Què cal llegir: Breus respostes a grans preguntes és l'últim llibre de Stephen Hawking

2024 Autora: Malcolm Clapton | [email protected]. Última modificació: 2023-12-17 03:49

Un fragment del treball del gran científic sobre si és possible viatjar en el temps.

Molt relacionada amb el viatge en el temps està la capacitat de moure's ràpidament d'un punt de l'espai a un altre. Com he dit abans, Einstein va demostrar que es necessitaria una empenta de raig infinitament potent per accelerar una nau espacial a una velocitat propera a la llum. Per tant, l'única manera de moure's d'una part de la galàxia a una altra en un període de temps raonable és poder plegar l'espai-temps de tal manera que es formi un petit tub, o "forat de cuc". Pot unir dues parts de la galàxia i actuar com el camí més curt entre elles; pots volar d'anada i tornada i encara atrapar tots els teus amics vius. Aquests "forats de cuc" es van considerar seriosament com una oportunitat disponible per a la civilització del futur. Si aconsegueixes moure't d'una part de la galàxia a una altra en un parell de setmanes, pots tornar per un altre "forat" al mateix temps abans de sortir a la carretera. A més, res us impedirà viatjar cap endavant i tornar al passat a través d'un "forat de cuc" si els dos extrems es mouen entre si.

Podem dir que per crear un "forat de cuc" és necessari doblegar l'espai-temps en sentit contrari a aquell en què el doblega la matèria ordinària. La matèria ordinària doblega l'espai-temps cap a si mateixa, com la superfície de la Terra. Però crear un "forat de cuc" requereix una matèria que doblegui l'espai-temps en la direcció oposada, com la superfície d'una cadira. El mateix passa amb qualsevol altra curvatura de l'espai-temps per viatjar al passat, tret que l'univers sigui tan corbat que ja tingui capacitats de viatge en el temps. Només en aquest cas necessitareu matèria amb massa negativa i densitat d'energia negativa.

L'energia és com els diners. Si teniu un saldo positiu al banc, podeu utilitzar els diners de la manera que vulgueu. Tanmateix, segons les lleis clàssiques, que fins fa poc es consideraven immutables, no es permet el descobert quan s'utilitza energia.

Les lleis clàssiques ens fan impossible doblegar l'univers perquè el viatge en el temps sigui possible. Però les lleis clàssiques són refutades per la teoria quàntica, la segona després de la teoria general de la relativitat, la gran revolució intel·lectual en la nostra comprensió de l'Univers. La teoria quàntica és més flexible i permet el descobert en alguns casos. Tanmateix, el banc hauria de ser prou amable amb nosaltres. En altres paraules, la teoria quàntica permet una densitat d'energia negativa en alguns llocs, si proporcioneu una densitat positiva en altres.

La teoria quàntica permet la densitat d'energia negativa perquè es basa en el principi d'incertesa. I argumenta que algunes característiques, com ara la posició i la velocitat d'una partícula, no poden tenir simultàniament valors mesurats exactament. Com més precisió es determina la posició de la partícula, més gran serà la incertesa sobre la seva velocitat i viceversa. El principi d'incertesa també s'aplica als camps, per exemple, a un camp electromagnètic o gravitatori. Argumenta que aquests camps no poden tenir un valor nul fins i tot quan pensem que hi ha espai buit. El fet és que si els seus valors són iguals a zero, això vol dir que han de tenir una posició ben definida, igual a zero, i una velocitat ben definida, igual a zero. I això és contrari al principi d'incertesa. Això vol dir que els camps han de tenir una fluctuació mínima. Es pot imaginar les anomenades fluctuacions del buit en forma de parells de partícules i antipartícules que de sobte sorgeixen, se separen, després es fusionen de nou i s'aniquilen, aniquilant-se mútuament.

