Ano ang babasahin: Maikling Sagot sa Mga Malalaking Tanong ang pinakabagong libro ni Stephen Hawking

2024 May -akda: Malcolm Clapton | [email protected]. Huling binago: 2023-12-17 04:13

Isang sipi mula sa gawain ng mahusay na siyentipiko kung posible ang paglalakbay sa oras.

Ang malapit na nauugnay sa paglalakbay sa oras ay ang kakayahang mabilis na lumipat mula sa isang punto sa espasyo patungo sa isa pa. Tulad ng sinabi ko kanina, ipinakita ni Einstein na ang walang katapusang malakas na jet thrust ay kinakailangan upang mapabilis ang isang spacecraft sa malapit sa liwanag na bilis. Kaya ang tanging paraan upang lumipat mula sa isang bahagi ng Galaxy patungo sa isa pa sa isang makatwirang yugto ng panahon ay ang makapagtiklop ng space-time sa paraang nabuo ang isang maliit na tubo, o "wormhole". Maaari nitong iugnay ang dalawang bahagi ng Galaxy at kumilos bilang pinakamaikling landas sa pagitan nila; maaari kang lumipad pabalik-balik at mahuli pa rin ang lahat ng iyong mga kaibigan nang buhay. Ang ganitong mga "wormhole" ay sineseryoso na itinuturing bilang isang pagkakataon na magagamit sa sibilisasyon ng hinaharap. Kung pinamamahalaan mong lumipat mula sa isang bahagi ng Galaxy patungo sa isa pa sa loob ng ilang linggo, maaari kang bumalik sa isa pang "butas" - sa parehong oras bago ka tumama sa kalsada. Gayundin, walang makakapigil sa iyong maglakbay pasulong at bumalik sa nakaraan sa pamamagitan ng isang "wormhole" kung ang magkabilang dulo nito ay gumagalaw sa isa't isa.

Masasabi nating upang makalikha ng isang "wormhole", kinakailangan na ibaluktot ang espasyo-oras sa kabaligtaran ng direksyon kung saan ito binabaluktot ng ordinaryong bagay. Ang ordinaryong bagay ay yumuko sa space-time patungo sa sarili nito, tulad ng ibabaw ng Earth. Ngunit ang paggawa ng isang "wormhole" ay nangangailangan ng bagay na yumuyuko sa space-time sa tapat na direksyon, tulad ng ibabaw ng isang saddle. Ang parehong ay totoo para sa anumang iba pang curvature ng spacetime upang maglakbay sa nakaraan, maliban kung ang uniberso ay napakakurba na mayroon na itong mga kakayahan sa paglalakbay sa oras. Sa kasong ito lamang kakailanganin mo ang bagay na may negatibong masa at negatibong density ng enerhiya.

Ang enerhiya ay parang pera. Kung mayroon kang positibong balanse sa bangko, maaari mong gamitin ang pera sa anumang paraan na gusto mo. Gayunpaman, ayon sa mga klasikal na batas, na hanggang kamakailan ay itinuturing na hindi nababago, hindi pinapayagan ang overdraft kapag gumagamit ng enerhiya.

Ginagawang imposible ng mga klasikal na batas para sa atin na yumuko ang uniberso upang maging posible ang paglalakbay sa oras. Ngunit ang mga klasikal na batas ay pinabulaanan ng quantum theory - ang pangalawa pagkatapos ng pangkalahatang teorya ng relativity, ang mahusay na intelektwal na rebolusyon sa ating pag-unawa sa Uniberso. Ang teorya ng quantum ay mas nababaluktot at pinapayagan ang overdraft sa ilang mga kaso. Gayunpaman, ang bangko ay dapat maging sapat na mabait sa atin. Sa madaling salita, ang quantum theory ay nagbibigay-daan para sa isang negatibong density ng enerhiya sa ilang mga lugar, kung nagbibigay ka ng isang positibong density sa iba.

