La base de ce livre était un cours à l'Université de Princeton, qui a été donné aux sciences humaines par trois astrophysiciens célèbres - Neil Degrass Tyson, Michael Strauss et John Richard Gott. Ils parlent de ce qu'ils aiment le plus et parlent pour que les théories les plus complexes deviennent claires pour les profanes.
Les astronomes n'ont pas l'habitude de compliquer ce qui peut être simple. Les grandes étoiles rouges sont des géantes rouges. Les petites étoiles blanches sont des naines blanches. Si l'étoile palpite, on l'appelle un pulsar. Même le début de tout espace, temps, matière et énergie qui existe dans l'espace peut être appelé simplement deux mots simples: le Big Bang.
Que savons-nous de l'univers? Notre univers est génial. Notre Cosmos est beaucoup plus grand qu'il n'y paraît. Il est plus chaud que vous ne le pensez. Plus serré que vous ne le pensez. Plus rare que vous ne le pensez. Quoi que vous pensiez de l'univers, la réalité sera toujours incroyable.
Nous présentons ici un extrait du livre "Les cordes cosmiques, les trous de trou et le voyage dans le temps".
Depuis que j'explore le problème du voyage dans le temps dans le cadre de la théorie générale de la relativité, les enfants voisins pensent que j'ai une machine à remonter le temps dans mon garage. Une fois, je suis allé à une conférence de cosmologie en Californie et je me suis présenté dans une veste de sport turquoise. Mon collègue Robert Kirchner, qui dirigeait le département d'astronomie de Harvard à l'époque, est venu et a dit: "Rich, vous devez avoir acheté cette veste à l'avenir et l'apporter ici, parce que vous n'avez pas encore inventé cette couleur!" Depuis, je l'ai qualifiée de «veste du futur» et j'y viens toujours pour donner des conférences sur les voyages dans le temps.
Habituellement, je vais à une telle conférence dans cette veste turquoise et porte une mallette marron. Je mets la mallette dans le casier et me dépêche. Puis je reviens en T-shirt. J'explique à l'auditoire que j'ai une autre réunion programmée, et j'ai pris des dispositions pour qu'un conférencier invité lise cette conférence à ma place, puis je sors à nouveau. Je reviens encore, déjà dans une veste turquoise, et je dis à tout le monde que c'est une "veste du futur". J'explique que je n'ai pas pu donner de conférence car j'étais pressé à une autre réunion, qui était prévue en même temps que la conférence; mais comme j'ai une machine à voyager dans le temps, après la réunion, je pouvais simplement aller dans le futur, acheter une veste là-bas et revenir ici - pour donner une conférence, mais ayant déjà un peu d'âge.
Ensuite, je remarque que j'ai oublié d'apporter des notes de cours sur les voyages dans le temps. Que faire? Étant donné que j'ai une machine à voyager dans le temps, je pense que vous pouvez prendre un recueil le lendemain (après une conférence) et revenir ici, laisser à l'avance une mallette avec un recueil quelque part dans le public. Je regarde autour de moi, mais je ne les vois nulle part. Alors, je les ai peut-être cachés. O?? Oui, même dans ce casier. J'ouvre le casier, j'y trouve une mallette, je l'ouvre - hourra! Voilà les notes de cours sur le voyage dans le temps.
Considérez ces événements en traçant leurs lignes du monde sur un graphique spatio-temporel. L'espace est tracé le long de l'abscisse, le temps est tracé le long de l'ordonnée, avec l'avenir en haut. Le public dans lequel je donne une conférence est une barre verticale au centre. Voici à quoi ressemble ma ligne mondiale (figure 21.1).
