Kuidas ehitada ajamasinat?

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.

• Tweet