Pinapayagan ng quantum theory ang negatibong density ng enerhiya dahil ito ay batay sa prinsipyo ng kawalan ng katiyakan. At pinagtatalunan niya na ang ilang mga katangian, tulad ng posisyon at bilis ng isang butil, ay hindi maaaring magkasabay na magkaroon ng eksaktong nasusukat na mga halaga. Ang mas tumpak na posisyon ng butil ay tinutukoy, mas mataas ang kawalan ng katiyakan tungkol sa bilis nito at vice versa. Nalalapat din ang prinsipyo ng kawalan ng katiyakan sa mga field - halimbawa, sa isang electromagnetic o gravitational field. Nagtatalo siya na ang mga field na ito ay hindi maaaring magkaroon ng null value kahit na sa tingin namin ay may walang laman na espasyo. Ang katotohanan ay kung ang kanilang mga halaga ay katumbas ng zero, nangangahulugan ito na dapat silang magkaroon ng isang mahusay na tinukoy na posisyon, katumbas ng zero, at isang mahusay na tinukoy na bilis, katumbas ng zero. At ito ay salungat sa prinsipyo ng kawalan ng katiyakan. Nangangahulugan ito na ang mga patlang ay dapat magkaroon ng kaunting pagbabagu-bago. Maiisip ng isang tao ang tinatawag na vacuum fluctuations sa anyo ng mga pares ng mga particle at antiparticle na biglang bumangon, naghihiwalay, pagkatapos ay nagsanib muli at nagwawasak, na magkakasamang nilipol.

Ang ganitong mga pares ng mga particle - ang mga antiparticle ay itinuturing na virtual, dahil hindi sila direktang matukoy gamit ang isang particle detector. Ngunit ang isang hindi direktang epekto ay maaaring maobserbahan. Para dito, ginagamit ang tinatawag na Casimir effect. Subukang isipin ang dalawang magkatulad na platong metal na may distansya sa isa't isa. Ang mga plato ay kumikilos bilang mga salamin para sa mga virtual na particle at antiparticle. Nangangahulugan ito na ang puwang sa pagitan ng mga plato ay mukhang isang organ pipe, tanging ito ay nagpapadala ng mga light wave ng isang tiyak na resonant frequency. Bilang isang resulta, lumalabas na ang isang tiyak na dami ng mga pagbabago sa kabuuan ay nangyayari sa pagitan ng mga plato, naiiba sa kung ano ang nangyayari sa likod ng mga ito, kung saan ang mga pagbabagong ito ay maaaring magkaroon ng anumang haba ng daluyong. Ang pagkakaiba sa bilang ng mga virtual na particle sa pagitan ng mga plato at sa labas ay nangangahulugan na ang mga plato ay nasa ilalim ng mas maraming presyon sa isang panig kaysa sa kabilang panig. Lumilitaw ang isang maliit na puwersa, na naglalapit sa mga plato sa isa't isa. Ang puwersang ito ay maaaring masukat sa eksperimento. Kaya ang mga virtual na particle ay umiiral sa katotohanan at may tunay na epekto.

Dahil may mas kaunting mga virtual na particle, o quantum fluctuations sa isang vacuum, sa pagitan ng mga plate, mas mababa din ang density ng enerhiya dito kaysa sa nakapalibot na espasyo. Ngunit ang density ng enerhiya ng walang laman na espasyo sa isang malaking distansya mula sa mga plato ay dapat na katumbas ng zero. Kung hindi, ang space-time ay magiging curved at ang Universe ay hindi magiging ganap na flat. Nangangahulugan ito na ang density ng enerhiya sa lugar sa pagitan ng mga plato ay dapat na negatibo.

Ang napatunayang eksperimental na pagpapalihis ng liwanag ay nagpapahiwatig na ang spacetime ay kurbado, at ang Casimir effect ay nagpapatunay na ang curvature ay maaaring negatibo. At tila sa pag-unlad ng agham at teknolohiya, makakagawa tayo ng mga "wormhole" o ibaluktot ang espasyo at oras sa ibang paraan upang makapaglakbay sa nakaraan. Ngunit sa kasong ito, maraming mga katanungan at problema ang hindi maiiwasang lumabas.

Halimbawa: kung magiging posible ang paglalakbay sa oras sa hinaharap, bakit walang bumalik sa amin mula sa hinaharap at nagsabi sa amin kung paano ito gagawin.