Sur le graphique spatio-temporel, je quitte le public, alors que je porte un T-shirt blanc. Je retourne dans le public pour une courte période, disant que je ne pourrai pas donner de conférence parce que je suis pressé de me rencontrer. Je pars, parviens à me rencontrer, puis vole vers le futur, où j'achète une veste. Désormais, ma ligne mondiale devient gris clair. Je reviens, je retourne dans le public et là je donne une conférence. Lorsque la conférence est terminée, je dois revenir sur le passé peu de temps avant le début de la conférence, juste pour avoir le temps de remplir une mallette avec un résumé de cette conférence. Je vais entrer dans le public, puis partir rapidement, après quoi je rentrerai (un peu plus jeune), dans un T-shirt. De plus, je continuerai à vivre strictement dans la direction de l'avenir. J'ai une ligne mondiale compliquée.
Qu'en est-il de la gamme mondiale de porte-documents? Il est entre mes mains dès que je le trouve dans le casier. Si je le garde, il fera un voyage chronologique avec moi et je le ramènerai au public avant de le retrouver dans le casier. La ligne mondiale de la mallette se retournera. La ligne mondiale de la mallette est étrange - elle n'a ni début ni fin. Ma ligne mondiale a un début (je suis né) et une fin (je suis mort), mais la ligne mondiale de la mallette est une boucle fermée. La mallette dans ce cas peut être comparée à une particule de génie. En effet, elle, comme le génie, sort de nulle part.
La mallette est toujours en pleine vue de moi. Il ne va pas à l'usine de porte-documents. Les physiciens qui étudient les voyages dans le passé sont obligés de considérer les particules de génie lorsqu'ils parlent des effets quantiques. Que se passe-t-il si une légère éraflure apparaît sur ma serviette lorsque je l'emporte avec moi de la conférence? Igor Novikov estime que l'usure telle que la particule du génie subit doit être «corrigée» à un moment donné afin qu'elle revienne à son état d'origine - et ma mallette ne fait pas exception. Dans le même temps, les lois de l'entropie ne sont pas violées, car la mallette n'est pas un système isolé; l'énergie nécessaire pour le réparer vient de l'extérieur.
L'information peut également agir comme un génie. Supposons que j'arrive en 1915 et donne à Einstein les équations de champ correctes pour la théorie générale de la relativité. Il peut les enregistrer et les publier. D'où proviennent ces informations? Je l'ai appris de l'article d'Einstein, et Einstein l'a appris de moi. Il se révèle une ligne mondiale circulaire.
Les lois de la physique permettent l'existence de particules génies - c'est juste que leur occurrence est peu probable - et plus ces particules sont massives et complexes, moins elles sont susceptibles de se produire. Une histoire similaire aurait pu se produire si j'avais trouvé un morceau de papier sur le sol dans un auditorium fluide et que je n'avais pas apporté avec moi une mallette, mais ce morceau. Dans ce cas, un morceau de papier deviendrait un génie, et le transporter avec vous est plus facile qu'une mallette. Encore plus simple - je pourrais prendre le ringard d'électrons et l'emporter avec moi, puis revenir au passé, au public. Il est tout simplement peu probable de trouver un objet aussi massif qu'une mallette à cet effet, et même avec des notes pour une conférence sur le voyage dans le temps. Je pense que des génies aussi complexes sont possibles, mais ils surviendront extrêmement rarement.
