On mahdollista, että pystymme matkustamaan ulottuvuuksien ja ajan läpi

Professori Jim Al-KhaliliTeoreettinen fyysikko, kirjailija ja lähetystoiminnan harjoittajaTiistai 11.6.2019 klo 7:01

Se on kaikkien suosikkitieteellinen kysymys: Onko aikamatkailu todella mahdollista?

Satoja elokuvia ja televisiosarjoja on tutkittu tätä asiaa – toiset älykkäämmin kuin toiset – ja aina on käytetty runsaasti tieteelliseltä kuulostavaa jargonia, kuten madonreikiä, korkeampia ulottuvuuksia, singulariteetteja ja rinnakkaistodellisuuksia.

Mutta mitä oikealla fysiikalla on sanottavaa asiasta? Olen tutkinut tätä asiaa viimeisten kolmen vuosikymmenen aikana. Ensimmäinen kirjani Mustat aukot, madonreiät ja aikakoneet, joka perustuu Institute of Physicsin luentoihini, julkaistiin tasan 20 vuotta sitten.

Ensimmäinen kysymys on yksinkertainen: Sallivatko fysiikan lait aikamatkustamisen mahdollisuuden?

Ei vain tiedetä, että aikamatkustaminen on mahdollista, vaan että se osoitetaan rutiininomaisesti kokeilla, vaikkakin pienessä mittakaavassa.

Mutta aikamatkustaminen riippuu siitä, haluammeko päästä tulevaisuuteen vai menneisyyteen, koska toinen on helpompaa kuin toinen.

Isaac Newton uskoi, että aika on jotakin sellaista, johon emme voi vaikuttaa – että se kulkee tasaista vauhtia, tikittää säälimättömästi sekunteja, minuutteja, tunteja ja vuosia kaikkialla maailmankaikkeudessa samaa tahtia.

Silloin vuonna 1905 Einstein julkaisi suhteellisuusteoriansa ja sai aikaan tieteellisen vallankumouksen.

Hän osoitti, että aika ei ole absoluuttista tai meistä riippumatonta, vaan sitä voidaan venyttää ja puristaa riippuen siitä, kuinka nopeasti liikumme.

Matkustamalla lähelle valon nopeutta voit itse asiassa hidastaa aikaa niin, että pysähtyessäsi sinulle on kulunut vähemmän aikaa kuin ulkomaailmassa, ja huomaat olevasi kirjaimellisesti tulevaisuudessa.

Toinen tapa päästä tulevaisuuteen on ennustettu Einsteinin vuonna 1915 valmistuneessa painovoimateoriassa (me fyysikot kutsumme sitä yleiseksi suhteellisuusteoriaksi), joka osoitti, että myös painovoima hidastaa ajan kulumista.

Aika kulkee siis hitaammin merenpinnan tasolla kuin vuoren huipulla, jossa se puolestaan kulkisi hitaammin kuin avaruudessa – periaatteessa aika kulkee sitä hitaammin, mitä voimakkaampi on painovoiman vetovoima (tässä tapauksessa mitä lähempänä maapallon keskipistettä ollaan, sitä hitaammin kellot tikittävät).

Maailman painovoiman vaikutus aikaan on hyvin pieni, joten se ei ole kovin mielenkiintoinen.

Mutta jos löytäisit itsellesi mustan aukon ja kiertäisit sitä muutaman kerran (samalla varoen, ettet joudu sen imaisemaksi), sen uskomattoman voimakas painovoimakenttä hidastaisi aikaasi dramaattisesti.

Kun palaat Maahan, kaikki kommentoivat, kuinka nuorelta näytät ottaen huomioon, kuinka monta Maan vuotta olet ollut poissa.

Aikamatkustus menneisyyteen sen sijaan osoittautuu paljon hankalammaksi.

