 |
שנים רבות קבעו הפיסיקאים שמסע אל העבר אינו אפשרי, אבל עכשיו באים כמה פיסיקאים תיאורטיים ואומרים כי בניגוד למה שהיה מקובל לחשוב, תנועה מסוימת בזמן עשויה להיות אפשרית - מבחינה עקרונית. האם מכונת הזמן היא שאלה של זמן?
|
|
| מדע • יבשם עזגד • יום א', 26/3/2000, 8:40 |
|
| |
מכונת זמן נוסח ה"ג וולס, שתאפשר לנו לנוע כרצוננו אל העבר ואל העתיד – ובחזרה, לא תוכל, כנראה, להתקיים ביקום שבו אנו חיים.
במשך שנים רבות קבעו הפיסיקאים שמכונה כזאת פשוט נוגדת את חוקי הטבע, אבל עכשיו באים כמה פיסיקאים תיאורטיים ואומרים כי בניגוד למה שהיה מקובל לחשוב, תנועה מסוימת בזמן עשויה להיות אפשרית מבחינה עקרונית, ואין עוד סיבה לקבוע שהיא סותרת את חוקי הפיסיקה הידועים לנו היום. עם זאת, האמת היא שבין הייתכנות העקרונית לבין האפשרות הטכנית לבנות מכונת זמן מוגבלת כזאת, מצוי שטח הפקר אפור שבו עולות לא מעט שאלות שעדיין אין לנו מענה עליהן.
כאשר מדובר בתנועה בזמן, הכוונה היא, בדרך כלל, לתנועה אל העבר. אל העתיד אנו נעים ממילא, ללא הרף, וללא שום מאמץ מצידנו.
למעשה, אפילו תנועה מואצת אל העתיד היא אפשרית, מבחינה עקרונית. האפשרות הזאת עולה מתוך תורת היחסות של אינשטיין, האומרת כי ככל שגוף נע מהר יותר, הזמן "שלו" נע לאט יותר. התופעה הזאת (יחסיותו של הזמן), באה לידי ביטוי משמעותי, רק במהירויות גבוהות מאוד, הקרובות למהירות האור.
אפשר להדגים תנועה מואצת אל העתיד באמצעות ניסוי התאומים: נפריד שני תאומים, כך שאחד מהם יישאר על הארץ ואילו השני יטוס בחלל במהירות הקרובה למהירות האור. אם התאום האסטרונאוט יטייל בחלל במשך פרק זמן שייראה לו כשנה אחת, ולאחר מכן ינחת על הארץ, הוא יגלה כי באותו זמן חלפו על הארץ הרבה שנים. אחיו התאום יהיה זקן ממנו בהרבה, כך שמבחינה מסוימת, אפשר לומר שהתאום האסטרונאוט צופה בעתיד.
בחזרה לשאלת התנועה אל העבר. כאן המצב שונה בתכלית. תורת היחסות של איינשטיין, (אותה תורה המאפשרת, עקרונית, תנועה מואצת אל העתיד), קובעת כי התנועה אל העבר, כמוה כתנועה במהירות העולה על מהירות האור, כלומר, היא אינה אפשרית. עוד קושי המעיק על האפשרות של המסע אל העבר, ניתן להדגמה באמצעות פרדוקס הסבא: נניח שתחזור אל העבר ותהרוג את סבך, לפני שפגש את סבתך. מה יהיה אז על קיומך שלך? שהרי, לולא פגש סבך בסבתך, לא היית אתה נולד כלל. במלים אחרות, העובדה שאתה קיים סותרת את האפשרות שתוכל לנוע אל העבר.
כך קרה שבמשך שנים רבות, היה מקובל לחשוב כי מסע אל העבר הוא בבחינת משימה בלתי אפשרית, אלא שבאחרונה טוענים כמה פיסיקאים מהמכון הטכנולוגי של קליפורניה ("קלטק") ומאוניברסיטת ויסקונסין, כי סוג מסוים של תנועה אל העבר הוא אפשרי - מבחינה עקרונית.
