont energiasűrűségének negatívnak kell lennie, és a téridőnek a fénysugarak szétválását kell okoznia. Erre először egy este, lefekvés közben jöttem rá, nem sokkal a lányom születése után. Nem mondom meg pontosan, milyen régen volt, de most már van egy unokám.

A fekete lyukak párolgása azt mutatja, hogy kvantum szinten az energiasűrűség néha negatív is lehet, és abba az irányba kanyaríthatja a téridőt, amelyre egy időgép felépítéséhez szükség lenne. Tehát elképzelhető egy olyan magas fejlettségi fokon lévő civilizáció, amely képes kellően nagy negatív energiasűrűséget elérni ahhoz, hogy olyan időgépet kapjon, amely alkalmas lenne makroszkopikus objektumokra, például űrhajókra. Jelentős különbség van azonban egy fekete lyuk horizontja között, amelyet csak folyamatosan mozgó fénysugarak alkotnak, és egy időgép horizontja között, amely zárt fénysugarakat tartalmaz, amelyek csak körben haladnak. Egy ilyen zárt úton újra és újra mozgó virtuális részecske alapállapot-energiáját ugyanabba a pontba juttatná. Ezért arra kell számítanunk, hogy a horizonton, vagyis az időgép határán - azon a területen, ahol a múltba utazhatsz - az energiasűrűség végtelen lesz. Ezt számos speciális esetben elvégzett pontos számítások igazolják, amelyek elég egyszerűek ahhoz, hogy pontos megoldást lehessen kapni. Kiderül, hogy egy személyt vagy egy űrszondát, amely megpróbál átjutni a horizonton és bejutni az időgépbe, teljesen tönkreteszi a sugárzásfüggöny (5.12. ábra). Az időutazás jövője tehát meglehetősen borúsnak tűnik (vagy mondjuk vakítóan fényesnek?).

Egy anyag energiasűrűsége attól függ, hogy milyen állapotban van, így talán egy fejlett civilizáció képes lesz az időgép peremén lévő energiasűrűséget végessé tenni a körbe-körbe mozgó virtuális részecskék „lefagyasztásával” vagy eltávolításával. körbe zárt hurokban. Nem biztos azonban, hogy egy ilyen időgép stabil lesz: a legkisebb zavar, például ha valaki átlépi a horizontot, hogy belépjen az időgépbe, beindíthatja a virtuális részecskék keringését, és égető villámokat okozhat. A fizikusoknak szabadon kell megvitatniuk ezt a kérdést, a megvető nevetségességtől való félelem nélkül. Még ha kiderül is, hogy az időutazás lehetetlen, megértjük, miért lehetetlen, és ez fontos.

A tárgyalt kérdés biztos megválaszolásához nemcsak az anyagi mezők kvantumfluktuációit kell figyelembe vennünk, hanem magának a téridőnek is. Ez várhatóan némi elmosódást okoz a fénysugarak útjában és általában az időrendi sorrendben. Valójában a fekete lyuk sugárzását a téridő kvantum fluktuációi által okozott szivárgásnak tekinthetjük, ami azt jelzi, hogy a horizont nem jól meghatározott. Mivel még nincs kész elméletünk a kvantumgravitációról, nehéz megmondani, hogy milyen hatásai lehetnek a téridő fluktuációnak. Ennek ellenére remélhetjük, hogy némi támpontot nyerhetünk a 3. fejezetben leírt Feynman történetösszegzéséből.

Minden történet egy görbe téridő lesz, benne anyagi mezőkkel. Mivel az összes lehetséges történetet összegezni fogjuk, és nem csak azokat, amelyek bizonyos egyenleteket kielégítenek, az összegnek tartalmaznia kell azokat a téridőket is, amelyek eléggé csavarodtak ahhoz, hogy lehetővé tegyék a múltba való utazást (5.13. ábra). Felmerül a kérdés: miért nem történnek mindenhol ilyen utazások? A válasz az, hogy az időutazás valójában mikroszkopikus léptékben történik, de nem vesszük észre. Ha egyetlen részecskére alkalmazzuk Feynman történetek összegzésének elképzelését, akkor olyan történeteket is bele kell foglalnunk, amelyekben gyorsabban mozog, mint a fény, sőt az időben visszafelé is. Különösen lesznek olyan történetek, amelyekben a részecske térben és időben zárt hurokban körbe-körbe mozog. Mint a „Groundhog Day” című filmben, ahol a riporter újra és újra ugyanazokat a napokat éli (5. 14. kép).

Vitatható, hogy az ilyen hurkolt részecskék történeteinek köze van-e a téridő görbületéhez, hiszen olyan változatlan háttér előtt is megjelennek, mint a sík tér. De az elmúlt években felfedeztük, hogy a fizikai jelenségeknek gyakran egyformán érvényes kettős leírásuk van. Ugyanígy elmondható, hogy a részecskék zárt hurokban mozognak állandó háttér előtt, vagy mozdulatlanok maradnak, miközben a téridő ingadozik körülöttük. Felmerül a kérdés: először a részecskepályákat, majd a görbült téridőket akarod összegezni, vagy fordítva?

Így úgy tűnik, hogy a kvantumelmélet lehetővé teszi az időutazást mikroszkopikus léptékben. De sci-fi célokra, mint például visszamenni az időben, és megölni a nagyapádat, ennek nem sok haszna van. A kérdés tehát továbbra is fennáll: el tudja-e érni a valószínűséget, ha az előzményeket összegezzük, a maximumot a makroszkopikus időhurokkal rendelkező téridőn?

Ezt a kérdést úgy lehet feltárni, hogy összegeket veszünk figyelembe az anyagi mezők történetében egy olyan háttértéridő sorozaton, amelyek egyre közelebb kerülnek az időhurkok megengedéséhez. Természetes lenne erre számítani abban a pillanatban, amikor átmeneti A Amikor először jelenik meg a hurok, valami jelentős dolog fog történni. Pontosan ez történt egy egyszerű példában, amelyet Michael Cassidy tanítványommal tanultam.

Az általunk vizsgált háttértéridők szorosan kapcsolódnak az úgynevezett Einstein-univerzumhoz, egy olyan téridőhöz, amelyet Einstein javasolt, amikor még hitte, hogy az univerzum statikus és időben változatlan, sem nem tágul, sem nem zsugorodik (lásd az 1. fejezetet). Einstein univerzumában az idő a végtelen múltból a végtelen jövő felé halad. De a térbeli dimenziók végesek és önmagukban zártak, mint a Föld felszíne, de csak még egy dimenzióval. Az ilyen téridő hengerként ábrázolható, melynek hossztengelye az idő, a keresztmetszete pedig háromdimenziós tér (5.16. ábra).

Mivel Einstein univerzuma nem tágul, nem felel meg az univerzumnak, amelyben élünk. Azonban ez egy hasznos keret az időutazás megvitatásához, mert elég egyszerű ahhoz, hogy a történetek összegzése elvégezhető legyen. Felejtsük el egy pillanatra az időutazást, és vegyük figyelembe az anyagot Einstein univerzumában, amely egy bizonyos tengely körül forog. Ha ezen a tengelyen találja magát, akkor a tér ugyanazon a pontján marad, mintha egy gyermekkörhinta közepén állna. De ha elhelyezkedsz a tengelytől, akkor a térben mozogsz körülötte. Minél távolabb van a tengelytől, annál gyorsabb lesz a mozgása (5.17. ábra). Tehát, ha az univerzum a térben végtelen, a tengelytől elég távoli pontok szuperluminális sebességgel forognak. De mivel Einstein univerzumának térbeli méretei végesek, van egy olyan kritikus forgási sebesség, amelynél még egyetlen része sem fog gyorsabban forogni a fénynél.

