Dasar buku ini adalah kursus di Princeton University, yang diberikan kepada humaniora oleh tiga ahli astrofisika terkenal - Neil Degrass Tyson, Michael Strauss dan John Richard Gott. Mereka berbicara tentang apa yang paling mereka sukai, dan berbicara sehingga teori paling kompleks menjadi jelas bagi orang awam.
Astronom tidak terbiasa mempersulit apa yang mungkin sederhana. Bintang merah besar adalah raksasa merah. Bintang putih kecil adalah katai putih. Jika bintang berdenyut, itu disebut pulsar. Bahkan awal dari semua ruang, waktu, materi, dan energi yang ada dalam ruang dapat disebut hanya dua kata sederhana: Big Bang.
Apa yang kita ketahui tentang alam semesta? Alam semesta kita luar biasa. Kosmos kita jauh lebih besar daripada yang terlihat. Dia lebih panas dari yang kamu kira. Lebih ketat dari yang Anda pikirkan. Lebih jarang dari yang Anda pikirkan. Apa pun yang Anda pikirkan tentang alam semesta, realitas akan tetap luar biasa.
Di sini kami menyajikan kutipan dari buku "Senar kosmik, molehole, dan perjalanan waktu."
Karena saya menjelajahi masalah perjalanan waktu dalam kerangka teori relativitas umum, anak-anak tetangga berpikir bahwa saya memiliki mesin waktu di garasi saya. Suatu kali saya pergi ke sebuah konferensi kosmologi di California dan muncul di jaket olahraga pirus. Kolega saya Robert Kirchner, yang mengepalai Departemen Astronomi Harvard pada waktu itu, datang dan berkata: "Kaya, Anda pasti membeli jaket ini di masa depan dan membawanya ke sini, karena Anda belum menemukan warna itu!" Sejak itu saya menyebutnya "jaket dari masa depan" dan saya selalu datang untuk memberi ceramah tentang perjalanan waktu di dalamnya.
Biasanya saya pergi ke kuliah seperti itu di jaket pirus ini dan membawa tas coklat. Aku meletakkan tas kerja di loker dan bergegas keluar. Lalu saya kembali dengan T-shirt. Saya menjelaskan kepada hadirin bahwa saya mempunyai jadwal pertemuan lain, dan saya mengatur agar pembicara tamu untuk membaca ceramah ini di tempat saya, dan kemudian saya keluar lagi. Saya kembali lagi, sudah memakai jaket pirus, dan saya memberi tahu semua orang bahwa ini adalah "jaket dari masa depan". Saya jelaskan bahwa saya tidak bisa memberi kuliah karena saya sedang terburu-buru ke pertemuan lain, yang dijadwalkan bersamaan dengan kuliah; tetapi karena saya memiliki mesin waktu, setelah pertemuan saya hanya bisa pergi ke masa depan, membeli jaket di sana dan kembali ke sini - untuk memberi kuliah, tetapi sudah memiliki usia yang sedikit.
Kemudian saya perhatikan bahwa saya lupa membawa catatan kuliah tentang perjalanan waktu. Apa yang harus dilakukan Karena saya memiliki mesin waktu, saya pikir, Anda dapat mengambil ringkasan keesokan harinya (setelah kuliah) dan kembali ke sini, meninggalkan tas kerja dengan sebuah ringkasan di suatu tempat di antara hadirin sebelumnya. Saya melihat-lihat, tetapi saya tidak melihat mereka di mana pun. Jadi, mungkin saya menyembunyikannya. Dimana? Ya, bahkan di loker ini. Saya membuka loker, saya menemukan tas di dalamnya, saya membukanya - hore! Disitulah letak catatan kuliah tentang perjalanan waktu.
Pertimbangkan kejadian ini dengan menelusuri garis dunia mereka pada grafik spatio-temporal. Ruang diplot sepanjang absis, waktu diplot sepanjang ordinat, dengan masa depan di atas. Penonton di mana saya memberikan kuliah adalah bar vertikal di tengah. Seperti inilah garis dunia saya (Gambar 21.1).