הרעיון מתבסס על תופעה תיאורטית המכונה "חור התולעת", העשויה להתקיים במרחב־זמן ארבע־ממדי, כמו המרחב־זמן שבו אנו חיים. קל להמחיש את תופעת חור התולעת באמצעות דגם של יקום דו־ממדי, כמו דף העיתון. לאחר מכן, יש (וזה כבר לא כל כך קל), להשליך את הממצאים על היקום הארבע־ממדי שלנו.
ובכן, נניח שאנו חיים ביקום דו־ממדי כזה, המתפתל ומתעקל לכיוונים שונים. העיקולים, או ליתר דיוק העיוותים הללו במבנהו של היקום, יכולים לנבוע מכוחות כבידה עזים הפועלים במקומות שונים ביקום. ביקום דו־ממדי מעוות כזה, ייתכנו מצבים שבהם, שני אנשים שהמרחק ה"רגיל" ביניהם הוא גדול מאוד, יהיו, למעשה, קרובים זה לזה בממד השלישי. בתנאים רגילים, בהיותם חיים ביקום דו־ממדי, הם לא יהיו קרובים זה לזה, כיוון ש"דרך הקיצור" עוברת בממד השלישי שאינו קיים מבחינתם, אבל, אם ייוצר מעין עיוות במרחב הדו־ממדי שלהם, שיתבטא בהופעת מנהרה ("חור תולעת") המוליכה ומחברת את שני חלקי היקום שבהם הם חיים, יוכלו האנשים האלה לבקר איש את רעהו בתוך זמן קצר מאוד, בלי לכתת את רגליהם במסלול הארוך, הרגיל. חור התולעת, אינו יוצא אל מחוץ ליקום. כלומר, אם מדובר ביקום דו־ממדי, ה"חור""אינו עובר בממד השלישי, הוא תוצאה של עיוות ביקום הדו־ממדי, והוא מהווה חלק ממנו.
הדבר דומה לתולעת המטיילת על־פניו של תפוח, ורוצה להגיע לעברו השני. בדרך הטבע, היא הולכת על היקפו של התפוח, שאפשר להשוותו ליקום דו־ממדי. התולעת סבורה שהיא הולכת מנקודה לנקודה בדרך הקצרה ביותר האפשרית (קו ישר), היא אינה מודעת לעובדה שלמעשה היא זוחלת בקו עקום ביקום תלת־ממדי. אם היא תגלה זאת, היא תוכל לחפור תעלה לעומקו של התפוח, ובאמצעות המנהרה הזאת היא תוכל להגיע למחוז חפצה בדרך קצרה יותר. מהדימוי הזה נלקח שמה של התופעה, "חור התולעת".
חור תולעת המחבר מקומות שונים ביקום דו־ממדי, וגם ביקום תלת־ממדי, עשוי לאפשר "קפיצת דרך" בין המקומות הללו. כך, למשל, מסע בין־כוכבי המתבצע באמצעים "רגילים" (חלליות, ואפילו חלליות מהירות מאוד), עשוי להימשך אלפי שנים, ואילו אותו מסע, בין אותם שני כוכבים, עשוי להימשך שניות ספרות, אם יתבצע באמצעות חור תולעת שיקשר ביניהם. מובן שחור תולעת יכול להתקיים רק ביקום שכוחות כבידה עזים מעוותים את מבנהו, כפי שאכן קורה ביקום שלנו, לפי תורת היחסות של אינשטיין. אלא שביקום שלנו, שהוא מרחב־זמן ארבע־ממדי, חור התולעת עשוי להוליך ממקום מסוים במרחב־זמן (למשל כאן ועכשיו), למקום אחר במרחב־זמן (למשל, גלקסיית אנדרומדה, בזמן אחר, כלשהו).