Tekintsük most egy részecske történetének összegét Einstein forgó univerzumában. Ha a forgás lassú, akkor egy részecske adott mennyiségű energiához számos utat járhat be. Ezért egy részecske összes történetének összegzése ilyen háttér előtt nagy amplitúdót ad. Ez azt jelenti, hogy egy ilyen háttér valószínűsége az összes görbe téridő történetét összegezve nagy lesz, vagyis ez az egyik valószínűbb történet. Mivel azonban az Einstein-univerzum forgási sebessége egy kritikus ponthoz közelít, és külső régióinak mozgási sebessége a fénysebesség felé hajlik, már csak egy megengedett út marad. És m az univerzum peremén lévő klasszikus részecskékre, nevezetesen a fénysebességgel történő mozgásra. Ez azt jelenti, hogy a részecske történeteinek összege kicsi lesz, ami azt jelenti, hogy az ilyen térbeli időbeli valószínűségek s x háttér összesen az összes görbe tér-idő történethez alacsony lesz. Vagyis ők lesznek a legkevésbé esélyesek.

De mi köze az időutazásnak s m hurkok rendelkeznek Einstein forgó univerzumával? A válasz az, hogy matematikailag egyenértékűek más háttérrel, amelyben időhurkok lehetségesek. Ezek a többi háttér univerzumok, amelyek két térbeli irányban tágulnak. Az ilyen univerzumok nem tágulnak a harmadik térbeli irányban, ami periodikus. Vagyis ha ebbe az irányba gyalogolsz egy bizonyos távolságot, akkor ott fogsz végezni, ahonnan elindultál. Azonban minden ilyen irányú körrel a sebességed az első és a második irányban nő (5.18. ábra).

Ha kicsi a gyorsulás, akkor átmenetileg s x hurkok nem léteznek. Tekintsünk azonban egy olyan hátteret, amelyben minden b O nagyobb sebességnövekedés. Az időhurkok egy bizonyos kritikus gyorsulási értéknél jelennek meg. Nem meglepő, hogy ez a kritikus gyorsulás megfelel az Einstein-univerzumok kritikus forgási sebességének. Mivel az előzmények összegének kiszámítása mindkét háttéren matematikailag ekvivalens, arra a következtetésre juthatunk, hogy az ilyen hátterek valószínűsége nullára hajlamos, ahogy megközelítjük az időhurkok előállításához szükséges görbületet. Más szóval, nulla annak a valószínűsége, hogy egy időgéphez eléggé elvetemül. Ez megerősíti az általam kronológiai védelemnek nevezett hipotézist: a fizika törvényei úgy vannak kialakítva, hogy megakadályozzák a makroszkopikus objektumok időbeli mozgását.

Bár ideiglenes s Mivel az előzmények összegzése esetén a hurkok megengedettek, valószínűségük rendkívül alacsony. A fent említett kettősségi összefüggések alapján megbecsültem annak a valószínűségét, hogy Kip Thorne visszautazhat az időben és megölheti a nagyapját: ez kevesebb, mint egy a tizedhez billió billió billió billió billió billió erejéig.

Ennek csak meglepően kicsi a valószínűsége, de ha alaposan megnézi Kip fényképét, enyhe homályt fog látni a széleken. Megfelel annak az eltűnően kicsi valószínűségnek, hogy a jövő egy gazembere visszamegy az időben és megöli a nagyapját, és ezért Kip nincs igazán itt.

Mivel mi vagyunk a szerencsejáték-típusok, Kip és én egy ehhez hasonló anomáliára szeretnénk fogadni. A probléma azonban az, hogy ezt nem tudjuk megtenni, mert jelenleg ugyanazon a véleményen vagyunk. És nem kötök fogadást senki mással. Mi van, ha kiderül, hogy egy jövőbeli idegen, aki tudja, hogy lehetséges az időutazás?

Úgy érezte, ez a fejezet a kormány parancsára íródott, hogy elrejtse az időutazás valóságát? Lehet hogy igazad van.

A világvonal egy út a négydimenziós téridőben. Az időszerű világvonalak egyesítik a térben való mozgást a természetes előrehaladással az időben. Csak ilyen vonalak mentén következhetnek az anyagi tárgyak.

Véges – véges dimenziókkal.

Stephen Hawking

A világ dióhéjban

Előszó

Nem számítottam arra, hogy A Brief History of Time című nem fikciós könyvem ilyen sikeres lesz. Több mint négy évig a London Sunday Times bestsellerlistáján maradt – tovább, mint bármely más könyv, ami különösen meglepő egy tudományról szóló kiadvány esetében, mert általában nem fogynak el gyorsan. Aztán az emberek elkezdték kérdezni, hogy mikorra várható a folytatás. Vonakodtam, nem akartam olyasmit írni, hogy „Egy novella folytatása” vagy „Az idő kicsit hosszabb története”. Én is a kutatással voltam elfoglalva. De fokozatosan világossá vált, hogy egy újabb könyvet lehet írni, aminek esélye van arra, hogy könnyebben érthető legyen. Az „Az idő rövid története” lineáris minta szerint épült fel: a legtöbb esetben minden következő fejezet logikusan kapcsolódik az előzőekhez. Néhány olvasónak tetszett, de mások megragadtak a korai fejezetekben, és soha nem jutottak el az érdekesebb témákhoz. Ennek a könyvnek más a felépítése – inkább egy fa: az 1. és 2. fejezet egy törzset alkot, amelyből a többi fejezet ágai nyúlnak ki.

Ezek az „ágak” nagymértékben függetlenek egymástól, és miután képet alkottak a „törzsről”, az olvasó bármilyen sorrendben megismerkedhet velük. Olyan területekre vonatkoznak, amelyeken az Idő rövid története megjelenése óta dolgoztam vagy gondolkodtam. Vagyis a modern kutatás legaktívabban fejlődő területeit tükrözik. Minden fejezetben igyekeztem eltávolodni a lineáris struktúrától. Az illusztrációk és a feliratok egy alternatív útvonalra irányítják az olvasót, mint például az 1996-ban megjelent An Illustrated Brief History of Time-ban. Az oldalsávok és a széljegyzetek lehetővé teszik, hogy egyes témákat a főszövegben lehetségesnél alaposabban tárgyaljon.

1988-ban, amikor az Idő rövid története először megjelent, az volt a benyomásom, hogy a végső Mindennek elmélete alig dereng a láthatáron. Hogyan változott a helyzet azóta? Közelebb vagyunk a célunkhoz? Amint ebből a könyvből megtudhatja, a fejlődés drámai volt. De az utazás még mindig tart, és még nincs vége. Ahogy mondani szokták, jobb reménykedve folytatni az utat, mint a célhoz érni. Kutatásaink és felfedezéseink a kreativitást minden területen táplálják, nem csak a tudományban. Ha az út végére érünk, az emberi szellem elsorvad és meghal. De nem hiszem, hogy valaha is megállunk: ha nem is a mélységben, de a komplexitás felé haladunk, mindig a táguló lehetőséghorizont középpontjában maradva.

Sok segítőm volt a könyv elkészítése közben. Külön szeretném megköszönni Thomas Hertognak és Neil Shearernek az ábrákkal, feliratokkal és oldalsávokkal kapcsolatos segítségét, Anne Harrisnak és Kitty Fergussonnak, akik a kéziratot (pontosabban a számítógépes fájlokat, mivel minden, amit írok, elektronikus formában szerkesztették), Philip Dunnnak az illusztrációkat készítő Book Laboratory és a Moonrunner Design munkatársa. Ugyanakkor szeretnék köszönetet mondani mindazoknak, akik lehetőséget biztosítottak számomra a normális életvitelre és a tudományos kutatásra. Nélkülük ez a könyv nem született volna meg.