Pada grafik spatio-temporal, saya meninggalkan penonton, sementara saya mengenakan T-shirt putih. Saya kembali ke audiensi untuk waktu yang singkat, mengatakan bahwa saya tidak akan dapat memberikan ceramah karena saya sedang terburu-buru untuk bertemu. Saya pergi, berhasil bertemu, dan kemudian terbang ke masa depan, di mana saya membeli jaket. Mulai sekarang, garis duniaku menjadi abu-abu muda. Saya kembali, saya kembali mendatangi audiensi dan di sana saya memberikan ceramah. Ketika kuliah selesai, saya harus kembali ke masa lalu sesaat sebelum dimulainya kuliah, hanya untuk memiliki waktu untuk mengisi koper dengan ringkasan dari kuliah ini. Saya akan memasuki audiensi, dan kemudian segera pergi, setelah itu saya akan memasukkannya (sedikit lebih muda), dalam T-shirt. Selanjutnya, saya akan terus hidup dengan ketat ke arah masa depan. Saya mendapat garis dunia yang rumit.
Bagaimana dengan garis tas kerja global? Dia ada di tanganku begitu aku menemukannya di loker. Jika saya menyimpannya, dia akan melakukan perjalanan kronologis dengan saya, dan saya akan membawanya ke audiensi sebelum saya menemukannya di loker. Garis dunia tas kerja akan berputar. Garis dunia tas itu aneh - tidak memiliki awal atau akhir. Garis dunia saya memiliki permulaan (saya lahir) dan akhir (saya mati), tetapi garis dunia tas itu adalah lingkaran tertutup. Tas kerja dalam kasus ini dapat dibandingkan dengan partikel jin. Memang, dia, seperti jin, muncul entah dari mana.
Tas kerja ada di depan saya setiap saat. Dia tidak pergi ke pabrik koper. Fisikawan yang mempelajari perjalanan di masa lalu dipaksa untuk mempertimbangkan partikel jin ketika mereka berbicara tentang efek kuantum. Bagaimana jika lecet sedikit muncul di tas saya ketika saya membawanya dari kuliah? Igor Novikov percaya bahwa keausan yang dialami partikel jin itu harus "diperbaiki" di beberapa titik sehingga kembali ke keadaan semula - dan tas kerja saya tidak terkecuali. Pada saat yang sama, hukum entropi tidak dilanggar, karena kopernya bukan sistem yang terisolasi; energi yang dibutuhkan untuk memperbaikinya berasal dari luar.
Informasi juga dapat bertindak sebagai jin. Misalkan saya tiba pada tahun 1915 dan memberikan Einstein persamaan bidang yang benar untuk teori relativitas umum. Dia dapat merekam dan menerbitkannya. Dari mana informasi ini berasal? Saya mempelajarinya dari artikel Einstein, dan Einstein mempelajarinya dari saya. Ternyata garis dunia melingkar.
Hukum fisika memungkinkan keberadaan partikel jin - hanya saja kemunculannya tidak mungkin - dan semakin besar dan kompleks partikel-partikel ini, semakin kecil kemungkinannya terjadi. Kisah serupa bisa terjadi jika saya menemukan secarik kertas di lantai di auditorium yang mengalir dan tidak membawa tas kerja, tetapi kertas ini. Dalam hal ini, selembar kertas akan menjadi jin, dan membawanya bersama Anda lebih mudah daripada tas kerja. Bahkan lebih sederhana - saya bisa mengambil elektron klise dan membawanya, lalu kembali ke masa lalu, ke audiensi kuliah. Sangat tidak mungkin menemukan benda sebesar itu sebagai koper untuk tujuan ini, dan bahkan dengan catatan untuk kuliah tentang perjalanan waktu. Saya pikir jin yang kompleks seperti itu mungkin, tetapi mereka akan muncul sangat jarang.
