Czy istnieje cząstka, która może cofnąć się w czasie?

Informacyjny.kim

Hipotetyczna cząstka może być odpowiedzią, ale podróżowanie w czasie nadal byłoby skomplikowanym przedsięwzięciem.

Tak, istnieje hipotetyczna cząstka, zwana tachionem, która może podróżować w czasie. Jeden haczyk: prawie na pewno nie istnieje.

Czas i prędkość światła

Zanim zaczniemy mówić o podróżach w czasie, musimy najpierw porozmawiać o prędkości światła. Wszystkie obiekty w naszym wszechświecie są zmuszone do poruszania się nie szybciej niż prędkość światła. Jedynymi cząstkami zdolnymi do osiągnięcia prędkości światła są cząstki bezmasowe, takie jak samo światło. Wszystko, co ma nawet niewielką masę, nie będzie w stanie osiągnąć prędkości światła. Dzieje się tak dlatego, że im szybciej jedziesz, tym bardziej masywny się stajesz, a przy prędkości światła twoja masa staje się nieskończona, co wymagałoby nieskończonej ilości energii, aby przyspieszyć.

Ale prędkość światła nie jest tylko wyrazem tego, jak szybko mogą podróżować obiekty. Jest to wyraz tego, jak szybko obiekty mogą wpływać na siebie nawzajem. Każda pojedyncza interakcja we wszechświecie, niezależnie od tego, czy uderza w ciebie twoje rodzeństwo, czy fala uderzeniowa supernowej przebijająca się przez chmurę gazu, jest ograniczona do prędkości światła. Prędkość światła jest w rzeczywistości prędkością przyczynowości – najszybszym możliwym sposobem, w jaki jedna przyczyna może wywołać skutek, i najszybszym możliwym sposobem, w jaki zdarzenia mogą wpływać na siebie nawzajem.

Poruszanie się szybciej niż światło oznacza, że możesz iść szybciej niż przyczynowość. Innymi słowy, podróż szybsza niż światło oznacza szybszą niż sam czas, co oznacza, że podróż szybsza niż światło automatycznie pozwala na podróż w czasie w przeszłość.

Tachionów i podróże w czasie

Istnieje hipotetyczna klasa cząstek, które zawsze podróżują szybciej niż światło. Sam Einstein bawił się tym pomysłem, nazywając je „meta-cząstkami”, ale dziś nazywamy je tachionami, słowem ukutym w 1967 roku przez fizyka Geralda Feinberga od greckiego słowa oznaczającego „szybki”.

Tachiony byłyby dziwne. Tak jak my, masywne obiekty, nigdy nie moglibyśmy przekroczyć prędkości światła, tachiony nigdy nie mogłyby spaść poniżej prędkości światła – byłyby równie ograniczone po drugiej stronie tej niewidzialnej granicy. Dla tachionów spowolnienie oznacza zwiększenie masy, a spowolnienie aż do prędkości światła wymagałoby nieskończonej ilości energii. Aby to zadziałało, masa tachionu musi być urojona, ale w sensie matematycznym: jej masa zostałaby pomnożona przez współczynnik pierwiastka kwadratowego ujemnego.

Na pierwszy rzut oka tachiony nie sprawiałyby większych kłopotów. Mógłbyś wylecieć statkiem rakietowym, a na Ziemi mógłbym wysyłać do ciebie wiadomości tachionowe. Gdybyś patrzył na mnie przez teleskop, te tachiony dotarłyby do ciebie, zanim fotony niosące obraz mojego wysłania wiadomości dotarłyby do twojego teleskopu. To trochę dziwne, ale niekoniecznie narusza cokolwiek w fizyce.

Paradoks podróży w czasie

Problem polega na tym, że w przypadku tachionów można zacząć konstruować naprawdę dziwne scenariusze. Na przykład możesz poruszać się w określonym kierunku z określoną prędkością i wysłać sygnał tachionowy z powrotem do mnie. Jeśli skonstruujesz rzeczy dokładnie na statku rakietowym, ten sygnał może wrócić do mnie, zanim wyślę oryginalny.

Przypuśćmy, że ten sygnał do mnie zawierał instrukcje, aby zniszczyć mój nadajnik. Jedynym sposobem na zniszczenie nadajnika jest odbiór twojego sygnału, ale jedynym sposobem na otrzymanie twojej wiadomości jest najpierw wysłanie mojej. Jeśli otrzymam sygnał, mój nadajnik został zniszczony w przeszłości. Ale jeśli nadajnik został zniszczony, nie mogę wydobyć sygnału.

To tylko jeden z wielu powszechnych paradoksów podróży w czasie spowodowanych podróżowaniem szybciej niż światło. Nie wyklucza to wyraźnie istnienia tachionów, ale sygnalizuje, że prawdopodobnie nie istnieją. Wydaje się niemożliwe, abyśmy podróżowali wstecz w przeszłość lub wysyłali sygnały do naszej własnej przeszłości: wszystko w naszym wszechświecie nie tylko podróżuje nie szybciej niż światło prędkości, ale także zawsze w kierunku przyszłości.

Niemożliwe czy nieudowodnione?

Fizycy zaproponowali „hipotezę o ochronie przyczynowej”, która mówi, że podróż szybsza niż światło (i podróż w przeszłość) jest całkowicie niemożliwa. Na razie przypuszczenie to jest tylko, no cóż, przypuszczeniem, a nie udowodnionym. Obecnie nie rozumiemy, dlaczego podróżowanie w przeszłość jest zabronione, ale mamy nadzieję, że pewnego dnia uda nam się skonstruować prawo fizyki, które powie nam, dlaczego.