השאלה היא כיצד (והאם) נוכל לנוע בזמן, מבלי לשנות את מקומנו במרחב, כלומר, כיצד נוכל להגיע מ"כאן ועכשיו" ל"כאן לפני חצי שעה" (או ל"כאן לפני אלף שנים").
כאן נכנסים לתמונה הפיסיקאים מיכאל מוריס מאוניברסיטת ויסקונסין וקיפ תורן ואולווי יורטסבר מהמכון הטכנולוגי של קליפורניה ("קלטק"). הם מעלים את האפשרות של שילוב עקרון יחסיות הזמן של אינשטיין (המודגם באמצעות ניסוי התאומים), בתופעת חור התולעת, הנובעת מרעיון אחר של אינשטיין, המרחב־זמן המעוות על־ידי כוחות כבידה.
פרופ' מרדכי מילגרום ממכון ויצמן, אסטרופיסיקאי תיאורטי העוסק בדינאמיקת הגלקסיות ובשאלת המסה החסרה ביקום, מתאר את הדרך שהציעו השלושה, ליצירת מסע אל העבר של המקום שבו אנו נמצאים (מ"כאן ועכשיו" ל"כאן לפני חצי שעה"): נניח שתימצא דרך לקחת קצה אחד של חור התולעת, ולהזיזו לפנים ולאחור, במהירות הקרובה למהירות האור. להזיז אותו למרחק מסוים, ואז להחזירו למקומו המקורי. במקרה כזה, אפשר לראות את שני הפתחים של חור התולעת, כשני התאומים בניסוי התאומים. חלק היקום בקצה חור התולעת שיישאר במקומו, "יזדקן" בקצב רגיל, אבל הקצה שינוע לפנים ולאחור במהירות האור, ויחזור למקומו, יזדקן בקצב אטי יותר, כלומר, הוא יהיה צעיר יותר מתאומו, הקצה השני של חור התולעת. למעשה, מרגע שקצה החור שהוזז לפנים ולאחור במהירות האור, יחזור למקומו, ינועו שני הקצוות בזמן בקצב שווה, תוך שמירת פער זמנים קבוע ביניהם.
עכשיו, אדם, או כל דבר אחר, שינוע בחור התולעת מהקצה ה'זקן' לקצה ה'צעיר', יבצע, למעשה, מסע לאחור בזמן. ברור שהמסע הזה בזמן כרוך במסע בשלושת הממדים הנוספים, אבל 'תייר הזמן' שיעבור דרך חור התולעת ויחזור למקומו הקודם ביקום, באמצעים רגילים (חללית, או מכונית, או כל אמצעי אחר), יחזור, למעשה, לעברו. הלולאה הסגורה הזאת עשויה לפעול, בתנאי שמשך החזרה באמצעים ה'רגילים' יהיה קצר מהזמן ש'הרווחנו"בעת המעבר בחור התולעת. למשל, אם המעבר בחור התולעת עשה אותנו צעירים יותר בשנה אחת, ומשך המסע, בחזרה לנקודת המוצא שלנו, באמצעים רגילים, הוא אחד־עשר חודשים, כי אז בסוף הלולאה נמצא את עצמנו 'כאן לפני חודש. 'תייר זמן' שישתמש לצורך המסע חזרה בחללית שמהירותה שווה למהירות האור, יוכל 'להרוויח' את השנה כולה (בהפחתת זמן המעבר בחור התולעת, שהוא, ממילא, קצר מאוד).
השאלה היא אם הרעיון הזה ניתן ליישום, או שיהיה אי־פעם ניתן ליישום. פרופ' מילגרום: "כדי לענות על השאלה הזאת, יש לענות קודם על הרבה שאלות אחרות, שבשלב זה, פתרונן נראה רחוק מאוד מהישג ידינו. למשל, צריך לזכור שכל עניין חור התולעת הוא, נכון לעכשיו, רעיון תיאורטי. איש עדיין לא ראה חור תולעת במציאות. יותר מזה, אין לנו שום סיבה להניח שבטבע קיימים חורים כאלה, אם כי, האמת ניתנת להיאמר, אין גם שום סיבה שתמנע את קיומם.