Perjalanan ke masa lalu terjadi ketika ada garis dunia yang berputar ke masa lalu. Situasi yang biasa ditunjukkan pada Gambar. 18.1: Garis-garis dunia Bumi dan planet-planet lain berputar dalam spiral di sepanjang garis dunia Matahari. Tidak ada yang bisa bergerak dengan kecepatan superluminal, dan semua lini dunia diarahkan ke masa depan. Dalam gbr. 21.2 menunjukkan situasi saat kita bepergian ke masa lalu. Garis dunia sang pelancong tertutup dengan sendirinya, dan ia menjadi saksi dari beberapa peristiwa dari masa lalunya sendiri. Pelancong memulai jalan di bawah (di masa lalu) dan bangkit sampai ia bertemu dengan seorang dewasa yang telah dewasa, yang berkata kepadanya: “Halo! Aku adalah kamu di masa depan! Dia terbang ke masa lalu untuk menyapa Anda. " Dia menjawab: "Benarkah?" dan kembali ke masa lalu. Kemudian dia bertemu dirinya di masa mudanya dan berkata: “Halo! Aku adalah kamu di masa depan! Dia terbang ke masa lalu untuk menyapa Anda. " Jawaban "ganda" muda: "Benarkah?" Penjelajah waktu mengambil bagian dalam pertemuan ini dua kali: sebagai pria muda dan sebagai orang dewasa, tetapi situasi itu sendiri berkembang hanya sekali. Anda dapat membandingkannya dengan patung empat dimensi, di mana garis dunia diplot. Itu tidak pernah berubah: seperti inilah keseluruhan gambarnya. Jika Anda tertarik dengan bagaimana situasi seperti itu akan terasa, geser jari Anda di sepanjang garis dunia dan lihat apa garis dunia lainnya bersinggungan dengannya.
Di sini, salah satu varangant solusi dari paradoks terkenal nenek terbuka: apa yang akan terjadi jika saya pergi ke masa lalu dan secara tidak sengaja membunuh nenek saya sendiri sebelum dia melahirkan ibu saya? Dalam hal ini, dia tidak akan melahirkan ibu saya, dan ibunya tidak akan melahirkan saya, dan kemudian saya tidak akan melahirkan, saya tidak akan bisa pergi ke masa depan dan membunuh nenek masa depan saya. Ini, pada gilirannya, berarti bahwa dia akan melahirkan ibu saya tanpa masalah, dan ibunya kepada saya. Paradoks. Solusi tradisional untuk paradoks nenek adalah ini: penjelajah waktu tidak dapat mengubah masa lalu. Mereka selalu menjadi bagian dari masa lalu. Ya, Anda bisa kembali ke masa lalu dan minum teh dengan kue di perusahaan nenek Anda ketika dia masih seorang gadis muda, tetapi Anda tidak bisa membunuhnya, karena dia harus melahirkan ibumu, yang akan melahirkan kamu. Keputusan harus konsisten. Kip Thorne, Igor Novikov dan rekan-rekan mereka merumuskan serangkaian eksperimen pemikiran dari bidang perjalanan waktu, menyatukan bola bilyar; mereka mencoba menunjukkan bahwa Anda selalu dapat menemukan solusi yang konsisten sendiri yang tidak mengandung paradoks.
Jangan khawatir tentang mengubah cerita: tidak peduli bagaimana Anda mencoba, tidak ada yang akan terjadi. Jika Anda kembali ke Titanic dan memperingatkan kapten tentang gunung es, kapten akan mengabaikan kata-kata Anda, sama seperti dia tidak mementingkan semua pesan lain tentang gunung es, karena kita tahu bahwa kapal akan tenggelam. Anda akan melihat bahwa mengubah jalannya acara tidak mungkin. Perjalanan waktu dalam film The Incredible Adventures of Bill and Ted didasarkan pada prinsip konsistensi diri yang sama.
Solusi alternatif untuk paradoks nenek adalah teori multi-dunia Everett tentang mekanika kuantum. Fisikawan memiliki pendapat yang berbeda tentang teori ini, tetapi mari kita pahami dulu cara kerjanya. Dalam teori di seluruh dunia, diyakini bahwa banyak dunia paralel dapat hidup berdampingan, seperti rel kereta api di taman shunting. Kami melihat satu cerita, seolah-olah kereta kami berada di jalur tertentu. Peristiwa yang kami amati mirip dengan stasiun yang saling menggantikan. Inilah Perang Dunia Kedua ... di sini orang-orang mendarat di bulan dan seterusnya. Tetapi ada banyak dunia paralel. Ada dunia di mana Perang Dunia II tidak terjadi. Teori semacam itu didasarkan pada pendekatan mekanika kuantum sebagai jumlah dari banyak cerita yang dikemukakan oleh Richard Feynman. Feynman menyadari bahwa untuk menghitung probabilitas setiap hasil percobaan di masa depan, seseorang harus memperhitungkan semua cerita yang mungkin bisa mengarah padanya. Tampaknya bagi beberapa orang ini hanyalah aturan perhitungan aneh dalam mekanika kuantum, tetapi para pendukung model multi-dunia percaya bahwa semua cerita ini nyata dan saling berinteraksi. David Deutsch percaya bahwa seorang penjelajah waktu dapat kembali ke masa lalu dan membunuh neneknya di sana ketika dia masih seorang gadis muda. Dalam hal ini, cabang sejarah baru akan muncul: dalam versi cerita ini akan ada seorang penjelajah krono yang hidup dan neneknya yang sudah meninggal. Jalan di mana penjelajah waktu lahir dan neneknya masih hidup juga terus ada. Pelancong masih mengingat sebagian biografinya, yang terjadi sebelum menyalakan jalur baru. Kedua cara itu ada.
