2015. aastast ilmuvad Novaatori uudised Eesti rahvusringhäälingu veebilehe teadusrubriigis ERR Novaator (novaator.err.ee).

Novaator - Kuidas ehitada ajamasinat?
04.06.2007 10:26

Kuidas ehitada ajamasinat?

Siim Sepp
Skype:
siim.sepp@ut.ee
Loe kommentaare (0)
Samal teemal (5)

Ajas reisimise küsimus tundub olevat väljaspool väärika teaduse uurimispiire. Teoreetilise füüsika seisukohalt on aga tegemist tõsise uurimisteemaga.

Ajakiri Scientific American küsib: kas tõesti on võimalik ehitada masinat, millega saaks reisida minevikku või tulevikku? Vastus on – jah, aga lihtne see olema ei saa.

Enne, kui Einstein lõi relatiivsusteooria, arvati, et aeg on absoluutne ja universaalne ning möödub kõigi jaoks samamoodi. Einstein väitis aga, et kahe sündmuse vaheline aeg sõltub sellest, kui kiiresti liigub aja mõõtja. Järelikult, kui kaks mõõtjat liiguvad erineva kiirusega, saavad nad samade sündmuste vahelise aja mõõtmisel erineva tulemuse.

Seda on nimetatud ka kaksikute paradoksiks: kui üks kaksik lendab suure kiirusega lähedalasuvale tähele ning tagasi ja teine jääb koju Maale, möödub reisija jaoks vaid üks aasta, kui kodusolijale läheb mööda näiteks üheksa. Kui nad uuesti kokku saavad, ei ole nad enam ühevanused, kuigi sündisid samal päeval. Selle tulemusena on üks hüpanud Maa ajas üheksa aastat tulevikku.

Efekt tuleb esile aga alles siis, kui kiirused on väga suured, lähedal valguse liikumiskiirusele. Lennukiga sõites on niimoodi tekkiv ajavahe vaid mõned nanosekundid. Siiski on aatomikellad küllalt täpset, et selliseid vahesid mõõta ning kinnitada, et liikumine aega tõepoolest mõjutab. Seega on tulevikku rändamine, kuigi väga ebahuvitavate ajahulkade võrra, tõestatud fakt.

Kiirus on üks võimalus ajas edasi hüppamiseks. Gravitatsioon on teine. Einstein pakkus välja, et gravitatsioon aeglustab aja kulgu. Pööningul käib kell pisut kiiremini kui keldris, kosmoses käib kell kiiremini kui Maa peal. Efekt on samamoodi imeväike, kuid mõõdetav. Piisavalt suur, et seda oleks vaja arvesse võtta globaalses positsioneerimissüsteemis, et näiteks meremehed ei kalduks oma kursist kõrvale.

Gravitatsioon on kõige suurem mustades aukudes – võrreldes Maaga seisab aeg seal põhimõtteliselt paigal. Seega, kui astronaut liiguks mustale augule väga lähedale (mis ilmselt ei oleks väga arukas tegu) ning seejärel tagasi pöörduks, oleks ta Maa ajas pika hüppe edasi teinud.

Kuidas aga ajas tagasi minna? On pakutud välja, et see oleks võimalik, kui universum kiiresti pöörleks. Sellises pöörlevas universumis tekkiv gravitatsioon tõmbaks valguse endaga kaasa, tekitades kosmoses suletud silmuseid, mis oleksid silmused ka ajas. Tegemist on ilmselgelt keerulise ja raskestimõistetava füüsikaga, kuid väidetavalt saaks sellisel juhul ajas tagasi liikuda. Isegi Einstein olla muret tundnud selle üle, et teatud tingimustel võimaldab tema teooria minevikku rännata. Pole aga teada, et ükski universum niimoodi pöörleks.

1980. aastate keskel loodi veidi realistlikum teooria, mis võimaldaks minevikku rännata. See põhineb nn ussiaugu kontseptsioonil. Ulmekirjanduses on ussiauke ka täheväravateks kutsutud – astu sellest läbi ning sa võid leida ennast galaktika teises otsas. Nagu ka Musta augu puhul, on tegemist tohutu gravitatsiooniga, kuid erinevalt Mustast august, mis ei vii kusagile, on ussiaugul nii sisse- kui väljapääs. Ussiaugud rahuldavad ka relatiivsusteooriat, mille järgi gravitatsioon ei mõjuta mitte ainult aega, vaid ka ruumi. Seega võimaldaks gravitatsioon lühiteed kahe ühendatud punkti vahel kosmoses.