A relativitáselmélet rövid története

Hogyan rakta le Einstein az alapokat

század két alapvető elmélete:

általános relativitáselmélet és kvantummechanika

Albert Einstein, a speciális és az általános relativitáselmélet megalkotója 1879-ben született a németországi Ulmban, a család később Münchenbe költözött, ahol a leendő tudós apja, Hermann és nagybátyja, Jacob élt. kicsi és nem túl sikeres elektrotechnikai cég. Albert nem volt csodagyerek, de az az állítás, hogy megbukott az iskolában, túlzásnak tűnik. 1894-ben apja vállalkozása meghiúsult, és a család Milánóba költözött. Szülei úgy döntöttek, hogy Albertet Németországban hagyják, amíg befejezi az iskolát, de ő nem bírta a német tekintélyelvűséget, és néhány hónap múlva otthagyta az iskolát, és Olaszországba ment, hogy csatlakozzon családjához. Később Zürichben végezte tanulmányait, ahol 1900-ban diplomát szerzett a tekintélyes Műszaki Egyetemen ( E idgenössische T echnische H ochschule – Felső műszaki iskola). Einstein vitatkozási hajlandósága és felettesei ellenszenve megakadályozta abban, hogy kapcsolatot létesítsen az ETH professzoraival, így egyikük sem ajánlotta fel neki az asszisztensi állást, amely általában megkezdte tudományos pályafutását. Csupán két évvel később a fiatalembernek végre sikerült elhelyezkednie a berni Svájci Szabadalmi Hivatalban, mint fiatal hivatalnok. Ebben az időszakban, 1905-ben írt három dolgozatot, amelyek nemcsak a világ egyik vezető tudósává tették Einsteint, hanem két tudományos forradalom kezdetét is jelentette - olyan forradalmak, amelyek megváltoztatták az időről, a térről és magáról a valóságról alkotott elképzeléseinket.

A 19. század végére a tudósok úgy vélték, hogy közel jutottak az Univerzum átfogó leírásához. Elképzeléseik szerint a teret folyamatos közeggel – „éterrel” töltötték ki. A fénysugarakat és a rádiójeleket az éter hullámainak tekintették, ahogy a hangot a levegő sűrűségének hullámai. Az elmélet befejezéséhez csak az éter rugalmas tulajdonságainak gondos mérésére volt szükség. Ezt a célt szem előtt tartva a Harvard Egyetem Jefferson Laboratóriumát egyetlen vasszög nélkül építették fel, hogy elkerüljék az esetleges interferenciát a legfinomabb mágneses mérésekben. A tervezők azonban megfeledkeztek arról, hogy a laboratórium és a Harvard többi épületének felépítéséhez használt vörösbarna tégla jelentős mennyiségű vasat tartalmaz. Az épület ma is használatban van, de a Harvard még nem tudja, mekkora súlyt bír el a könyvtár vasszögeket nem tartalmazó padlózata.

A század vége felé a mindent átható éter koncepciója nehézségekbe ütközött. A fénynek meghatározott sebességgel kellett áthaladnia az éteren, de ha Ön a fénnyel azonos irányban halad át az éteren, akkor a fénysebességnek lassabbnak kell lennie, és ha az ellenkező irányba halad, akkor a sebesség a fény gyorsabbnak tűnik (1.1. ábra).

Rizs. 1.1 A stacionárius éter elmélete

Ha a fény egy éter nevű rugalmas anyag hulláma lenne, sebessége gyorsabbnak tűnne annak, aki egy űrhajóban feléje halad (a), és lassabban annak, aki a fénnyel azonos irányba halad (b).

Számos kísérletben azonban ezeket az elképzeléseket nem sikerült megerősíteni. A legpontosabbat és legpontosabbat 1887-ben Albert Michelson és Edward Morley végezte el a Case School of Applied Sciences-ben, Cleveland, Ohio. Összehasonlították a fény sebességét két egymásra merőleges sugárban. Ahogy a Föld forog a tengelye körül és kering a Nap körül, megváltozik a berendezés éteren keresztüli mozgásának sebessége és iránya (1.2. ábra). Michelson és Morley azonban nem talált napi vagy éves különbséget a fénysebességben a két sugárban. Kiderült, hogy a fény hozzád képest mindig azonos sebességgel mozog, függetlenül attól, hogy milyen gyorsan és milyen irányba haladsz (1.3. ábra).

Ó, Stephen Hawkingot már közzétették a Funlabon. Nagyon váratlan, de mivel itt van, nem maradhatok csendben.

Először egy kicsit magáról a szerzőről: Stephen Hawking az emberi szellem erejének legtisztább példája. Lebénult és nem tud beszélni – mi lehet rosszabb ennél a sorsnál? De szelleme és Titán elméje legyőzte fizikai gyengeségét. És hogy nyertünk! Hawking az egyik legokosabb ember a mai bolygónkon. Ha valakinek bizonyítékra van szüksége a szellem elsőbbségére a test felett, akkor itt a bizonyíték. Azok, akik kisebb problémáikról vagy sebeikről panaszkodnak, VALÓDI probléma és VALÓDI fizikai gyengeség példái. Valójában maga Stephen Hawking a sci-fi. Egy ember-aszketikus, egy férfi-mártír, egy ember-szimbólum. :imádkozik:

A könyvről: Csak egy könyvet olvasok (vagy inkább még olvasok, mert nagyon lassan mennek a dolgok). A dolog teljesen pompás! És mint minden luxuscikk, ez is elég ritka. A könyv példányszáma 7000 példány, így a kisvárosi könyvesboltok polcain alig lehet találni. Ezt a könyvet személyesen az interneten keresztül, a www.urss.ru webhelyen rendeltem meg (kérem a moderátorokat, hogy ne töröljék a linket, mivel ez az üzlet kizárólag tudományos vagy tudományos-oktatási irodalmat forgalmaz, amely gyakran máshol nem található). Kiváló kiadás porköpenyben és keménytáblás fényűző bevonatos papíron (istenem, mennyire más ez, mint a már megszokott olcsó és szürkés papír!). Kiváló nyomtatás, a szöveg nem maszatos sehol. Kiváló színes rajzok, amelyek tökéletesen kiegészítik a meglehetősen összetett szöveget, jól mutatják a szerző gondolatainak menetét. Általánosságban elmondható, hogy nem szégyen kifizetni a nehezen megkeresett hatszáz rubelt + fizetni a postai kézbesítésért ezért a könyvért.

Ami magát a szöveget illeti, az meglehetősen összetett. De nem azért bonyolult, mert a szerző rosszul fejezi ki gondolatait, vagy mert visszaél a terminológiával vagy az ijesztő képletekkel, hanem azért, mert megpróbálja megmagyarázni a legbonyolultabb és legérdekesebb problémákat, amelyek megoldásával a modern fizika küzd. A maga részéről (vagyis a népszerű tudós részéről) Hawking mindent megtett, amit csak tudott, de az olvasónak sokat kell törekednie, hogy legalább általánosságban megértse, miről beszél a szerző.

Ebben a könyvben, ellentétben például Brian Greene másik bestseller nem-fikciós könyvével, az „Elegáns univerzummal”, nincsenek olyan fejezetek, amelyek felfrissítenék az emlékezetet a makro- és mikrovilág fizikai törvényeiről. Ha Brian Greene egy fél könyvet költött arra, hogy felkészítse az olvasót a szuperhúrok elméletére és a tizenegy dimenziós dimenzióra, amelyben léteznek, akkor Stephen Hawking inkább a szarvánál fogva ragadta a bikát, és a második fejezettől elkezdett beszélni a szuperhúrok formájáról. Az idő, egyben felidézve tudományának alapjait. Így a felkészületlen emberek (például én) néha elveszíthetik a szerző érvelésének fonalát. Azonban a szerző hibája, hogy rosszul tanítottak fizikát az iskolában? Itt nincs másra szükség, mint azokra az alapfogalmakra, amelyeket az iskolai tanárok próbáltak megadni nekünk.

Sietek Nick Perumov rajongói kedvében járni! A Multiverzum, amelyről Hawking a könyv egyik fejezetében beszél, nagyon hasonló (mennyire hasonlít egy az egyhez, még akkor is, ha „találj tíz különbséget” versenyt) a Rendezetthez. Elmondhatjuk tehát, hogy a fantázia a modern fizikai elméletekkel működik együtt.

A könyv tartalma persze nem ér véget, és a Szerző teljesen fantasztikus dolgokról beszél. Például az időutazás lehetőségéről. Vagy éppen azokról a „féreglyukakról”, amelyekről sokat beszélnek, de kevesen tudják.

A lényeg: Nem tudom felemelni a kezem, hogy tíz pontnál kevesebbet adjak ennek a könyvnek. Előttünk egy remekmű, igen, a fizika területén a népszerű tudományos irodalom remeke. Sőt, egyszer a remekmű méltó dizájnt kapott ideális kiadás formájában (hogyan hiányzik ez Brian Greene „The Elegant Universe” című könyvéből!) Akit legalább egy kicsit is érdekel, mivel küzdenek korunk legjobb elméi -val kötelező olvasmány.

