Evo šta ćete naučiti kada pročitate ovu priču:
- Kosmičke žice su artefakti kako je svemir izgledao nekoliko trenutaka prije nego što se brzo promijenio iz okruženja visoke energije u okruženje niske energije – Veliki prasak.
- Danas naučnici vjeruju da bi kosmičke žice mogle otkriti misterije našeg ranog svemira. Mogli su čak iskriviti prostor-vrijeme kako bi stvorili putanju u vremenu koja se zove zatvorena vremenska kriva.
- Međutim, to ne znači da znamo kako putovati kroz vrijeme koristeći kosmičke žice. Ali buduća zapažanja mogu nas naučiti više o tome šta oni mogu učiniti.
U trenucima pre Velikog praska, naš univerzum je bio vruć, gust i mjesto izuzetno visoke energije. Sve se promijenilo kada je svemir eksplodirao prije 13,8 milijardi godina. Brza inflacija podijelila je jednu “super” silu na četiri fundamentalne sile koje danas poznajemo: gravitaciju, elektromagnetnu silu, slabu nuklearnu interakciju (odgovornu za radioaktivni raspad) i jaku nuklearnu interakciju (koja drži atomske jezgre zajedno). Stvorene su elementarne čestice. I, na kraju, kosmički bljesak ples ostavio je za sobom ožiljke u tkivu prostor-vremena. Fizičari ih nazivaju kosmičkim strunama.
Poput strija na koži koje su se prebrzo proširile ili pukotina ugrađenih u zamrznuti led, kosmičke žice su artefakti kako je svemir izgledao nekoliko trenutaka prije nego što se brzo promijenio iz okruženja visoke energije u niskoenergetsko okruženje. Ove žice su debele otprilike kao proton, izuzetno guste i duge svjetlosne godine.
Naučnici vjeruju da kosmičke žice pasivno lebde kroz svemir, gledajući svoja posla. Ali njihovo aktivno proučavanje moglo bi otkriti misterije našeg ranog svemira i čak bi moglo biti ključno za oblik putovanja kroz vrijeme, sugeriraju neki fizičari. Putovanje kroz vrijeme kroz relikvije ranog svemira moglo bi zvučati kao pseudonauka, ali to je ideja podržana kosmičkom teorijom struna. Barem, teoretski.
Dr Ken Olum, profesor fizike i astronomije na Univerzitetu Tufts, kaže da bi dvije beskonačne, paralelne kosmičke žice koje prolaze jedna pored druge stvorile vremensku mašinu savijajući prostor-vrijeme. Kao rezultat toga, ako biste putovali stazom oko tih žica, vratili biste se na svoju početnu tačku ranije nego što ste je napustili.
Ali dok se matematika iza ovog kosmičkog putovanja kroz vrijeme potvrđuje, Olum kaže da se ne uzbuđujemo previše. Zajedno sa praktičnim problemima vremenske mašine koju pokreću kosmičke žice, postoji i mali problem što naučnici zapravo nikada nisu posmatrali kosmičke žice.
Godine 1991, fizičar s Princetona J. Richard Gott predložio je najpopularniju ideju putovanja kroz vrijeme kosmičke žice. U svom modelu, Gott istražuje kako dvije beskonačne, paralelne kosmičke žice koje prolaze jedna preko druge – poput dva automobila koja voze niz beskrajni autoput s dvije trake – mogu iskriviti prostor-vrijeme kako bi stvorili putanju u vremenu koja se zove zatvorena vremenska kriva. U suštini, ovo je vremenska petlja koja putnika kroz vrijeme vraća na njegovu početnu tačku prije trenutka kada su je napustili.
Ono što je posebno intrigantno u vezi Gottove teorije je da je ova vrsta vremenske petlje prihvaćeno rješenje za Ajnštajnove teorije opšte relativnosti. Ukratko, ove teorije nam govore da masivni objekti mogu iskriviti prostor-vrijeme, što omogućava mogućnost prečice kroz vrijeme kondenzacijom prostora. Zatvorene vremenske krive također objašnjavaju kako crvotočine teoretski rade.
Matematika koja stoji iza teorijskog superautoputa kosmičkih struna je dobra, ali to ne znači nužno da smo bliže realizaciji ovog modela putovanja kroz vrijeme. Kao prvo, putovanje brzinom skorom svjetlosti koja je potrebna za ovo je nevjerovatno teško (a možda čak i nemoguće). Prema Ajnštajnovoj teoriji relativnosti, što se objekat brže kreće, to mu je potrebno više energije da nastavi da ubrzava. Jednostavno rečeno, još uvijek ne postoji metoda koja može proizvesti ogromne količine energije potrebne za pokretanje svemirskog broda do tako nevjerovatnih brzina.