Et ussiauku pidi saaks reisida, peab see sisaldama materjali, mis looks antigravitatsiooni, et takistada massiivse süsteemi loomulikku kalduvust oma tohutu massi tõttu plahvatada ja muutuda mustaks auguks.

Antigravitatsiooni saab tekitada negatiivse energia või rõhuga. Teatavates kvantsüsteemides saaks negatiivne energia eksisteerida, seega võib selline materjal füüsika reeglite järgi olemas olla. Kui saaks luua sellise ussiaugu, võiks see põhimõtteliselt töötada ajamasinana.

Astronaut, kes sellest läbi astub, võib sattuda mitte ainult teise kohta ruumis, vaid ka ajas. Ussiaugu loomine on aga ilmselgelt ambitsioonikas ettevõtmine. On võimalik, et sellised struktuurid on Suurte paukude jäänustena loomulikult olemas. Seega võiks supertsivilisatsioon need ajamasinatena kasutusele võtta.

Ilmselt peame ajas rändamise küsimuse lahendamiseks ootama kvantmehaanika ja gravitatsiooni edukat ühendamist, võib-olla näiteks läbi stringiteooria või selle laienduse, nn M-teooria. Võibolla suudab juba osakestekiirendite järgmine põlvkond luua aatomite tasemel eksisteerivaid ussiauke. Ajas rändamiseni on sellest aga veel pikk tee.

 

Allen Watkin /Flickr 23.07.2014 11:41

Näotuvastustarkvara ... kassidele?

Pirtsakate lemmikloomade peremehed saavad kergemalt hingata.

UCSB 16.06.2014 16:09

Hõbeda nanoosakesed võtavad sihikule vähi

Üliväikestest hõbeda nanoosakestest loodetakse tulevikumeditsiinis palju – nende abil saaks viia kasvajate diagnoosimise oluliselt täpsemaks või toimetada ravimeid kehas täpselt sinna, kus neid vaja läheb.

23.05.2014 18:20

Taimed reedavad keemiarelva kasutamise

Valge sinep kogub keelatud ründemürke.

02.05.2014 12:47

Kui palju inimesi mahub maakerale? (4)

Millal jõuab kätte piir, mil maakera inimestele kitsaks jääb?

21.04.2014 13:25

Mis on Eesti rikkus viie rikkama riigi hulgas? (1)

Mitut kriisi näeme enne, kui suudame tegelikult uskuda Eesti majanduse edusse? Millest ei saa mööda vaadata tuleviku ettevõtete juhid? Kas Eesti jõuab aastaks 2032 Euroopa rikaste hulka ning millega? Mis on Eesti tõeline rikkus?

14.04.2014 13:44

Aasta 2032: maailma tõsiseim mure on joogivesi (2)

Maakeral on puudus puhtast joogiveest. Inimene kujundab keskkonda jõuliselt enda käe järgi ümber. Eesti põlevkivitööstusel seisab ees hääbumine.

18.03.2014 11:15

Uut tüüpi värvid ei pleegi kunagi

Pigmendivabade nanovärvide loojad said inspiratsiooni loodusest.

29.01.2014 16:24

Veega printimine hoiab paberit kokku (3)

Nutikas tehnoloogia lubab paberilehte kasutada mitu korda.

09.01.2014 16:08

Puud reedavad kullaleiukohti (1)

Kullasoonel kasvavad eukalüptid koguvad väärtuslikku metalli lehtedesse.

16.12.2013 14:40

Galerii: Eesti parimad teadusfotod 2013

Kes võitsid viienda Eesti teadusfotode konkursi?

11.12.2013 11:38

Tammetüves peituv kliima

Geograaf Kristina Sohar lõi esimese Eesti minevikukliima mudeli, mis põhineb puu aastarõngastel.

29.11.2013 20:05

Tulevikus neelame nanotablette

Pisikesed nanoosakesed lubavad ravimi viia otse haiguskoldesse.

20.11.2013 14:30

Avatud märkmiku teadus

2015. aastal saavad maailma esimesed teadusajakirjad – Journal des Sçavans Prantsusmaal ja paar kuud hilisem Philosophical Transactions of the Royal Society Inglismaal – 350 aastat vanaks.

24.10.2013 16:35

Kuidas otsida ja leida vanu raamatuid?

Eelmisel nädalal leiti Tallinnast raamatu köitematerjali hulgast fragment 1457. aastast pärit Mainzi psaltrist, mis on pärit trükikunsti leiutaja Johannes Gutenbergi eluajast.