Értékelés: 10

A könyv jó, de nem olyan jó, mint az „Az idő rövid története”, amely egy időben feltűnést keltett a tudományos irodalomban.

Sok a nagy, színes rajz, nincsenek bonyolult képletek, mindent szó szerint az ujjain lehet rágni. Az ötletek valóban nagyon összetettek, és nem mindig lehet ezeket egyszerű szavakkal kifejezni, mint ez... ennek ellenére a szerző igyekszik megtenni. Véleményem szerint az anyag túlzott leegyszerűsítése információtartalmilag jelentősen rontotta a könyvet. Sok kérdés marad azokban az emberekben, akik saját maguk akarnak eljutni az igazság mélyére, ezért végül további irodalmat kell vásárolniuk: Brian Greene, Weinberg, Penrose. Külön szeretném megjegyezni az Amphora által Einstein relativitáselméletéről publikált műveket (a sorozat neve „Stephen Hawking Library”).

1988-ban Stephen Hawking rekordot döntõ könyve, Az idõ rövid története ismertette ennek a figyelemre méltó elméleti fizikusnak a gondolatait az olvasókkal szerte a világon. És itt egy új fontos esemény: Hawking visszatér! A gyönyörűen illusztrált folytatás, A világ dióhéjban feltárja azokat a tudományos felfedezéseket, amelyeket első, széles körben elismert könyvének megjelenése óta tettek.

Korunk egyik legzseniálisabb tudósa, aki nemcsak gondolatainak merészségéről, hanem kifejezéseinek tisztaságáról és szellemességéről is ismert, Hawking a kutatás élvonalába vezet, ahol az igazság furcsábbnak tűnik, mint a fikció, hogy megmagyarázza. leegyszerűsítve az univerzumot irányító elveket.

Sok elméleti fizikushoz hasonlóan Hawking is arra vágyik, hogy megtalálja a tudomány Szent Grálját – a Mindennek elméletét, amely a kozmosz alapja. Lehetővé teszi, hogy megérintsük az univerzum titkait: a szupergravitációtól a szuperszimmetriáig, a kvantumelmélettől az M-elméletig, a holográfiától a dualitásokig. Együtt egy lenyűgöző kalandba vágunk bele, miközben arról beszél, hogy Einstein általános relativitáselmélete és Richard Feynman többtörténelem-elmélete alapján egy teljes egységes elméletet hoz létre, amely mindent leírna, ami az Univerzumban történik.

Elkísérjük egy rendkívüli utazásra a téridőn keresztül, és csodálatos színes illusztrációk szolgálnak mérföldkőként ezen a szürreális Csodaországon keresztül, ahol részecskék, membránok és húrok tizenegy dimenzióban mozognak, ahol a fekete lyukak elpárolognak, magukkal viszik titkaikat, és ahol a kozmikus mag, amelyből Univerzumunk nőtt, egy apró dió volt.

STEPHEN HAWKING
Az Univerzum dióhéjban
Angolból fordította A. G. Szergejev
A kiadvány Dmitrij Zimin Dinasztia Alapítványának támogatásával készült
SPb: Amphora. TID Amphora, 2007. - 218 p.

5. fejezet A múlt védelme

Arról, hogy lehetséges-e az időutazás, és hogy egy magasan fejlett civilizáció, a múltba visszatérve, képes-e ezen változtatni

Mert Stephen Hawking (aki elveszített egy korábbi fogadást ebben a kérdésben azzal, hogy követeléseit túl általánossá tette) továbbra is szilárdan meg van győződve arról, hogy a meztelen szingularitások átkozódnak, és a klasszikus fizika törvényei szerint tiltani kell őket, és mivel John Preskill és Kip Thorne (aki megnyerte az előzőt fogadás) - továbbra is úgy gondolják, hogy a meztelen szingularitások kvantumgravitációs objektumokként létezhetnek anélkül, hogy a horizont lefedné őket a megfigyelhető Univerzumban, Hawking javasolta, Preskill/Thorne pedig elfogadta a következő fogadást:

Mivel a klasszikus anyag vagy mező bármely formája, amely nem tud szingulárissá válni a lapos téridőben, engedelmeskedik Einstein általános relativitáselméletének klasszikus egyenleteinek, a dinamikus evolúció bármilyen kezdeti feltételből (vagyis bármilyen nyitott kezdeti adathalmazból) soha nem tud létrehozni csupasz szingularitás (nem teljes nulla geodéziai I +-ból, végponttal a múltban).

A vesztes ruhával jutalmazza a győztest, hogy el tudja takarni meztelenségét. A ruházaton megfelelő üzenetet kell hímezni.

Barátom és kollégám, Kip Thorne, akivel sok fogadást kötöttem (még mindig aktív), nem tartozik azok közé, akik csak azért követik a fizikában általánosan elfogadott irányvonalat, mert mindenki más. Ezért ő lett az első komoly tudós, aki az időutazást mint gyakorlati lehetőséget merte tárgyalni.

Nyíltan beszélni az időutazásról nagyon érzékeny kérdés. Megkockáztatja, hogy félrevezetik a költségvetési pénzek valami abszurditásba való befektetésére irányuló hangos felhívások, vagy a kutatás katonai célú minősítésére vonatkozó követelések. Tényleg, hogyan védhetjük meg magunkat valakitől egy időgéppel? Hiszen képes magát a történelmet megváltoztatni, és uralni a világot. Kevesen vagyunk elég vakmerőek ahhoz, hogy egy olyan kérdésen dolgozzunk, amelyet a fizikusok politikailag annyira inkorrektnek tartanak. Ezt a tényt az időutazást kódoló szakkifejezésekkel álcázzuk.

Az időutazásról szóló modern viták alapja Einstein általános relativitáselmélete. Ahogy az előző fejezetekben is látható volt, az Einstein-egyenletek dinamikussá teszik a teret és az időt azáltal, hogy leírják, hogyan hajlítja meg és torzítja őket az anyag és az energia az Univerzumban. Az általános relativitáselméletben bárkinek a karórával mért személyes ideje mindig növekszik, akárcsak Newton elméletében vagy a speciális relativitáselmélet lapos téridejében. De lehet, hogy a téridő annyira elcsavarodik, hogy képes leszel egy csillaghajón elrepülni, és indulás előtt visszatérni (5.1. ábra).

Például ez megtörténhet, ha vannak féreglyukak – a 4. fejezetben említett tér-idő csövek, amelyek annak különböző régióit kötik össze. Az ötlet az, hogy egy csillaghajót küldjünk a féreglyuk egyik szájába, és egy teljesen más helyen és időben keljünk ki a másikból (5.2. ábra).

A féreglyukak, ha léteznek, megoldhatják a sebességkorlátozás problémáját az űrben: a relativitáselmélet szerint több tízezer évbe telik átkelni a Galaxison. De egy féreglyukon keresztül átrepülhet a Galaxis másik oldalára, és vacsora közben visszatérhet. Mindeközben könnyen kimutatható, hogy ha léteznek féreglyukak, akkor azok felhasználhatók arra, hogy megtalálják önmagunkat a múltban.

Érdemes tehát elgondolkodni azon, hogy mi lesz, ha sikerül például felrobbantani a rakétát az indítóálláson, hogy megakadályozzuk a saját repülésünket. Ez a híres paradoxon egy változata: mi történne, ha visszamenne az időben, és megölné a saját nagyapját, mielőtt az apádat megfoganhatta volna (5.3. ábra)?

Természetesen a paradoxon itt csak akkor merül fel, ha feltételezzük, hogy egyszer a múltban azt tehetsz, amit akarsz. Ez a könyv nem a szabad akaratról szóló filozófiai viták helye. Ehelyett arra fogunk összpontosítani, hogy a fizika törvényei megengedik-e a téridő csavarását úgy, hogy egy makroszkopikus test, mint egy űrhajó, visszatérhessen múltjába. Einstein elmélete szerint az űrhajó mindig olyan sebességgel mozog, amely kisebb, mint a helyi fénysebesség a téridőben, és követi az úgynevezett időszerű világvonalat. Ez lehetővé teszi a kérdés újrafogalmazását szakszóval: létezhetnek-e zárt időszerű görbék a téridőben, vagyis olyanok, amelyek újra és újra visszatérnek kiindulópontjukhoz? Az ilyen pályákat „időbelinek” fogom nevezni s mi hurkok.”