Aquests parells de partícules: les antipartícules es consideren virtuals, perquè no es poden detectar directament amb un detector de partícules. Però es pot observar un efecte indirecte. Per a això s'utilitza l'anomenat efecte Casimir. Intenta imaginar dues plaques metàl·liques paral·leles espaciades a poca distància l'una de l'altra. Les plaques actuen com a miralls per a partícules virtuals i antipartícules. Això vol dir que l'espai entre les plaques sembla un tub d'orgue, només que transmet ones lluminoses d'una determinada freqüència de ressonància. Com a resultat, resulta que entre les plaques es produeix una certa quantitat de fluctuacions quàntiques, diferent del que passa darrere d'elles, on aquestes fluctuacions poden tenir qualsevol longitud d'ona. La diferència en el nombre de partícules virtuals entre les plaques i l'exterior fa que les plaques estiguin sota més pressió per un costat que per l'altre. Sorgeix una petita força, que apropa les plaques entre si. Aquesta força es pot mesurar experimentalment. Per tant, les partícules virtuals existeixen en la realitat i tenen un efecte real.

Com que hi ha menys partícules virtuals, o fluctuacions quàntiques en el buit, entre les plaques, la densitat d'energia també és més baixa aquí que a l'espai circumdant. Però la densitat d'energia de l'espai buit a una gran distància de les plaques hauria de ser igual a zero. En cas contrari, l'espai-temps serà corbat i l'Univers no serà completament pla. Això vol dir que la densitat d'energia a la zona entre les plaques ha de ser negativa.

La desviació de la llum provada experimentalment indica que l'espai-temps és corbat, i l'efecte Casimir confirma que la curvatura pot ser negativa. I pot semblar que a mesura que la ciència i la tecnologia es desenvolupen, podrem crear "forats de cuc" o doblegar l'espai i el temps d'una altra manera per poder viatjar al passat. Però en aquest cas, inevitablement sorgeixen una sèrie de preguntes i problemes.

Per exemple: si el viatge en el temps es fa possible en el futur, per què ningú no ens ha tornat del futur i ens ha dit com fer-ho?

Fins i tot si hi ha bones raons per mantenir-nos a les fosques, als humans és intrínsecament difícil creure que ningú vol aparèixer i revelar-nos als pobres camperols endarrerits el secret del viatge en el temps. Per descomptat, alguns argumenten que els convidats del futur ja ens visiten: volen en ovnis i els governs estan involucrats en una conspiració gegant per encobrir aquests fets per utilitzar el coneixement científic que els convidats porten amb ells. Només puc dir una cosa: si els governs amaguen alguna cosa, encara no poden utilitzar la informació útil rebuda dels extraterrestres. Sóc molt escèptic sobre la "teoria de la conspiració" i trobo més plausible la "teoria del desastre". Els informes d'OVNI no poden estar relacionats exclusivament amb extraterrestres perquè són mútuament contradictoris. Però si admetem que algunes d'aquestes observacions són només errors o al·lucinacions, no és més lògic admetre que ho són, que creure que ens visiten convidats del futur o d'una altra part de la Galàxia? Si aquests convidats realment volen colonitzar la Terra o advertir-nos d'algun tipus de perill, aleshores són extremadament ineficaços.

Hi ha una manera de conciliar la idea del viatge en el temps amb el fet que mai hem conegut convidats del futur. Podem dir que aquest viatge només serà possible en el futur. L'espai-temps del nostre passat està fixat perquè el vam observar i vam veure que no estava prou corbat com per poder viatjar en el temps. I el futur està obert, així que algun dia aprendrem a doblegar l'espai-temps i tindrem l'oportunitat de viatjar en el temps. Però com que només podrem doblegar l'espai-temps en el futur, no podrem tornar d'ell al nostre present ni tan sols abans.

Una imatge així pot explicar per què no estem experimentant una afluència de turistes del futur. Però encara deixa lloc a moltes paradoxes. Suposem que hi ha l'oportunitat de volar en una nau espacial i tornar abans de l'inici del vol. Què us impedirà detonar un coet al lloc de llançament i, per tant, exclou la possibilitat d'aquest vol? Hi ha altres versions no menys paradoxals: per exemple, retrocedir en el temps i matar els teus pares abans de néixer. Hi ha dues possibles solucions a això.

Una cosa que en diria enfocament històric coherent. En aquest cas, es pot trobar una solució coherent a les equacions físiques, tot i que l'espai-temps està corbat fins al punt que és possible viatjar al passat. Des d'aquest punt de vista, no pots preparar un coet per viatjar al passat si no hi has tornat i no has pogut fer volar la plataforma de llançament. Aquesta és una imatge seqüencial, però diu que estem completament decidits: no som capaços de canviar els nostres pensaments. Això és massa per al lliure albir.