Sekarang kami memiliki dua solusi yang memadai untuk paradoks nenek. Yang pertama adalah konservatif, di mana ruang-waktu direpresentasikan sebagai patung empat dimensi yang konsisten sendiri, pada dasarnya tidak berubah. Yang kedua adalah interpretasi multi-dunia yang lebih radikal dari mekanika kuantum. Kedua solusi bekerja.
Lebih jauh, jika Anda kembali ke garis dunia perjalanan waktu, yang berulang di masa lalu, Anda dapat melihat satu kesalahan di dalamnya. Cahaya dalam pola ini terbang pada sudut 45 °. Ketika penjelajah waktu melewati puncak untuk memulai kembali ke masa lalu, di beberapa titik kemiringan garis dunianya relatif terhadap poros waktu harus lebih besar dari 45 °. Ini berarti bahwa pada titik tertentu ia harus melebihi kecepatan cahaya. Bahkan, menyeberang dari atas sirkuit, bergerak dengan kecepatan tak terbatas. Fenomena hubungan penerbangan dengan kecepatan superluminal dan perjalanan waktu ditangkap di Limerick A.G. R. Buller:
Nona yang sangat gesit dari Dakota
Dia berkata: "Einstein adalah sesuatu!
Karena saya terbang ke suatu tempat
Lebih tinggi dari kecepatan cahaya
Dan kembali sehari sebelum keberangkatan! "
Masalahnya adalah bahwa (seperti yang ditunjukkan Einstein dalam teori relativitas khususnya) tidak mungkin untuk membangun roket yang akan mengembangkan kecepatan superluminal. Jika kecepatan Anda tidak melebihi kecepatan cahaya, maka garis dunia Anda tidak akan pernah berada pada sudut lebih dari 45 ° relatif terhadap sumbu waktu, dan Anda tidak akan dapat kembali ke masa lalu. Namun, dalam teori relativitas umum Einstein, di mana ruang-waktu dianggap melengkung, seseorang dapat menyalip sinar cahaya dengan memotong jalan jika seseorang bergerak melalui lubang cacing atau (yang akan dibahas di bawah) di sepanjang string kosmik. Jika Anda menyalipkan sinar cahaya, maka, seperti cekatan lincah kami, Anda bisa terbang ke masa lalu.
Misalkan kita memiliki selembar kertas di mana satu dimensi spasial diletakkan secara horizontal, dan waktu - secara vertikal (Gbr. 21.3). Dalam hal ini, garis dunia Anda adalah bilah hijau pada gambar ini. Anda malas dan hanya duduk di rumah, jadi garis dunia Anda berjalan persis dari bawah ke atas kertas. Namun, dalam ruang-waktu yang melengkung, aturan yang berbeda berlaku. Mari kita menggulung lembaran secara horizontal ke dalam silinder dengan menempelkan selotip di atas lembaran. Sekarang garis dunia Anda adalah sebuah lingkaran yang merupakan bagian dari masa lalu.
Anda selalu bergerak maju ke masa depan, tetapi Anda benar-benar berubah ke masa lalu. Hal yang sama terjadi dengan ekspedisi Magellan: para pelaut sepanjang waktu berlayar ke barat, mengelilingi seluruh Bumi dan kembali ke Eropa. Ini tidak akan pernah terjadi jika permukaan bumi datar. Demikian pula, chrono-traveler terus bergerak ke masa depan, tetapi jika ruangnya cukup melengkung, ia dapat kembali ke peristiwa yang terjadi di masa lalunya.
»Informasi lebih lanjut tentang buku ini dapat ditemukan di
situs web penerbit»
Isi»
KutipanUntuk pembaca blog ini, diskon 20% untuk kupon -
Tyson