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Das Konzept der Zeitreise hat die Phantasie von Physikern und Laien gleichermaßen fasziniert. Aber ist das wirklich möglich? Natürlich ist es das. Wir machen es gerade jetzt, nicht wahr? Wir fahren alle eine Sekunde in die Zukunft.
Aber das haben Sie nicht gedacht. Können wir viel weiter in die Zukunft reisen? Absolut. Wenn wir uns in der Nähe der Lichtgeschwindigkeit oder in der Nähe eines Schwarzen Lochs bewegen könnten, würde sich die Zeit verlangsamen, und wir könnten beliebig weit in die Zukunft reisen. Die wirklich interessante Frage ist, ob wir zurück in die Vergangenheit reisen können.
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Ich bin Physikprofessor an der University of Massachusetts, Dartmouth, und habe mit 7 Jahren zum ersten Mal von einer Zeitreise gehört, die aus einer Episode von Carl Sagans klassischer Fernsehserie von 1980 stammt. Kosmos. Ich entschied sofort, dass ich eines Tages ein tiefes Studium der Theorie betreiben würde, die solchen kreativen und bemerkenswerten Ideen zugrunde liegt: Einsteins Relativitätstheorie. Zwanzig Jahre später promovierte ich mit einem Doktortitel. auf dem Gebiet und seitdem ein aktiver Forscher in der Theorie.
Nun hat einer meiner Doktoranden gerade eine Arbeit in der Zeitschrift veröffentlicht Klassische und Quantengravitation Hier wird beschrieben, wie eine Zeitmaschine mit einer sehr einfachen Konstruktion erstellt wird.
Geschlossene zeitliche Kurven
Einsteins allgemeine Relativitätstheorie erlaubt die Möglichkeit, die Zeit der Verwerfung so stark zu verändern, dass sie tatsächlich auf sich selbst zusammenfällt, was zu einer Zeitschleife führt. Stellen Sie sich vor, Sie reisen entlang dieser Schleife. Das bedeutet, dass Sie irgendwann zu einem Zeitpunkt in der Vergangenheit enden und die gleichen Momente von neuem erleben werden - ein bisschen wie Deja Vu, es sei denn, Sie würden es nicht bemerken. Solche Konstrukte werden in der Forschungsliteratur häufig als "geschlossene zeitähnliche Kurven" oder CTCs bezeichnet und im Volksmund als "Zeitmaschinen" bezeichnet. Zeitmaschinen sind ein Nebenprodukt von effektiven, lichtdurchfluteten Bewegungsabläufen und deren Verständnis kann unser Verständnis der Funktionsweise des Universums verbessern.
In den letzten Jahrzehnten haben namhafte Physiker wie Kip Thorne und Stephen Hawking grundlegende Arbeiten an Modellen gemacht, die sich auf Zeitmaschinen beziehen.
Die allgemeine Schlussfolgerung, die sich aus früheren Forschungen, einschließlich der von Thorne und Hawking, ergeben hat, ist, dass die Natur Zeitschleifen verbietet. Dies lässt sich vielleicht am besten in Hawkings „Chronology Protection Conjecture“ erklären, die im Wesentlichen besagt, dass die Natur keine Änderungen in der Vergangenheit zulässt, wodurch wir vor den Paradoxien verschont werden, die entstehen könnten, wenn Zeitreisen möglich wären.
Das bekannteste unter diesen Paradoxien, die sich aus Zeitreisen in die Vergangenheit ergeben, ist das sogenannte „Großvater-Paradoxon“, bei dem ein Reisender in die Vergangenheit zurückgeht und seinen eigenen Großvater ermordet. Dies verändert den Lauf der Geschichte so, dass ein Widerspruch entsteht: Der Reisende wurde niemals geboren und kann daher nicht existieren. Es gab viele Film- und Romanhandlungen, die auf den Paradoxien basieren, die aus Zeitreisen resultieren - vielleicht die beliebtesten Zurück in die Zukunft Filme und Groundhog Day.
Exotische Materie
Abhängig von den Details können verschiedene physikalische Phänomene eingreifen, um zu verhindern, dass sich geschlossene zeitähnliche Kurven in physikalischen Systemen entwickeln. Am gebräuchlichsten ist das Erfordernis einer bestimmten Art von "exotischer" Materie, die vorhanden sein muss, damit eine Zeitschleife existiert. Die exotische Materie ist eine Masse mit negativer Masse. Das Problem ist, dass negative Masse in der Natur nicht existiert.
Caroline Mallary, Doktorandin an der University of Massachusetts Dartmouth, hat ein neues Modell für eine Zeitmaschine in der Zeitschrift veröffentlicht Klassische und Quantengravitation. Dieses neue Modell erfordert kein exotisches Material mit negativer Masse und bietet ein sehr einfaches Design.
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Mallarys Modell besteht aus zwei superlangen Autos - gebaut aus Material, das nicht exotisch ist und positive Masse hat - parallel geparkt. Ein Auto fährt schnell vorwärts, das andere bleibt stehen. Mallary konnte zeigen, dass sich in einem solchen Setup eine Zeitschleife im Raum zwischen den Autos befindet.
Kannst du das in deinem Hinterhof bauen?
Wenn Sie vermuten, dass es einen Haken gibt, haben Sie Recht. Mallarys Modell erfordert, dass das Zentrum eines jeden Autos eine unendliche Dichte hat. Das heißt, sie enthalten Objekte - Singularitäten genannt - mit unendlicher Dichte, Temperatur und Druck. Im Gegensatz zu Singularitäten, die im Inneren von Schwarzen Löchern vorkommen, wodurch sie von außen völlig unzugänglich sind, sind die Singularitäten in Mallarys Modell völlig nackt und beobachtbar und haben daher echte physische Wirkungen.
Physiker erwarten auch nicht, dass solche Objekte in der Natur existieren. Daher wird eine Zeitmaschine leider nicht in Kürze verfügbar sein. Diese Arbeit zeigt jedoch, dass Physiker ihre Vorstellungen darüber, warum geschlossene Zeitkurven verboten sind, möglicherweise verfeinern müssen.
Dieser Artikel wurde ursprünglich auf The Conversation von Guarav Khanna veröffentlicht. Lesen Sie hier den Originalartikel.
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