A feltett kérdésre három szinten kereshet választ. Az első az Einstein-féle általános relativitáselmélet szintje, amely azt jelenti, hogy az Univerzumnak világosan meghatározott története van, minden bizonytalanság nélkül. Ehhez a klasszikus elmélethez teljes képünk van. Azonban, mint láttuk, egy ilyen elmélet nem lehet teljesen pontos, mivel a megfigyelések szerint az anyag bizonytalanságnak és kvantumingadozásoknak van kitéve.

Ezért az időutazás kérdését a második szinten tehetjük fel - a félklasszikus elméletek esetében. Most az anyag kvantumelmélet szerinti viselkedését tekintjük bizonytalanságokkal és kvantumfluktuációkkal, de a téridőt jól definiáltnak és klasszikusnak tekintjük. Ez a kép nem olyan teljes, de legalább ad némi ötletet a továbblépésről.

Végül van egy megközelítés a gravitáció teljes kvantumelméletének nézőpontjából, bármi is legyen az. Ebben az elméletben, ahol nemcsak az anyag, hanem maga az idő és a tér is ki van téve a bizonytalanságnak és ingadozásnak, még az sem teljesen világos, hogyan tegyük fel az időutazás lehetőségének kérdését. Talán a legjobb, ha megkérjük az embereket azokban a régiókban, ahol a téridő szinte klasszikus és mentes a bizonytalanságoktól, értelmezzék méréseiket. Megtapasztalják-e az időutazást olyan régiókban, ahol erős gravitáció és nagy kvantumingadozások uralkodnak?

Kezdjük a klasszikus elmélettel: a speciális relativitáselmélet lapos térideje (gravitáció nélkül) nem teszi lehetővé az időutazást a téridő eleinte vizsgált görbe változataiban. Einstein szó szerint megdöbbent, amikor 1949-ben Kurt Gödel, ugyanaz, aki bebizonyította Gödel híres tételét, felfedezte, hogy a téridőnek egy teljesen forgó anyaggal teli univerzumban van egy átmeneti hatása. nál nél hurok minden pontban (5.4. ábra).

Gödel megoldásához egy kozmológiai állandó bevezetésére volt szükség, ami a valóságban nem biztos, hogy létezik, később azonban kozmológiai állandó nélkül találtak hasonló megoldásokat. Különösen érdekes eset, amikor két kozmikus húr nagy sebességgel halad el egymás mellett.

A kozmikus húrokat nem szabad összetéveszteni a húrelmélet elemi tárgyaival, amelyekkel teljesen függetlenek. Az ilyen objektumoknak van kiterjedése, ugyanakkor kicsi a keresztmetszete. Létezésüket az elemi részecskékről szóló egyes elméletek jósolják. Egyetlen kozmikus húron kívüli téridő lapos. Ennek a lapos téridőnek azonban van egy ék alakú kivágása, amelynek teteje éppen a húron fekszik. Hasonló a kúphoz: vegyen egy nagy papírkört, és vágjon ki belőle egy szektort, például egy pitedarabot, amelynek teteje a kör közepén található. A vágott darab eltávolítása után ragasszuk a vágás széleit a maradék részhez - kúpot kapunk. Azt a téridőt ábrázolja, amelyben a kozmikus húr létezik (5.5. ábra).

Megjegyzendő, hogy mivel a kúp felülete továbbra is ugyanaz a lapos papír, amivel kezdtük (leszámítva az eltávolított szektort), a tetejét kivéve továbbra is laposnak tekinthető. A görbület jelenléte a csúcson feltárható abból, hogy a körülötte leírt körök rövidebbek, mint az eredeti kerek papírlap középpontjától azonos távolságra lévő körök. Más szóval, a csúcs körüli kör rövidebb, mint a hiányzó szektor miatt egy azonos sugarú körnek sík térben kellene lennie (5.6. ábra).

Hasonlóképpen, a lapos téridőből eltávolított szektor lerövidíti a kozmikus húr körüli köröket, de nem befolyásolja az időt vagy a távolságot. Ez azt jelenti, hogy az egyedi kozmikus húr körüli téridő nem tartalmaz időt s x hurkok, ezért lehetetlen a múltba utazni. Ha azonban van egy második kozmikus húr, amely az elsőhöz képest mozog, az időiránya az első idő- és térbeli változásainak kombinációja lesz. Ez azt jelenti, hogy a második karakterlánc által elvágott szektor mind a térbeli távolságokat, mind az időintervallumokat csökkenti az első karakterlánccal együtt mozgó megfigyelő számára (5.7. ábra). Ha a húrok közel fénysebességgel mozognak egymáshoz képest, akkor a két húr megkerüléséhez szükséges idő csökkenése olyan jelentős lehet, hogy a végén vissza kell térnie, mielőtt elkezdte volna. Más szóval, vannak átmenetiek s e hurkok, amelyek mentén a múltba utazhat.

A kozmikus húrok olyan anyagot tartalmaznak, amelynek pozitív energiasűrűsége van, ami összhangban van a mai ismert fizikával. Azonban a csavar a tér, ami okot ad az átmeneti s e hurok, a végtelenségig nyúlik a térben és a végtelen múltig az időben. Tehát az ilyen tér-idő struktúrák kezdetben, konstrukciójuk révén lehetővé teszik az időutazás lehetőségét. Nincs okunk azt hinni, hogy a mi univerzumunkat ilyen perverz stílus szerint alakították ki, nincs megbízható bizonyítékunk a jövőből érkező vendégek megjelenésére. (Nem számítom az összeesküvés-elméleteket, miszerint az UFO-k a jövőből jönnek, és a kormány tud róla, de eltitkolja az igazságot. Általában olyan dolgokat rejtenek, amelyek nem olyan nagyszerűek.) Tehát feltételezem, hogy átmeneti s x hurkok nem léteztek a távoli múltban, pontosabban a múltban valamely téridő-felülethez képest, amit jelölni fogok S. Kérdés: tud-e egy fejlett civilizáció időgépet építeni? Vagyis változtathatja-e a téridőt a jövőben ahhoz képest S(felszín felett S diagramon), hogy a hurkok csak a véges méretű területen jelenjenek meg? Azért mondom, hogy véges terület, mert bármennyire is fejlett egy civilizáció, úgy tűnik, hogy az univerzumnak csak egy korlátozott részét tudja irányítani. A tudományban egy probléma helyes megfogalmazása gyakran azt jelenti, hogy megtaláljuk a megoldás kulcsát, és az általunk vizsgált eset jól szemlélteti ezt. A véges időgép definíciójához egy régi munkámhoz fordulok. Az időutazás lehetséges a téridő bizonyos régióiban, ahol átmenetiek vannak s e hurkok, azaz fény alatti mozgási sebességű pályák, amelyek a téridő görbülete miatt mégis vissza tudnak térni az eredeti helyre és időre. Mivel azt feltételeztem, hogy a távoli múltban átmeneti s x nem voltak hurkok, léteznie kell – ahogy én nevezem – „időutazási horizontnak” – egy határnak, amely elválasztja az időt tartalmazó területet s e hurkok, arról a területről, ahol nincsenek (5.8. ábra).

Az időutazás horizontja nagyon hasonlít egy fekete lyuk horizontjához. Míg ez utóbbit olyan fénysugarak alkotják, amelyeknek alig van hiánya a fekete lyukból való kilépéshez, addig az időutazás horizontját olyan sugarak határozzák meg, amelyek a találkozás küszöbén állnak. Továbbá az időgép kritériumának az úgynevezett végesen generált horizont meglétét tekintem, azaz egy korlátozott méretű régióból kibocsátott fénysugarakból. Más szóval, nem a végtelenből vagy a szingularitásból kell származniuk, hanem csak egy véges régióból, amely ideiglenes nál nél hurok, egy olyan terület, amelyet feltételezésünk szerint fejlett civilizációnk képes lesz létrehozni.