10.10.2013 12:15

Nobel: Mehed, kes viisid keemia arvutisse

Tänapäeval teevad keemikud palju tööd ära juba arvutimudelite abil, minnes alles seejärel laborisse.

08.10.2013 15:14

Nobel lisab Higgsi osakesele kaalu (1)

Füüsika Nobeli pälvisid kaks meest, kelle töö andis põhjust ehitada maailma kalleim katseseade. Selles tehtud eksperimentide tulemuste arusaadavalt selgitamiseks korraldatakse võistlusi.

Wikimedia Commons 05.06.2014 16:38

Kui valikuline on tähelepanu?

Miks ilus inimene rahvasummas silma jääb? Või ka kauguses kostuv pidurikrigin liiklusmürast üle kostab?

13.05.2014 09:32

Iseparanev plast lapib auke

Nutikas polümeer jäljendab vere hüübimist.

22.04.2014 20:00

UFO-usk on Eestis tõusuteel (8)

Eestis on kristlasi pea sama palju kui kõikvõimalike uute religioossete praktikate toetajaid, mõlemaid umbes viiendik elanikkonnast. Maaväliste tsivilisatsioonide olemasolu usub pea iga teine, selgub äsja Tartu ülikooli usuteadlaste poolt läbiviidud küsitlusest.

15.04.2014 16:36

Lääne-Euroopa probleemid jõuavad Eestisse (4)

2032. aasta Eesti põlisasukad peavad oskama kohaneda Aafrika ja Aasia sisserändajatega.

11.04.2014 14:42

Kas päike on aastaks 2032 maa peale toodud? (4)

Piiramatu arvutivõimsus ja termotuumaenergia kasutuselevõtt oleksid võrreldavad muutusega, mille tõi inimkonnale kaasa internet. Aga kas meil õnnestub lahti muukida universumi olemuse üks põhiküsimusi?

12.02.2014 16:32

Kui suur on neutriino mass?

Salapäraste osakeste massi piirväärtuse tõstmine parandab kosmoloogilist standardmudelit.

15.01.2014 12:43

Milleks on vaja unenägusid? (1)

Kas unenäod väljendavad mällutalletamise protsessi?

30.12.2013 18:11

Mida on võimalik teada saada mobiiltelefoniandmeid analüüsides?

Kõigil on taskus mobiiltelefon, mida kasutades jätame me endast pidevalt jälgi: iga kõne, SMS või internetiühendus jätab andmebaasi märgi.

12.12.2013 10:37

Taevakivist leitud üliväikesed teemandid näitavad nanotehnoloogias uusi võimalusi (1)

Poole sajandi eest Maale kukkunud meteoriit, mis on vanem kui Päikesesüsteem, sisaldab teadaolevalt kõige väiksemaid eriliste kiirgusomadustega teemante.

03.12.2013 12:43

Kui vana on sinu keha? (2)

Kõhukas kolmekümneaastane võib füüsilise vormi poolest kuuluda pigem pensionieelikute sekka. Heas vormis 70-aastane harrastussportlane aga olla võrdne 25-aastastega.

22.11.2013 18:16

Aatomid kuulavad sõna

Kontrollitud spinniga osakesed lubavad luua üliväikseid mäluseadmeid.

13.11.2013 13:07

Uus viis nähtamatuks muutuda (1)

Äsja loodud seade kasutab esemete peitmiseks elektromagnetvälja.

10.10.2013 13:45

Kuidas kõlas Suur Pauk?

Kosmilise jääkkiirguse muutused tõlgiti inimkõrvale kuuldavateks helideks.

08.10.2013 21:32

Elavhõbe teeb maalid mustaks

Õhus leiduv kloor ja valgus meelitavad metalli punakast värvipigmendist välja.

 
Küsi teadlaselt
Teatavasti vee ruumala paisub nii soojenemisel (aurustumisel) kui ka jäätumisel. Oletame, et on üks anum, mis on vett täis ja on purunematu. Mis hakkab juhtuma siis, kui sundida sellel veel jäätuda?
Jaak Kikas, Tartu ülikooli füüsika instituudi direktor :

See on huvitav küsimus, millele täpse kvantitatiivse vastuse andmine polegi nii lihtne. Üldiselt aga võiks vastata nii: kui paisumisvõimalus puudub,

Loe edasi!
Esita küsimus Kõik
Tartu Ülikool
Idee
Veider teadus