"גם אם נניח שחורי תולעת אכן יכולים להתקיים ביקום, עדיין איננו יודעים כיצד ליצור אותם בעצמנו. לפי התיאוריות הטוענות לקיומם של חורי תולעת ביקום, החורים האלה, שהם בגודל מיקרוסקופי, נוצרים ונהרסים בתוך פרקי זמן קצרים מאוד, חלקיקי שנייה. כלומר, ברור שאי־אפשר יהיה להשתמש בהם כמות שהם. כדי לרתום חור תולעת טבעי לשירותנו, יהיה עלינו ללכוד חור כזה, ולמנוע ממנו להרוס את עצמו. ברור שאין לנו כיום כל מושג כיצד אפשר לתמוך בקיומו של חור תולעת.
דרכים שונות המוצעות בתחום זה, מבוססות על שימוש בסוג מסוים של שדות כוח, שספק אם הם עצמם יכולים להתקיים. לפי סימנים שונים, קיים חשש סביר שקיום השדות האלה עומד בסתירה לתורה הפיסיקלית המאחדת שעל פיתוחה עמלים כיום פיסיקאים רבים בכל העולם, אותה תורה שתאחד את מכניקת הקוואנטים עם תורת היחסות".
מקובל לחשוב שהפתחים של חורי התולעת יהיו חורים שחורים, שיהוו מעין משפכים שישאבו לתוכם גופים שונים שיעברו בקרבתם. במקרה כזה, מי שנכנס לחור התולעת בצד אחד, עלול להיכלא בתוכו לנצח, שכן שום עצם אינו יכול לחצות את "סף האירוע" של החור השחור, מבפנים החוצה. כך לפחות היה נהוג לחשוב עד שסטיבן הוקינג חישב ומצא כי חורים שחורים פולטים קרינה וחלקיקים. בדרך זו הם מקיימים את החוק השני של התרמודינמיקה הקובע כי האנטרופיה (אי הסדר) ביקום יכולה רק לגדול, ולעולם לא תפחת. הוקינג אומר כי החלקיקים המרכיבים את הקרינה הזאת אינם באים מתוך החור השחור, אלא מהריק הכמעט מוחלט שמחוץ ל"סף האירוע", אבל, כפי שהוא מתבטא, חורים שחורים הם לא כל כך שחורים, כך שייתכן שיש דרך כלשהי לצאת מהם, ובמקרה שלפנינו, משמעות הדבר היא שיש דרך לצאת מהם, כשאנחנו צעירים יותר.
פרופ' מילגרום: "למעשה, מכונת זמן שתהיה בנויה לפי המודל של חור התולעת ויחסיות הזמן, תוכל לעצור את הזמן רק מהרגע שבו תיבנה. כלומר, היא לא תוכל לקחת אותנו למאה השבע־עשרה, אבל בעתיד, נאמר בעוד עשר שנים, היא תוכל להחזיר אותנו ליום שבו נוצרה והחלה לפעול. מכל הדברים שנאמרו כאן אפשר להסיק, במידה סבירה של ביטחון, שמכונת זמן כזאת לא תיבנה בטווח זמן הנראה לעין. ועם זאת, המודל של מכונת הזמן הזאת, הוא ניסיון מחשבתי חשוב, העשוי לחדד שאלות ותשובות לא מעטות המעסיקות כיום פיסיקאים בתחומים שונים".
|
קישורים
קלטק המכון הטכנולוגי של קליפורניה
|
|
 |
RSS מאמרים |
כתבו למערכת |
אודות האתר |
טרם התעדכנת |
ארכיון |
חיפוש |
עזרה |
תנאי שימוש