Ali to nije jedini problem, kaže Olum. Pod pretpostavkom da bi naučnici budućnosti planirali da naprave vremensku mašinu zasnovanu na ovoj ideji — umesto da se petljaju sa postojećim kosmičkim žicama — beskonačna priroda Gotovih žica je nepoželjna. “Niko ne može napraviti ovu situaciju jer niko ne može napraviti nešto što je beskonačno dugo”, kaže on. “Dakle, ova ideja nije korisna.”
Međutim, u poređenju s drugim teorijskim načinima putovanja kroz vrijeme, kao što su crvotočine, dr Henry Tye, profesor emeritus fizike na Univerzitetu Cornell, kaže da je sigurniji u mogućnosti kosmičkih struna. Zapravo, Tye i student su sami istraživali model koristeći kosmičke žice, takođe.
“Putovanje kroz vrijeme je malo vjerovatno, ali ne bih rekao nemoguće”, objašnjava Tye. “U naučnoj fantastici, kada ljudi putuju brže od brzine svjetlosti, teško mi je to prihvatiti, ali kada ljudi putuju unazad u vremenu, smatram da je to malo vjerovatno – ali još uvijek nije potpuno isključeno.”
Ali prije nego počnemo maštati o stvarnim vremeplovima, postoji veliki zadatak koji naučnici moraju provjeriti na svojoj listi obaveza: zapravo otkrivanje kosmičkih struna.
Srećom, njihovo otkriće moglo bi biti bliže nego ikad zahvaljujući Sjevernoameričkoj nanoherc opservatoriji za gravitacijske valove (NANOGrav), suradnji astronoma koji otkrivaju niskofrekventne gravitacijske valove mjerenjem signala koje proizvodi vrsta zvijezde koja se zove pulsar. Mjereći vremenske varijacije u milisekundnim impulsima pulsara, NANOGrav može otkriti suptilno rastezanje i kompresiju prostor-vremena. Do sada su naučnici sa eksperimentima kao što su NANOGrav i LIGO posmatrali gravitacione talase koji potiču od ponašanja crnih rupa, ali je 2020. grupa primetila signal koji se razlikovao od ovog uzorka.
“Ne izgleda baš kao signal koji bismo očekivali od crnih rupa, što je intrigantna stvar u svemu ovome”, kaže Olum. “Ali signal izgleda sasvim dobro jer dolazi iz kosmičkih superstruna.”
Za razliku od kosmičkih struna, koji su ostali iz ranog svemira, kosmičke superstrune potiču iz teorije struna, koja predlaže da se univerzum sastoji od deset (ili ponekad više) dimenzija – od kojih samo četiri čine prostor i vrijeme kakve poznajemo. Preostale dimenzije su neka vrsta skele bez presedana. U ovom multidimenzionalnom modelu, vrlo mali objekti, nazvani struni, zamjenjuju čestice. Ove žice rezoniraju poput žica gitare koja je svirala na različitim frekvencijama, što odgovara različitim fundamentalnim česticama.
“Strune teorije struna mogle bi se vrlo rastegnuti nekim mehanizmom rano u svemiru da postanu kosmičke žice, koje bismo nazvali kosmičkim superstrunama”, kaže Olum. “Manje je vjerovatno da će kosmičke superstrune postojati, ali ih je relativno lakše otkriti.”
Da bi potvrdili da li su ovi signali zaista bili sa kosmičkih struna ili ne, naučnicima će biti potrebno više podataka, nadamo se da će doći iz NANOGrav u narednih nekoliko godina, a potencijalno i više od svemirskog gravitacionog talasnog teleskopa zvanog LISA, koji treba da bude lansiran 2034.
Čak i ako naučnici utvrde da ovi signali nisu iz kosmičkih struna, Olum kaže da će to i dalje biti važna informacija koja će pomoći da se pomaknu granice onoga kako bi signali kosmičkih struna mogli izgledati u budućnosti. A ako novi podaci potvrde kosmičke žice, posebno kosmičke superstrune, Tye kaže da bi to promijenilo sve što znamo o fizici.
„Vidjeti kosmičke superstrune bi potvrdilo da je teorija struna fundamentalna [physics] teoriju i bi konceptualno i fundamentalno promijenio način na koji razmišljamo o fizici,” kaže on. “Uticaj bi bio ogroman.”
I ako kosmičke žice jednog dana promene fiziku kakvu poznajemo, ova dodatna pažnja mogla bi biti pravi podsticaj za fizičare da ipak ispeglaju nedostatke u Gotovoj teoriji putovanja kroz vreme.
Sarah je slobodna naučna novinarka sa sjedištem u DC-u i zainteresirana za filozofska pitanja nauke i tehnologije i kako se istraživanja ukrštaju s našim svakodnevnim životima. Njen rad se pojavio u Live Science, Nature, Popular Science i Science News Explores, između ostalog, pokrivajući teme od veštačke inteligencije do fizike čestica i putovanja u svemir.
Preuzeto sa: www.popularmechanics.com