Mutta yleinen suhteellisuusteoria – joka on edelleen paras teoriamme ajan luonteesta – ei sulje sitä kokonaan pois. Sen mukaan avaruusaikaa voidaan kaartua niin, että syntyy niin sanottu suljettu ajan kaltainen käyrä, joka on vähän kuin vuoristoradan ”silmukka”, joka vie sinut sekä avaruuden että ajan läpi takaisin siihen pisteeseen, josta lähdit liikkeelle, mutta ennen kuin lähdit pois.

Jos siis aikamatkailut tulevaisuuteen ovat mahdollisia ja aikamatkailut menneisyyteen ovat vaikeita, mutta niitä ei ole vielä poissuljettu, niin mitä me sitten odotamme? Miksi emme ole vielä rakentaneet aikakonetta? Onko jotain, mitä emme ymmärrä ajan luonteesta?

No, hyvin mahdollista.

Ensimmäisen ongelman toi tunnetusti esiin Stephen Hawking, joka kysyi, miksi, jos aikamatkustus menneisyyteen on mahdollista, aikamatkustajat tulevaisuudesta eivät ole vielä käyneet luonamme.

Loppujen lopuksi meidän aikamme on heille menneisyydessä.

Jos tulevat sukupolvet joskus onnistuvat rakentamaan aikakoneen, niin varmasti on joitakin, jotka haluaisivat vierailla 2000-luvun alussa. Voi tietysti olla, että aikamatkustajia tulevaisuudesta on todellakin keskuudessamme, mutta he vain haluavat pitää matalaa profiilia tai eivät yksinkertaisesti halua pakettimatkaa vuoteen 2019.

Tämä kysymys on helppo ratkaista.

Jos joskus onnistumme rakentamaan aikakoneen, käy ilmi, että se veisi meidät vain niin kauas taaksepäin kuin hetki, jolloin se kytketään päälle. Syy siihen, miksi emme näe aikamatkustajia tulevaisuudesta, on siis se, että aikakoneita ei ole vielä keksitty.

Rinnakkaisulottuvuudet

Mutta on monia muitakin todella mieltä askarruttavia paradokseja, joita aikamatkailu herättää.

Kuuluisinta niistä tutkittiin elokuvassa Takaisin tulevaisuuteen. Entä jos menisit ajassa taaksepäin ja estäisit vanhempiesi tapaamisen?

Pysähdytkö yhtäkkiä olemattomiin, koska et ole koskaan syntynyt? Ja jos et olisi koskaan syntynyt, et olisi koskaan kasvanut sekaantuvaksi aikamatkustajaksi, joten vanhempasi ovat sittenkin tavanneet ja sinä olet syntynyt, jolloin matkustat ajassa taaksepäin ja estät syntymisesi… ja niin edelleen.

Ainut varma tapa ratkaista tämä paradoksi on, että on olemassa rinnakkaisuniversumeita.

Tämä ajatus ei ehkä olekaan niin hullu kuin miltä se kuulostaa, ja fyysikot tutkivatkin ajatusta parhaillaan. Jos tällaiset rinnakkaisulottuvuudet ovat todellisia, aikamatkailu liukuu väistämättä matkustajan rinnakkaismaailmaan, jossa hän voi sotkea menneisyyttä ilman, että se vaikuttaa häneen itseensä.

Siten vanhempiesi tapaamisen estäminen rinnakkaisuniversumissa tarkoittaa vain sitä, ettet koskaan synny tuohon universumiin.

Jos olisin vedonlyöjä, sanoisin, että aikamatkailu menneisyyteen osoitetaan jonain päivänä mahdottomaksi, edes teoriassa.

Tulevaisuuteen pääseminen sen sijaan vaatii vain riittävän nopean avaruusaluksen rakentamista, jotta pääset lähimpään mustaan aukkoon.

Varoittelehan kuitenkin, että jos pääset tulevaisuuteen, takaisin ei välttämättä ole paluuta, jos päätät, ettet viihdy siellä.

Professori Jim Al-Khalili on kvanttifyysikko, kirjailija ja radiotoimittaja. Hänen uusi scifi-trillerinsä Sunfall on nyt ilmestynyt.