Le voyage dans le passé se produit quand il y a une ligne mondiale qui fait une boucle dans le passé. La situation habituelle est illustrée à la Fig. 18.1: Les lignes mondiales de la Terre et d'autres planètes en spirale en spirale le long de la ligne mondiale du Soleil. Rien ne peut bouger à une vitesse supraluminique et toutes les lignes du monde sont tournées vers l'avenir. Dans la fig. 21.2 montre la situation lorsque nous voyageons dans le passé. La ligne du monde du voyageur se ferme sur lui-même et il devient témoin de certains événements de son propre passé. Le voyageur commence le chemin ci-dessous (dans le passé) et monte jusqu'à ce qu'il rencontre un adulte qui a grandi, qui lui dit: «Bonjour! Je suis toi dans le futur! Il a volé dans le passé pour te dire bonjour. » Il répond: "Vraiment?" et retourné au passé. Puis il se retrouve dans sa jeunesse et dit: «Bonjour! Je suis toi dans le futur! Il a volé dans le passé pour te dire bonjour. » Le jeune "double" répond: "Vraiment?" Le voyageur du temps participe à cette rencontre à deux reprises: en tant que jeune homme et en tant qu'adulte, mais la situation elle-même ne se développe qu'une seule fois. Vous pouvez le comparer avec une sculpture en quatre dimensions, sur laquelle des lignes du monde sont tracées. Cela ne change jamais: voici à quoi ressemble l'image entière. Si vous êtes intéressé par la sensation d'une telle situation, glissez simplement votre doigt le long de la ligne du monde et voyez quelles autres lignes du monde l'intersectent.
Ici s'ouvre une des variantes de la solution du célèbre paradoxe de la grand-mère: que se passerait-il si je retournais dans le passé et tuais accidentellement ma propre grand-mère avant qu'elle ne donne naissance à ma mère? Dans ce cas, elle ne donnera pas naissance à ma mère, et sa mère ne me donnera pas naissance, et puis je ne serai pas là, je ne pourrai pas aller vers le futur et tuer ma future grand-mère. Cela, à son tour, signifie qu'elle donnera naissance à ma mère sans problème, et sa mère à moi. Paradoxe. La solution traditionnelle au paradoxe de la grand-mère est la suivante: les voyageurs du temps ne peuvent pas changer le passé. Ils font toujours partie du passé. Oui, vous pouviez remonter le temps et boire du thé avec des biscuits en compagnie de votre grand-mère quand elle était encore une jeune fille, mais vous ne pouviez pas la tuer, car elle doit donner naissance à votre mère, qui vous donnera naissance. La décision doit être cohérente. Kip Thorne, Igor Novikov et leurs collègues ont formulé une série d'expériences de pensée dans le domaine du voyage dans le temps, poussant des boules de billard ensemble; ils ont essayé de montrer que vous pouvez toujours trouver des solutions cohérentes qui ne contiennent pas de paradoxes.
Ne vous inquiétez pas de changer l'histoire: peu importe comment vous essayez, rien n'en sortira. Si vous retournez au Titanic et avertissez le capitaine de l'iceberg, le capitaine ignorera vos mots, tout comme il n'attachait pas d'importance à tous les autres messages sur les icebergs, car nous savons que le navire coulera. Vous verrez qu'il est impossible de changer le cours des événements. Le voyage dans le temps du film The Incredible Adventures of Bill and Ted est basé sur le même principe d'auto-cohérence.
Une solution alternative au paradoxe de la grand-mère est la théorie multi-mondes Everett de la mécanique quantique. Les physiciens ont des opinions différentes sur cette théorie, mais comprenons d'abord comment elle fonctionne. Dans une théorie mondiale, on pense que de nombreux mondes parallèles peuvent coexister, comme les voies ferrées dans un parc de manœuvre. Nous voyons une histoire, comme si notre train était sur un chemin spécifique. Les événements que nous observons sont similaires à des stations se remplaçant. Voici la Seconde Guerre mondiale ... ici les gens atterrissent sur la lune et ainsi de suite. Mais il existe de nombreux mondes parallèles. Il y a un monde où la Seconde Guerre mondiale n'a pas eu lieu. Une telle théorie est basée sur l'approche de la mécanique quantique comme la somme de nombreuses histoires proposées par Richard Feynman. Feynman s'est rendu compte que pour calculer la probabilité de tout résultat d'une future expérience, il faut prendre en compte toutes les histoires possibles qui pourraient y conduire. Il semble que certains ne soient qu'une étrange règle de calcul en mécanique quantique, mais les partisans d'un modèle multi-monde croient que toutes ces histoires sont réelles et interagissent les unes avec les autres. David Deutsch pense qu'un voyageur dans le temps peut remonter le temps et y tuer sa grand-mère alors qu'elle était encore une jeune fille. Dans ce cas, une nouvelle branche de l'histoire apparaîtra: dans cette version de l'histoire, il y aura à la fois un chrono-voyageur vivant et sa grand-mère décédée. Le chemin où le voyageur du temps est né et où sa grand-mère était encore en vie continue également d'exister. Le voyageur se souvient encore d'une partie de sa biographie, qui s'est produite avant de prendre un nouveau chemin. Les deux façons existent.
