Tijdreizen komen regelmatig voor in de populaire cultuur, met talloze verhaallijnen over tijdreizen in films, televisie en literatuur. Maar het is een verrassend oud idee:men kan stellen dat de Griekse tragedie Oedipus Rex, meer dan 2500 jaar geleden geschreven door Sophocles, het eerste keerreisverhaal is.

Maar is tijdreizen wel mogelijk? Gezien de populariteit van het concept is dit een legitieme vraag. Als theoretisch fysicus vind ik dat er verschillende mogelijke antwoorden op deze vraag zijn, die niet allemaal tegenstrijdig zijn.

Het eenvoudigste antwoord is dat tijdreizen niet mogelijk is, want als dat zo was, zouden we het al doen. Men kan stellen dat het verboden is door de wetten van de fysica, zoals de tweede wet van de thermodynamica of relativiteit. Er zijn ook technische uitdagingen:het zou mogelijk kunnen zijn, maar er zouden enorme hoeveelheden energie mee gemoeid zijn.

Er is ook de kwestie van tijdreizenparadoxen; we kunnen - hypothetisch - deze oplossen als vrije wil een illusie is, als er veel werelden bestaan ​​of als het verleden alleen kan worden waargenomen maar niet ervaren. Misschien is tijdreizen onmogelijk, simpelweg omdat de tijd lineair moet stromen en we er geen controle over hebben, of misschien is tijd een illusie en is tijdreizen irrelevant.

Natuurwetten

Aangezien de relativiteitstheorie van Albert Einstein - die de aard van tijd, ruimte en zwaartekracht beschrijft - onze meest diepgaande theorie van tijd is, zouden we graag denken dat tijdreizen verboden is door relativiteit. Helaas vond een van zijn collega's van het Institute of Advanced Study, Kurt Gödel, een universum uit waarin tijdreizen niet alleen mogelijk was, maar waarin verleden en toekomst onlosmakelijk met elkaar verbonden waren.

We kunnen eigenlijk tijdmachines ontwerpen, maar de meeste van deze (in principe) succesvolle voorstellen vereisen negatieve energie, of negatieve massa, die niet lijkt te bestaan ​​in ons universum. Als je een tennisbal met een negatieve massa laat vallen, valt deze naar boven. Dit argument is nogal onbevredigend, omdat het verklaart waarom we in de praktijk niet in de tijd kunnen reizen, alleen door een ander idee te gebruiken - dat van negatieve energie of massa - dat we niet echt begrijpen.

Wiskundig fysicus Frank Tipler bedacht een tijdmachine die geen negatieve massa omvat, maar meer energie vereist dan er in het universum bestaat.

Tijdreizen schendt ook de tweede wet van de thermodynamica, die stelt dat entropie of willekeur altijd moet toenemen. De tijd kan maar in één richting bewegen - met andere woorden, je kunt een ei niet ontcijferen. Meer specifiek, door naar het verleden te reizen, gaan we van nu (een toestand met hoge entropie) naar het verleden, dat een lagere entropie moet hebben.

Dit argument is afkomstig van de Engelse kosmoloog Arthur Eddington en is op zijn best onvolledig. Misschien houdt het je tegen om naar het verleden te reizen, maar het zegt niets over tijdreizen naar de toekomst. In de praktijk is het voor mij net zo moeilijk om naar aanstaande donderdag te reizen als om naar afgelopen donderdag te reizen.

Padoxen oplossen

Het lijdt geen twijfel dat als we vrij in de tijd zouden kunnen reizen, we tegen de paradoxen aanlopen. De bekendste is de 'grootvaderparadox':hypothetisch zou men een tijdmachine kunnen gebruiken om naar het verleden te reizen en hun grootvader te vermoorden vóór de conceptie van hun vader, waardoor de mogelijkheid van hun eigen geboorte wordt uitgesloten. Logischerwijs kun je niet zowel bestaan ​​als niet bestaan.

Kurt Vonnegut's anti-oorlogsroman "Slaughterhouse-Five", gepubliceerd in 1969, beschrijft hoe de grootvaderparadox te omzeilen. Als vrije wil gewoon niet bestaat, is het niet mogelijk om iemands grootvader in het verleden te doden, aangezien hij in het verleden niet is vermoord. De hoofdpersoon van de roman, Billy Pilgrim, kan alleen reizen naar andere punten op zijn wereldlijn (de tijdlijn waarin hij bestaat), maar niet naar een ander punt in de ruimte-tijd, dus hij kon niet eens overwegen om zijn grootvader te vermoorden.

Het universum in "Slaughterhouse-Five" komt overeen met alles wat we weten. De tweede wet van de thermodynamica werkt er perfect in en er is geen conflict met de relativiteitstheorie. Maar het is in strijd met sommige dingen waar we in geloven, zoals vrije wil - je kunt het verleden observeren, zoals het kijken naar een film, maar je kunt je niet bemoeien met de acties van mensen erin.

Zouden we daadwerkelijke wijzigingen in het verleden kunnen toestaan, zodat we terug kunnen gaan en onze grootvader - of Hitler - kunnen vermoorden? Er zijn verschillende multiversumtheorieën die veronderstellen dat er veel tijdlijnen zijn voor verschillende universums. Dit is ook een oud idee:in Charles Dickens' "A Christmas Carol" ervaart Ebeneezer Scrooge twee alternatieve tijdlijnen, waarvan de ene leidt tot een schandelijke dood en de andere tot geluk.

Tijd is een rivier

De Romeinse keizer Marcus Aurelius schreef:"De tijd is als een rivier die bestaat uit de gebeurtenissen die plaatsvinden, en een gewelddadige stroom; want zodra iets is gezien, wordt het weggevoerd en komt er een ander voor in de plaats, en dit zal ook worden meegesleept."

We kunnen ons voorstellen dat de tijd langs elk punt in het heelal stroomt, als een rivier om een ​​rots. Maar het is moeilijk om het idee precies te maken. Een stroom is een veranderingssnelheid - de stroom van een rivier is de hoeveelheid water die in een bepaalde tijd een bepaalde lengte passeert. Dus als tijd een stroom is, is het met een snelheid van één seconde per seconde, wat geen erg nuttig inzicht is.

Theoretisch natuurkundige Stephen Hawking suggereerde dat er een "vermoeden van chronologische bescherming" moet bestaan, een nog onbekend fysiek principe dat tijdreizen verbiedt. Het concept van Hawking komt voort uit het idee dat we niet kunnen weten wat er zich in een zwart gat afspeelt, omdat we er geen informatie uit kunnen halen. Maar dit argument is overbodig:we kunnen niet in de tijd reizen omdat we niet in de tijd kunnen reizen!

Onderzoekers onderzoeken een meer fundamentele theorie, waarin tijd en ruimte "uit iets anders voortkomen". Dit wordt kwantumzwaartekracht genoemd, maar bestaat helaas nog niet.

Dus is tijdreizen mogelijk? Waarschijnlijk niet, maar we weten het niet zeker! + Verder verkennen

Tijdreizen zou mogelijk zijn, maar alleen met parallelle tijdlijnen

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