Ennek az időgép-kritériumnak az elfogadásával csodálatos lehetőség nyílik a Roger Penrose és általunk kidolgozott módszerek alkalmazására a szingularitások és a fekete lyukak tanulmányozására. Még az Einstein-egyenletek használata nélkül is megmutathatom, hogy általában egy végesen generált horizont fénysugarakat tartalmaz, amelyek találkoznak egymással, és újra és újra visszatérnek ugyanabba a pontba. Ahogy körbejár, a fény minden alkalommal egyre nagyobb kékeltolódást tapasztal, és a képek egyre kékebbek lesznek. A sugárban lévő hullámpúpok egyre közelebb kerülnek egymáshoz, és egyre rövidebbek lesznek azok az intervallumok, amelyeken keresztül a fény visszatér. Valójában egy fényrészecskének véges története lesz, ha a saját idejében vesszük figyelembe, még akkor is, ha egy véges tartományban köröket fut be, és nem éri el az egyedi görbületi pontot.

Az a tény, hogy egy fényrészecske véges időn belül kimeríti történetét, jelentéktelennek tűnhet. De be tudom bizonyítani a világvonalak létezésének lehetőségét is, amelyek mentén a mozgás sebessége kisebb, mint a fény, és az időtartam véges. Ezek olyan megfigyelők történetei lehetnek, akik a horizont előtt egy véges területen kapnak helyet, és körbe-körbe-körbe mozognak, egyre gyorsabban és gyorsabban, amíg véges időn belül el nem érik a fénysebességet. Tehát, ha egy gyönyörű földönkívüli repülő csészealjból meghív az időgépébe, légy óvatos. A véges teljes időtartamú történetek ismétlődésének csapdájába eshet (5.9. ábra).

Ezek az eredmények nem az Einstein-egyenlettől függnek, hanem csak attól, hogy a téridőt milyen módon csavarják az idő létrehozásához. O th hurkok a végső régióban. De mégis, milyen anyagból tudna egy magasan fejlett civilizáció véges dimenziójú időgépet megépíteni? Lehet-e mindenhol pozitív energiasűrűsége, mint a fentebb leírt kozmikus téridő húr esetében? A kozmikus húr nem elégíti ki ezt a követelményemet s e hurkok csak a végső régióban jelentek meg. De azt gondolhatnánk, hogy ez csak annak a ténynek köszönhető, hogy a húrok végtelen hosszúak. Lehet, hogy valaki azt reméli, hogy véges időgépet építhet olyan kozmikus húrok véges hurkjaiból, amelyek pozitív energiasűrűséggel rendelkeznek. Sajnálom, hogy csalódást okozok azoknak, akik Kiphez hasonlóan vissza akarnak menni az időben, de ezt nem lehet úgy megtenni, hogy végig fenntartják a pozitív energiasűrűséget. Bebizonyíthatom, hogy a végső időgép felépítéséhez negatív energiára lesz szükséged.

A klasszikus elméletben az energiasűrűség mindig pozitív, így véges időgép létezése ezen a szinten kizárt. De megváltozik a helyzet a félklasszikus elméletben, ahol az anyag viselkedését a kvantumelméletnek megfelelően, a téridőt pedig jól körülhatároltnak, klasszikusnak tekintik. Amint láttuk, a kvantumelméletben a bizonytalansági elv azt jelenti, hogy a mezők mindig fel és le ingadozik, még a látszólag üres térben is, és végtelen az energiasűrűségük. Végül is csak egy végtelen érték kivonásával kapjuk meg azt a véges energiasűrűséget, amelyet az Univerzumban figyelünk meg. Ez a kivonás negatív energiasűrűséget is eredményezhet, legalábbis lokálisan. Még lapos térben is találhatunk olyan kvantumállapotokat, amelyekben az energiasűrűség lokálisan negatív, bár az összenergia pozitív. Kíváncsi vagyok, hogy ezek a negatív értékek valóban meggörbítik-e a téridőt úgy, hogy véges időgép keletkezik? Úgy tűnik, ehhez kellene vezetniük. Ahogy a 4. fejezetből kiderül, a kvantumfluktuációk azt jelentik, hogy még a látszólag üres tér is megtelik virtuális részecskepárokkal, amelyek együtt jelennek meg, szétrepülnek, majd ismét konvergálnak és megsemmisítik egymást (5.10. ábra). A virtuális pár egyik eleme pozitív, a másik negatív energiájú lesz. Ha van fekete lyuk, akkor abba egy negatív energiájú részecske eshet, a pozitív energiájú részecske pedig elrepülhet a végtelenbe, ahol a fekete lyukból pozitív energiát hordozó sugárzásként jelenik meg. A fekete lyukba eső negatív energiájú részecskék pedig tömegének csökkenéséhez és lassú párolgáshoz vezetnek, amit a horizont méretének csökkenése kísér (5.11. ábra).

A pozitív energiasűrűségű közönséges anyag vonzó gravitációs erőt hoz létre, és úgy hajlítja meg a téridőt, hogy a sugarak egymás felé forduljanak, ahogyan a 2. fejezetben a gumilapon lévő golyó mindig maga felé fordítja a kis golyót, és soha nem távolodik el.

Ebből következik, hogy a fekete lyuk horizontjának területe idővel csak növekszik, és soha nem csökken. Ahhoz, hogy a fekete lyuk horizontja zsugorodjon, a horizont energiasűrűségének negatívnak kell lennie, és a téridőnek a fénysugarak szétválását kell okoznia. Erre először egy este, lefekvés közben jöttem rá, nem sokkal a lányom születése után. Nem mondom meg pontosan, milyen régen volt, de most már van egy unokám.

A fekete lyukak párolgása azt mutatja, hogy kvantum szinten az energiasűrűség néha negatív is lehet, és abba az irányba kanyaríthatja a téridőt, amelyre egy időgép felépítéséhez szükség lenne. Tehát elképzelhető egy olyan magas fejlettségi fokon lévő civilizáció, amely képes kellően nagy negatív energiasűrűséget elérni ahhoz, hogy olyan időgépet kapjon, amely alkalmas lenne makroszkopikus objektumokra, például űrhajókra. Jelentős különbség van azonban egy fekete lyuk horizontja között, amelyet csak folyamatosan mozgó fénysugarak alkotnak, és egy időgép horizontja között, amely zárt fénysugarakat tartalmaz, amelyek csak körben haladnak. Egy ilyen zárt úton újra és újra mozgó virtuális részecske alapállapot-energiáját ugyanabba a pontba juttatná. Ezért arra kell számítanunk, hogy a horizonton, vagyis az időgép határán - azon a területen, ahol a múltba utazhatsz - az energiasűrűség végtelen lesz. Ezt számos speciális esetben elvégzett pontos számítások igazolják, amelyek elég egyszerűek ahhoz, hogy pontos megoldást lehessen kapni. Kiderül, hogy egy személyt vagy egy űrszondát, amely megpróbál átjutni a horizonton és bejutni az időgépbe, teljesen tönkreteszi a sugárzásfüggöny (5.12. ábra). Az időutazás jövője tehát meglehetősen borúsnak tűnik (vagy mondjuk vakítóan fényesnek?).

Egy anyag energiasűrűsége attól függ, hogy milyen állapotban van, így talán egy fejlett civilizáció képes lesz az időgép peremén lévő energiasűrűséget végessé tenni a körbe-körbe mozgó virtuális részecskék „lefagyasztásával” vagy eltávolításával. körbe zárt hurokban. Nem biztos azonban, hogy egy ilyen időgép stabil lesz: a legkisebb zavar, például ha valaki átlépi a horizontot, hogy belépjen az időgépbe, beindíthatja a virtuális részecskék keringését, és égető villámokat okozhat. A fizikusoknak szabadon kell megvitatniuk ezt a kérdést, a megvető nevetségességtől való félelem nélkül. Még ha kiderül is, hogy az időutazás lehetetlen, megértjük, miért lehetetlen, és ez fontos.