Nous avons maintenant deux solutions adéquates au paradoxe de la grand-mère. La première est conservatrice, où l'espace-temps est représenté comme une seule sculpture en quatre dimensions auto-cohérente, inchangée par essence. La seconde est une interprétation multi-mondes plus radicale de la mécanique quantique. Les deux solutions fonctionnent.
De plus, si vous revenez à la ligne du monde du voyageur dans le temps, qui se boucle sur lui-même dans le passé, vous pouvez remarquer un défaut. La lumière dans ce motif vole à un angle de 45 °. Lorsque le voyageur temporel passe au-dessus du sommet pour entamer un retour dans le passé, à un moment donné la pente de sa ligne mondiale par rapport à l'axe du temps doit être supérieure à 45 °. Cela signifie qu'à un moment donné, il doit dépasser la vitesse de la lumière. En fait, traversant le sommet du circuit, il se déplace à une vitesse infinie. Le phénomène de la relation des vols avec les vitesses supraluminiques et le voyage dans le temps est capturé dans le Limerick A.G. R. Buller:
Miss très agile de Dakota
Elle a dit: «Einstein est quelque chose!
Depuis que j'ai volé quelque part
Plus élevé que la vitesse de la lumière
Et rentré la veille du départ! "
Le problème est que (comme Einstein l'a démontré dans sa théorie spéciale de la relativité), il est impossible de construire une fusée qui développerait une vitesse supraluminique. Si votre vitesse ne dépasse pas la vitesse de la lumière, alors votre ligne mondiale ne sera jamais située à un angle de plus de 45 ° par rapport à l'axe du temps, et vous ne pourrez pas revenir dans le passé. Cependant, dans la théorie générale de la relativité d'Einstein, où l'espace-temps est considéré comme incurvé, on peut dépasser un rayon de lumière en coupant le chemin si l'on se déplace soit à travers un trou de ver ou (ce qui sera discuté ci-dessous) le long d'une chaîne cosmique. Si vous dépassez un rayon de lumière, alors, comme notre agile miss, vous pouvez voler dans le passé.
Supposons que nous ayons une feuille de papier sur laquelle une dimension spatiale est disposée horizontalement et temporellement - verticalement (Fig. 21.3). Dans ce cas, votre ligne mondiale est la barre verte de cette figure. Vous êtes paresseux et restez assis à la maison, de sorte que votre ligne mondiale se déroule exactement du bas vers le haut de la feuille. Cependant, dans l'espace-temps courbe, des règles différentes s'appliquent. Roulons la feuille horizontalement dans le cylindre en collant du ruban adhésif sur le dessus de la feuille. Maintenant, votre ligne mondiale est un cercle qui appartient au passé.
Vous avancez toujours dans le futur, mais vous vous retrouvez en fait dans le passé. La même chose s'est produite avec l'expédition de Magellan: les marins naviguaient tout le temps vers l'ouest, faisaient le tour de la Terre entière et retournaient en Europe. Cela ne se serait jamais produit si la surface de la Terre était plate. De même, le chrono-voyageur évolue constamment vers l'avenir, mais si l'espace est suffisamment incurvé, il peut revenir sur les événements qui se sont produits dans son passé.
»Plus d'informations sur le livre sont disponibles sur
le site Web de l'éditeur»
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Tyson