Kahit na may mabubuting dahilan para manatili tayo sa dilim, likas na mahirap para sa mga tao na maniwala na walang gustong magpakita at ibunyag sa atin ang mga mahihirap na atrasadong magsasaka ang sikreto ng paglalakbay sa oras. Siyempre, ang ilan ay nagtatalo na ang mga bisita mula sa hinaharap ay bumibisita na sa amin - lumilipad sila sa mga UFO, at ang mga pamahalaan ay kasangkot sa isang higanteng pagsasabwatan upang pagtakpan ang mga katotohanang ito upang magamit ang kaalamang pang-agham na dala ng mga bisita. Isa lang ang masasabi ko: kung may itinatago ang mga gobyerno, hindi pa rin nila magagamit ang kapaki-pakinabang na impormasyong natanggap mula sa mga dayuhan. Ako ay lubhang nag-aalinlangan tungkol sa "teorya ng pagsasabwatan" at nakahanap ako ng mas kapani-paniwalang "teorya ng gulo". Ang mga ulat ng UFO ay hindi maaaring eksklusibong nauugnay sa mga dayuhan dahil sila ay magkasalungat. Ngunit kung aaminin natin na ang ilan sa mga obserbasyon na ito ay mga pagkakamali o guni-guni lamang, hindi ba mas makatuwirang aminin na sila nga, kaysa maniwala na tayo ay binibisita ng mga bisita mula sa hinaharap o mula sa ibang bahagi ng Galaxy? Kung talagang gusto ng mga bisitang ito na kolonihin ang Earth o bigyan tayo ng babala tungkol sa ilang uri ng panganib, kung gayon sila ay lubhang hindi epektibo.

Mayroong isang paraan upang ipagkasundo ang ideya ng paglalakbay sa oras sa katotohanan na hindi pa namin nakilala ang mga bisita mula sa hinaharap. Masasabi natin na ang ganitong paglalakbay ay magiging posible lamang sa hinaharap. Ang spacetime ng ating nakaraan ay naayos dahil napagmasdan natin ito at nakitang hindi ito sapat na kurbado para makapaglakbay tayo pabalik sa nakaraan. At bukas ang hinaharap, kaya balang araw matututo tayong yumuko sa space-time at makakuha ng pagkakataong maglakbay sa tamang oras. Ngunit dahil magagawa lamang nating yumuko ang space-time sa hinaharap, hindi na natin ito maibabalik sa kasalukuyan o kahit na mas maaga.

Maaaring maipaliwanag ng gayong larawan kung bakit hindi tayo nakakaranas ng pagdagsa ng mga turista mula sa hinaharap. Ngunit nag-iiwan pa rin ito ng puwang para sa maraming mga kabalintunaan. Ipagpalagay na may pagkakataon na lumipad sa isang sasakyang pangalangaang at bumalik bago magsimula ang paglipad. Ano ang pipigil sa iyo na magpasabog ng rocket sa lugar ng paglulunsad at sa gayon ay hindi kasama ang posibilidad ng naturang paglipad para sa iyong sarili? Mayroong iba pang hindi gaanong kabalintunaan na mga bersyon: halimbawa, upang bumalik sa nakaraan at patayin ang iyong mga magulang bago ka ipinanganak. Mayroong dalawang posibleng solusyon dito.

Isang bagay na tatawagin kong pare-parehong diskarte sa kasaysayan. Sa kasong ito, makakahanap ang isang tao ng pare-parehong solusyon sa mga pisikal na equation - kahit na ang spacetime ay hubog sa lawak na posibleng maglakbay sa nakaraan. Mula sa puntong ito, hindi ka makakapaghanda ng isang rocket para sa paglalakbay sa nakaraan kung hindi ka pa nakabalik dito at hindi mo nagawang pasabugin ang launch pad. Ito ay isang sunud-sunod na larawan, ngunit sinasabi nito na tayo ay ganap na determinado: hindi natin mababago ang ating mga iniisip. Sobra na ito para sa free will.

Isa pang solusyon na tinatawag kong alternatibong diskarte sa kasaysayan. Ipinagkampeon ito ng physicist na si David Deutsch, at malamang na sinadya ng mga tagalikha ng Back to the Future. Sa pamamaraang ito, sa isang alternatibong kasaysayan ay walang babalik mula sa hinaharap bago ang paglulunsad ng rocket at, nang naaayon, walang pagkakataon na paputukin ito. Ngunit kapag ang manlalakbay ay bumalik mula sa hinaharap, natagpuan niya ang kanyang sarili sa isa pang kahaliling kasaysayan. Sa loob nito, ang sangkatauhan ay gumagawa ng hindi kapani-paniwalang pagsisikap na bumuo ng isang sasakyang pangalangaang, ngunit bago magsimula sa ibang bahagi ng Galaxy, isang katulad na barko ang lilitaw at sinisira ang itinayo.

Mas gusto ni David Deutsch ang alternatibong historikal na diskarte sa konsepto ng plurality ng mga kasaysayan, na iniharap ng physicist na si Richard Feynman. Ang kanyang ideya ay, ayon sa quantum theory, ang uniberso ay walang kakaiba at kakaibang kasaysayan.