Una altra solució que anomeno l'enfocament de la història alternativa. Va ser defensat pel físic David Deutsch, i probablement es referia als creadors de Back to the Future. Amb aquest enfocament, en una història alternativa no hi haurà retorn del futur abans del llançament del coet i, en conseqüència, no hi haurà oportunitat de detonar-lo. Però quan el viatger torna del futur, es troba en una altra història alternativa. En ell, la raça humana fa esforços increïbles per construir una nau espacial, però abans de partir d'una altra part de la Galàxia, apareix una nau semblant i destrueix la construïda.

David Deutsch prefereix un enfocament històric alternatiu al concepte de pluralitat d'històries, que va proposar el físic Richard Feynman. La seva idea és que, segons la teoria quàntica, l'univers no té una història única i única.

Hi ha totes les històries possibles a l'Univers, cadascuna amb el seu propi grau de probabilitat.

Hi hauria d'haver la possibilitat d'una història en què hi hagi una pau estable a l'Orient Mitjà, però la probabilitat d'aquesta història és molt probable que sigui baixa.

En algunes històries, l'espai-temps es deforma perquè objectes com els coets puguin tornar al seu passat. Però cada història és integral i autosuficient, descrivint no només l'espai-temps corbat, sinó també tots els objectes que hi ha. Per tant, el coet, tornant, no pot entrar en una altra història alternativa. Queda en la mateixa història, que ha de ser autoconsistent. I jo, a diferència de Deutsch, crec que la idea d'una pluralitat d'històries funciona a favor d'un enfocament històric coherent més que no pas d'un enfocament històric alternatiu.

Aparentment, no estem en condicions d'abandonar el quadre històric coherent. Tanmateix, això pot no abordar els problemes del determinisme i el lliure albir si hi ha una probabilitat molt reduïda d'històries en què l'espai-temps es corba de manera que el viatge en el temps sigui possible més enllà de l'escala macroscòpica. A això anomeno hipòtesi de seguretat cronològica: les lleis de la física estan dissenyades per evitar els viatges en el temps a nivell macroscòpic.

Sembla que si l'espai-temps es corba gairebé prou per permetre viatjar al passat, llavors les partícules virtuals es poden convertir en partícules gairebé reals que es mouen al llarg de trajectòries tancades. La densitat de partícules virtuals i la seva energia augmenten significativament, la qual cosa significa que la probabilitat d'aquestes històries és molt petita. Tot i que això s'està tornant semblant a les activitats d'una agència de protecció cronològica que busca preservar el món per als historiadors. Però el tema de la curvatura de l'espai i el temps encara està en la seva infància. Segons una forma unificadora de teoria de cordes coneguda com a teoria M, que tenim moltes esperances per unir la relativitat general i la teoria quàntica, l'espai-temps hauria de tenir onze dimensions, no les quatre que experimentem.

La conclusió és que set d'aquestes onze dimensions s'enrotllen en un espai tan petit que no ho notem. D'altra banda, les quatre dimensions restants són pràcticament planes i representen el que anomenem espai-temps. Si aquesta imatge és correcta, hauria de ser possible connectar d'alguna manera les quatre dimensions planes amb les set dimensions restants altament corbes o distorsionades. Què en sortirà d'això, encara no ho sabem. Però les oportunitats són emocionants.

En conclusió, diré el següent.

Els nostres conceptes moderns no exclouen la possibilitat de viatjar a l'espai ràpid i tornar al passat. Això pot crear grans problemes lògics, així que esperem que hi hagi algun tipus de Llei de seguretat cronològica que impedirà que la gent torni enrere en el temps i mati els seus pares.

Però els aficionats a la ciència ficció no s'han d'enfadar. La teoria M dóna esperança.

L'últim treball del físic mundialment famós Stephen Hawking, un llibre-testament, en el qual resumeix i parla sobre els temes més importants que preocupen a tothom.

Sobreviurà la humanitat? Hem de ser tan actius a l'espai? Hi ha un Déu? Aquestes són només algunes de les preguntes que va respondre al seu darrer llibre una de les ments més grans de la història.