A tárgyalt kérdés biztos megválaszolásához nemcsak az anyagi mezők kvantumfluktuációit kell figyelembe vennünk, hanem magának a téridőnek is. Ez várhatóan némi elmosódást okoz a fénysugarak útjában és általában az időrendi sorrendben. Valójában a fekete lyuk sugárzását a téridő kvantum fluktuációi által okozott szivárgásnak tekinthetjük, ami azt jelzi, hogy a horizont nem jól meghatározott. Mivel még nincs kész elméletünk a kvantumgravitációról, nehéz megmondani, hogy milyen hatásai lehetnek a téridő fluktuációnak. Ennek ellenére remélhetjük, hogy némi támpontot nyerhetünk a 3. fejezetben leírt Feynman történetösszegzéséből.

Minden történet egy görbe téridő lesz, benne anyagi mezőkkel. Mivel az összes lehetséges történetet összegezni fogjuk, és nem csak azokat, amelyek bizonyos egyenleteket kielégítenek, az összegnek tartalmaznia kell azokat a téridőket is, amelyek eléggé csavarodtak ahhoz, hogy lehetővé tegyék a múltba való utazást (5.13. ábra). Felmerül a kérdés: miért nem történnek mindenhol ilyen utazások? A válasz az, hogy az időutazás valójában mikroszkopikus léptékben történik, de nem vesszük észre. Ha egyetlen részecskére alkalmazzuk Feynman történetek összegzésének elképzelését, akkor olyan történeteket is bele kell foglalnunk, amelyekben gyorsabban mozog, mint a fény, sőt az időben visszafelé is. Különösen lesznek olyan történetek, amelyekben a részecske térben és időben zárt hurokban körbe-körbe mozog. Mint a „Groundhog Day” című filmben, ahol a riporter újra és újra ugyanazokat a napokat éli (5. 14. kép).

Az ilyen zárt hurkú történettel rendelkező részecskék nem figyelhetők meg a gyorsítóknál. Mellékhatásaik azonban számos kísérleti hatás megfigyelésével mérhetők. Az egyik a hidrogénatomok által kibocsátott sugárzás enyhe eltolódása, amelyet a zárt hurokban mozgó elektronok okoznak. A másik a párhuzamos fémlemezek között fellépő kis erő, amelyet az okoz, hogy valamivel kevesebb zárt hurok van köztük, mint a külső régiókban - ez a Kázmér-effektus egy másik ekvivalens kezelése. Így a hurokba zárt történetek létezését kísérlet igazolja (5.15. ábra).

Vitatható, hogy az ilyen hurkolt részecskék történeteinek köze van-e a téridő görbületéhez, hiszen olyan változatlan háttér előtt is megjelennek, mint a sík tér. De az elmúlt években felfedeztük, hogy a fizikai jelenségeknek gyakran egyformán érvényes kettős leírásuk van. Ugyanígy elmondható, hogy a részecskék zárt hurokban mozognak állandó háttér előtt, vagy mozdulatlanok maradnak, miközben a téridő ingadozik körülöttük. Felmerül a kérdés: először a részecskepályákat, majd a görbült téridőket akarod összegezni, vagy fordítva?

Így úgy tűnik, hogy a kvantumelmélet lehetővé teszi az időutazást mikroszkopikus léptékben. De sci-fi célokra, mint például visszamenni az időben, és megölni a nagyapádat, ennek nem sok haszna van. A kérdés tehát továbbra is fennáll: el tudja-e érni a valószínűséget, ha az előzményeket összegezzük, a maximumot a makroszkopikus időhurokkal rendelkező téridőn?

Ezt a kérdést úgy lehet feltárni, hogy összegeket veszünk figyelembe az anyagi mezők történetében egy olyan háttértéridő sorozaton, amelyek egyre közelebb kerülnek az időhurkok megengedéséhez. Természetes lenne erre számítani abban a pillanatban, amikor átmeneti A Amikor először jelenik meg a hurok, valami jelentős dolog fog történni. Pontosan ez történt egy egyszerű példában, amelyet Michael Cassidy tanítványommal tanultam.

Az általunk vizsgált háttértéridők szorosan kapcsolódnak az úgynevezett Einstein-univerzumhoz, egy olyan téridőhöz, amelyet Einstein javasolt, amikor még hitte, hogy az univerzum statikus és időben változatlan, sem nem tágul, sem nem zsugorodik (lásd az 1. fejezetet). Einstein univerzumában az idő a végtelen múltból a végtelen jövő felé halad. De a térbeli dimenziók végesek és önmagukban zártak, mint a Föld felszíne, de csak még egy dimenzióval. Az ilyen téridő hengerként ábrázolható, melynek hossztengelye az idő, a keresztmetszete pedig háromdimenziós tér (5.16. ábra).

Mivel Einstein univerzuma nem tágul, nem felel meg az univerzumnak, amelyben élünk. Azonban ez egy hasznos keret az időutazás megvitatásához, mert elég egyszerű ahhoz, hogy a történetek összegzése elvégezhető legyen. Felejtsük el egy pillanatra az időutazást, és vegyük figyelembe az anyagot Einstein univerzumában, amely egy bizonyos tengely körül forog. Ha ezen a tengelyen találja magát, akkor a tér ugyanazon a pontján marad, mintha egy gyermekkörhinta közepén állna. De ha elhelyezkedsz a tengelytől, akkor a térben mozogsz körülötte. Minél távolabb van a tengelytől, annál gyorsabb lesz a mozgása (5.17. ábra). Tehát, ha az univerzum a térben végtelen, a tengelytől elég távoli pontok szuperluminális sebességgel forognak. De mivel Einstein univerzumának térbeli méretei végesek, van egy olyan kritikus forgási sebesség, amelynél még egyetlen része sem fog gyorsabban forogni a fénynél.

Tekintsük most egy részecske történetének összegét Einstein forgó univerzumában. Ha a forgás lassú, akkor egy részecske adott mennyiségű energiához számos utat járhat be. Ezért egy részecske összes történetének összegzése ilyen háttér előtt nagy amplitúdót ad. Ez azt jelenti, hogy egy ilyen háttér valószínűsége az összes görbe téridő történetét összegezve nagy lesz, vagyis ez az egyik valószínűbb történet. Mivel azonban az Einstein-univerzum forgási sebessége egy kritikus ponthoz közelít, és külső régióinak mozgási sebessége a fénysebesség felé hajlik, már csak egy megengedett út marad. És m az univerzum peremén lévő klasszikus részecskékre, nevezetesen a fénysebességgel történő mozgásra. Ez azt jelenti, hogy a részecske történeteinek összege kicsi lesz, ami azt jelenti, hogy az ilyen térbeli időbeli valószínűségek s x háttér összesen az összes görbe tér-idő történethez alacsony lesz. Vagyis ők lesznek a legkevésbé esélyesek.

De mi köze az időutazásnak s m hurkok rendelkeznek Einstein forgó univerzumával? A válasz az, hogy matematikailag egyenértékűek más háttérrel, amelyben időhurkok lehetségesek. Ezek a többi háttér univerzumok, amelyek két térbeli irányban tágulnak. Az ilyen univerzumok nem tágulnak a harmadik térbeli irányban, ami periodikus. Vagyis ha ebbe az irányba gyalogolsz egy bizonyos távolságot, akkor ott fogsz végezni, ahonnan elindultál. Azonban minden ilyen irányú körrel a sebességed az első és a második irányban nő (5.18. ábra).

Ha kicsi a gyorsulás, akkor átmenetileg s x hurkok nem léteznek. Tekintsünk azonban egy olyan hátteret, amelyben minden b O nagyobb sebességnövekedés. Az időhurkok egy bizonyos kritikus gyorsulási értéknél jelennek meg. Nem meglepő, hogy ez a kritikus gyorsulás megfelel az Einstein-univerzumok kritikus forgási sebességének. Mivel az előzmények összegének kiszámítása mindkét háttéren matematikailag ekvivalens, arra a következtetésre juthatunk, hogy az ilyen hátterek valószínűsége nullára hajlamos, ahogy megközelítjük az időhurkok előállításához szükséges görbületet. Más szóval, nulla annak a valószínűsége, hogy egy időgéphez eléggé elvetemül. Ez megerősíti az általam kronológiai védelemnek nevezett hipotézist: a fizika törvényei úgy vannak kialakítva, hogy megakadályozzák a makroszkopikus objektumok időbeli mozgását.