Mayroong lahat ng posibleng mga kuwento sa Uniberso, bawat isa ay may sariling antas ng posibilidad.

Dapat ay may posibilidad ng isang kuwento kung saan mayroong matatag na kapayapaan sa Gitnang Silangan, ngunit ang posibilidad ng naturang kuwento ay malamang na mababa.

Sa ilang mga kuwento, ang spacetime ay naka-warped upang ang mga bagay tulad ng mga rocket ay makabalik sa kanilang nakaraan. Ngunit ang bawat kuwento ay mahalaga at sapat sa sarili, na naglalarawan hindi lamang sa curved space-time, kundi pati na rin sa lahat ng mga bagay sa loob nito. Samakatuwid, ang rocket, na bumabalik, ay hindi makakapasok sa isa pang alternatibong kasaysayan. Ito ay nananatili sa parehong kuwento, na dapat maging pare-pareho sa sarili. At ako, hindi tulad ng Deutsch, ay naniniwala na ang ideya ng isang mayorya ng mga kuwento ay gumagana pabor sa isang pare-parehong historikal sa halip na isang alternatibong makasaysayang diskarte.

Tila, wala tayo sa posisyon na talikuran ang pare-parehong makasaysayang larawan. Gayunpaman, maaaring hindi nito matugunan ang mga isyu ng determinismo at malayang pagpapasya kung may napakaliit na posibilidad ng mga kuwento kung saan ang spacetime ay kurbado upang ang paglalakbay sa oras ay posible na lampas sa macroscopic scale. Tinatawag ko itong chronology security hypothesis: ang mga batas ng physics ay idinisenyo upang maiwasan ang paglalakbay sa oras sa antas ng macroscopic.

Mukhang kung ang space-time ay kurbadong halos sapat upang payagan ang paglalakbay sa nakaraan, ang mga virtual na particle ay maaaring maging halos tunay na mga particle na gumagalaw sa mga saradong tilapon. Ang density ng mga virtual na particle at ang kanilang enerhiya ay tumaas nang malaki, na nangangahulugan na ang posibilidad ng mga naturang kuwento ay napakaliit. Bagama't ito ay nagiging katulad ng mga aktibidad ng isang chronological protection agency na naglalayong pangalagaan ang mundo para sa mga historyador. Ngunit ang tema ng kurbada ng espasyo at oras ay nasa simula pa lamang. Ayon sa isang pinag-isang anyo ng teorya ng string na kilala bilang M-theory, na kung saan mayroon tayong mataas na pag-asa para sa pagkakaisa ng pangkalahatang relativity at quantum theory, ang spacetime ay dapat magkaroon ng labing-isang dimensyon, hindi ang apat na nararanasan natin.

Ang ibaba ay ang pito sa labing-isang dimensyong ito ay pinagsama sa napakaliit na espasyo na hindi natin napapansin. Sa kabilang banda, ang natitirang apat na dimensyon ay halos flat at kumakatawan sa tinatawag nating space-time. Kung tama ang larawang ito, posible na kahit papaano ay ikonekta ang apat na flat na dimensyon sa natitirang pitong mataas na hubog, o baluktot, na mga dimensyon. Ano ang mangyayari dito, hindi pa natin alam. Ngunit ang mga pagkakataon ay kapana-panabik.

Sa konklusyon, sasabihin ko ang mga sumusunod.

Ang aming mga modernong konsepto ay hindi nagbubukod ng posibilidad ng mabilis na paglalakbay sa kalawakan at bumalik sa nakaraan. Maaari itong lumikha ng malalaking lohikal na problema, kaya't umasa tayo na mayroong ilang uri ng Chronology Security Law na pipigil sa mga tao na bumalik sa nakaraan at patayin ang kanilang mga magulang.

Ngunit ang mga tagahanga ng science fiction ay hindi dapat magalit. M-teorya ay nagbibigay ng pag-asa.

Ang huling gawain ng sikat na physicist sa mundo na si Stephen Hawking, isang book-testament, kung saan siya ay nagbubuod at nagsasalita sa pinakamahalagang paksa ng pag-aalala sa lahat.

Mabubuhay ba ang sangkatauhan? Dapat ba tayong maging aktibo sa kalawakan? May Diyos ba? Ilan lamang ito sa mga tanong na sinagot sa kanyang huling aklat ng isa sa pinakadakilang kaisipan sa kasaysayan.