Het concept van tijdreizen heeft altijd tot de verbeelding gesproken van zowel natuurkundigen als leken. Maar is het echt mogelijk? Natuurlijk is het. We doen het nu, zijn wij niet? We reizen allemaal met één seconde tegelijk de toekomst in.

Maar dat was niet wat je dacht. Kunnen we veel verder in de toekomst reizen? Absoluut. Als we dicht bij de lichtsnelheid zouden kunnen reizen, of in de buurt van een zwart gat, tijd zou vertragen, waardoor we willekeurig ver in de toekomst zouden kunnen reizen. De echt interessante vraag is of we terug kunnen reizen naar het verleden.

Ik ben hoogleraar natuurkunde aan de Universiteit van Massachusetts, Dartmouth, en hoorde voor het eerst over het begrip tijdreizen toen ik 7 was, uit een aflevering uit 1980 van Carl Sagan's klassieke tv-serie, "Kosmos." Ik besloot toen dat op een dag, Ik ging een diepgaande studie uitvoeren van de theorie die ten grondslag ligt aan zulke creatieve en opmerkelijke ideeën:de relativiteitstheorie van Einstein. Twintig jaar later, Ik kwam naar voren met een Ph.D. in het veld en zijn sindsdien een actief onderzoeker in de theorie.

Nutsvoorzieningen, een van mijn doctoraatsstudenten heeft zojuist een paper gepubliceerd in het tijdschrift Classical and Quantum Gravity waarin wordt beschreven hoe je een tijdmachine bouwt met een heel eenvoudige constructie.

Gesloten tijdachtige curven

Einsteins algemene relativiteitstheorie laat de mogelijkheid toe om de tijd zo sterk te vervormen dat het in feite op zichzelf vouwt, waardoor een tijdlus ontstaat. Stel je voor dat je langs deze lus reist; dat betekent dat op een gegeven moment je zou eindigen op een moment in het verleden en dezelfde momenten beginnen te ervaren sinds, helemaal opnieuw – een beetje als déja vu, behalve dat je het niet zou beseffen. Dergelijke constructies worden in de onderzoeksliteratuur vaak aangeduid als "closed time-like curves" of CTC's, en in de volksmond aangeduid als 'tijdmachines'. Tijdmachines zijn een bijproduct van effectieve sneller-dan-licht-reisschema's en als we ze begrijpen, kunnen we beter begrijpen hoe het universum werkt.

In de afgelopen decennia hebben bekende natuurkundigen als Kip Thorne en Stephen Hawking baanbrekend werk geleverd aan modellen die verband houden met tijdmachines.

De algemene conclusie die uit eerder onderzoek naar voren is gekomen, inclusief Thorne's en Hawking's, is dat de natuur tijdlussen verbiedt. Dit wordt misschien het best uitgelegd in Hawking's "Chronology Protection Conjecture, " wat in wezen zegt dat de natuur geen veranderingen toestaat in haar verleden, zo worden we gespaard voor de paradoxen die kunnen ontstaan ​​als tijdreizen mogelijk zou zijn.

Misschien wel de meest bekende van deze paradoxen die naar voren komen als gevolg van tijdreizen in het verleden, is de zogenaamde "grootvaderparadox" waarin een reiziger teruggaat naar het verleden en zijn eigen grootvader vermoordt. Dit verandert de loop van de geschiedenis op een manier dat er een tegenstrijdigheid ontstaat:de reiziger is nooit geboren en kan daarom niet bestaan. Er zijn veel film- en romanplots geweest die gebaseerd zijn op de paradoxen die het gevolg zijn van tijdreizen - misschien wel de meest populaire zijn de 'Back to the Future'-films en 'Groundhog Day'.

Exotische materie

Afhankelijk van de details, verschillende fysieke verschijnselen kunnen tussenkomen om te voorkomen dat zich in fysieke systemen gesloten tijdachtige krommen ontwikkelen. De meest voorkomende is de vereiste voor een bepaald type "exotische" materie die aanwezig moet zijn om een ​​tijdlus te laten bestaan. Globaal gezegd, exotische materie is materie met een negatieve massa. Het probleem is dat er geen negatieve massa in de natuur voorkomt.

Caroline Mallary, een promovendus aan de Universiteit van Massachusetts Dartmouth heeft een nieuw model voor een tijdmachine gepubliceerd in het tijdschrift Classical &Quantum Gravity. Dit nieuwe model vereist geen negatief massa exotisch materiaal en biedt een zeer eenvoudig ontwerp.

Mallary's model bestaat uit twee superlange auto's - gebouwd van materiaal dat niet exotisch is, en een positieve massa hebben – parallel geparkeerd. Een auto rijdt snel vooruit, het verlaten van de andere geparkeerd. Mallary kon aantonen dat in zo'n opstelling, in de ruimte tussen de auto's is een tijdlus te vinden.

Dus kun je dit in je achtertuin bouwen?

Als u vermoedt dat er een vangst is, je hebt gelijk. Mallary's model vereist dat het midden van elke auto een oneindige dichtheid heeft. Dat betekent dat ze objecten bevatten – singulariteiten genaamd – met een oneindige dichtheid, temperatuur en druk. Bovendien, in tegenstelling tot singulariteiten die aanwezig zijn in het binnenste van zwarte gaten, waardoor ze van buitenaf totaal onbereikbaar zijn, de singulariteiten in het model van Mallary zijn volledig kaal en waarneembaar, en hebben daarom echte fysieke effecten.

Natuurkundigen verwachten ook niet dat zulke eigenaardige objecten in de natuur bestaan. Dus, helaas zal er niet snel een tijdmachine beschikbaar zijn. Echter, dit werk laat zien dat natuurkundigen misschien hun ideeën moeten verfijnen over waarom gesloten tijdachtige krommen verboden zijn.

Dit artikel is opnieuw gepubliceerd vanuit The Conversation onder een Creative Commons-licentie. Lees het originele artikel.