Bár ideiglenes s Mivel az előzmények összegzése esetén a hurkok megengedettek, valószínűségük rendkívül alacsony. A fent említett kettősségi összefüggések alapján megbecsültem annak a valószínűségét, hogy Kip Thorne visszautazhat az időben és megölheti a nagyapját: ez kevesebb, mint egy a tizedhez billió billió billió billió billió billió erejéig.

Ennek csak meglepően kicsi a valószínűsége, de ha alaposan megnézi Kip fényképét, enyhe homályt fog látni a széleken. Megfelel annak az eltűnően kicsi valószínűségnek, hogy a jövő egy gazembere visszamegy az időben és megöli a nagyapját, és ezért Kip nincs igazán itt.

Mivel mi vagyunk a szerencsejáték-típusok, Kip és én egy ehhez hasonló anomáliára szeretnénk fogadni. A probléma azonban az, hogy ezt nem tudjuk megtenni, mert jelenleg ugyanazon a véleményen vagyunk. És nem kötök fogadást senki mással. Mi van, ha kiderül, hogy egy jövőbeli idegen, aki tudja, hogy lehetséges az időutazás?

Úgy érezte, ez a fejezet a kormány parancsára íródott, hogy elrejtse az időutazás valóságát? Lehet hogy igazad van.

A világvonal egy út a négydimenziós téridőben. Az időszerű világvonalak egyesítik a térben való mozgást a természetes előrehaladással az időben. Csak ilyen vonalak mentén következhetnek az anyagi tárgyak.

Véges – véges dimenziókkal.

Élénk és érdekfeszítő. Hawkingnak természetes tehetsége van a tanításhoz és a magyarázathoz, valamint a rendkívül összetett fogalmak humoros illusztrálásához a mindennapi élet analógiáival.

New York Times

Ez a könyv a gyermekkori csodákat a zseniális intellektusokhoz köti. Hawking univerzumán keresztül utazunk, az elméje ereje által szállítva.

Vasárnapi Idők

Élénk és szellemes... Lehetővé teszi az általános olvasó számára, hogy mély tudományos igazságokat merítsen az eredeti forrásból.

New Yorker

Stephen Hawking a tisztánlátás mestere... Nehéz elképzelni, hogy bárki más, aki ma él, tisztábban mutatta be a laikusokat megrémítő matematikai számításokat.

Chicago Tribune

Valószínűleg a legjobb tudományos népszerűségnek örvendő könyv Mesterséges összefoglalása annak, amit a modern fizikusok tudnak az asztrofizikáról. Köszönöm Dr. Hawking! az univerzumra gondolva, és arra, hogyan alakult ez így.

Wall Street Journal

1988-ban Stephen Hawking rekordot döntõ könyve, Az idõ rövid története bemutatta az olvasókat világszerte ennek a figyelemre méltó elméleti fizikusnak a gondolataival. És itt egy új fontos esemény: Hawking visszatér! A nagyszerűen illusztrált folytatás, A világ dióhéjban feltárja azokat a tudományos felfedezéseket, amelyeket első, széles körben elismert könyvének megjelenése óta tettek.

Korunk egyik legzseniálisabb tudósa, aki nemcsak gondolatainak merészségéről, hanem kifejezéseinek tisztaságáról és szellemességéről is ismert, Hawking a kutatás élvonalába vezet, ahol az igazság furcsábbnak tűnik, mint a fikció, hogy megmagyarázza. leegyszerűsítve az univerzumot irányító elveket. Sok elméleti fizikushoz hasonlóan Hawking is arra vágyik, hogy megtalálja a tudomány Szent Grálját – a Mindennek elméletét, amely a kozmosz alapja. Lehetővé teszi, hogy megérintsük az univerzum titkait: a szupergravitációtól a szuperszimmetriáig, a kvantumelmélettől az M-elméletig, a holográfiától a dualitásokig. Izgalmas kalandba megyünk vele, miközben arról beszél, hogy megpróbálja Einstein általános relativitáselméletét és Richard Feynman több történelemről alkotott elképzelését egy teljes egységes elméletté építeni, amely mindent leírna, ami az Univerzumban történik.

Elkísérjük egy rendkívüli utazásra a téridőn keresztül, és csodálatos színes illusztrációk szolgálnak mérföldkőként ezen a szürreális Csodaországon keresztül, ahol részecskék, membránok és húrok tizenegy dimenzióban mozognak, ahol a fekete lyukak elpárolognak, magukkal viszik titkaikat, és ahol a kozmikus mag, amelyből Univerzumunk nőtt, egy apró dió volt.

Stephen Hawking a Cambridge-i Egyetem Lucasian matematika professzora, Isaac Newton és Paul Dirac utódja. Einstein óta az egyik legkiemelkedőbb elméleti fizikusnak tartják.

Nem számítottam arra, hogy A Brief History of Time című nem fikciós könyvem ilyen sikeres lesz. Több mint négy évig a London Sunday Times bestsellerlistáján maradt – tovább, mint bármely más könyv, ami különösen meglepő egy tudományról szóló kiadvány esetében, mert általában nem fogynak el gyorsan. Aztán az emberek elkezdték kérdezni, hogy mikorra várható a folytatás. Vonakodtam, nem akartam olyasmit írni, hogy „Egy novella folytatása” vagy „Az idő kicsit hosszabb története”. Én is a kutatással voltam elfoglalva. De fokozatosan világossá vált, hogy egy újabb könyvet lehet írni, aminek esélye van arra, hogy könnyebben érthető legyen. Az „Az idő rövid története” lineáris minta szerint épült fel: a legtöbb esetben minden következő fejezet logikusan kapcsolódik az előzőekhez. Néhány olvasónak tetszett, de mások megragadtak a korai fejezetekben, és soha nem jutottak el az érdekesebb témákhoz. Ennek a könyvnek más a felépítése – inkább egy fa: az 1. és 2. fejezet egy törzset alkot, amelyből a többi fejezet ágai nyúlnak ki.

Ezek az „ágak” nagymértékben függetlenek egymástól, és miután képet alkottak a „törzsről”, az olvasó bármilyen sorrendben megismerkedhet velük. Olyan területekre vonatkoznak, amelyeken az Idő rövid története megjelenése óta dolgoztam vagy gondolkodtam. Vagyis a modern kutatás legaktívabban fejlődő területeit tükrözik. Minden fejezetben igyekeztem eltávolodni a lineáris struktúrától. Az illusztrációk és a feliratok egy alternatív útvonalra irányítják az olvasót, mint például az 1996-ban megjelent An Illustrated Brief History of Time-ban. Az oldalsávok és a széljegyzetek lehetővé teszik, hogy egyes témákat a főszövegben lehetségesnél alaposabban tárgyaljon.

1988-ban, amikor az Idő rövid története először megjelent, az volt a benyomásom, hogy a végső Mindennek elmélete alig dereng a láthatáron. Hogyan változott a helyzet azóta? Közelebb vagyunk a célunkhoz? Amint ebből a könyvből megtudhatja, a fejlődés drámai volt. De az utazás még mindig tart, és még nincs vége. Ahogy mondani szokták, jobb reménnyel folytatni az utat, mint a célhoz érni." Kutatásaink és felfedezéseink minden területen táplálják a kreativitást, nem csak a tudományban. Ha az út végére érünk, az emberi szellem elsorvadunk és meghalunk, de nem hiszem, hogy valaha is megállunk: ha nem is a mélységben, de a komplexitás felé haladunk, mindig a lehetőségek táguló horizontjának középpontjában maradunk.

Sok segítőm volt a könyv elkészítése közben. Külön szeretném megköszönni Thomas Hertognak és Neil Shearernek az ábrákkal, feliratokkal és oldalsávokkal kapcsolatos segítségét, Anne Harrisnak és Kitty Fergussonnak, akik a kéziratot (pontosabban a számítógépes fájlokat, mivel minden, amit írok, elektronikus formában szerkesztették), Philip Dunnnak az illusztrációkat készítő Book Laboratory és a Moonrunner Design munkatársa. Ugyanakkor szeretnék köszönetet mondani mindazoknak, akik lehetőséget biztosítottak számomra a normális életvitelre és a tudományos kutatásra. Nélkülük ez a könyv nem született volna meg.