Det finns en chans att vi kommer att kunna resa genom dimensioner och tid

Professor Jim Al-KhaliliProfessor Jim Al-KhaliliTeoretisk fysiker, författare och programledareTisday 11 Jun 2019 7:01 am

Det är allas favoritfråga inom vetenskapen: Det har funnits hundratals filmer och tv-serier som har undersökt detta – vissa mer intelligent än andra – och det finns alltid massor av vetenskapligt klingande jargong som används, som maskhål och högre dimensioner, singulariteter och parallella verkligheter.

Men vad har den riktiga fysiken att säga om saken? Detta är något som jag har studerat under de senaste tre decennierna. Min första bok, Black Holes, Wormholes and Time Machines, som bygger på mina föreläsningar vid Institute of Physics, publicerades för exakt 20 år sedan.

Det finns en enkel första fråga: Fysikens lagar tillåter tidsresor?

Vi vet inte bara att tidsresor är möjliga, utan också att de rutinmässigt demonstreras genom experiment, om än i liten skala.

Men att resa i tiden beror på om vi vill ta oss till framtiden eller till det förflutna, eftersom det ena är lättare än det andra.

Isaac Newton trodde att tiden var något som vi inte har någon kontroll över – att den går förbi i en konstant takt, obevekligt tickar sekunderna, minuterna, timmarna och åren överallt i universum i samma takt.

Då, 1905, publicerade Einstein sin relativitetsteori och åstadkom en vetenskaplig revolution.

Han visade att tiden inte är absolut eller oberoende av oss, utan att den kan sträcka sig och pressas beroende på hur snabbt vi rör oss.

Faktuellt sett kan du genom att resa nära ljusets hastighet bromsa tiden så att när du stannar upp har det förflutit mindre tid för dig än för omvärlden, och du kommer att befinna dig, bokstavligen, i framtiden.

Ett annat sätt att ta sig till framtiden förutsägs av Einsteins gravitationsteori (vi fysiker kallar den allmän relativitetsteori), som han färdigställde 1915, och som visade att gravitationen också bromsar tidens gång.

Tiden går alltså långsammare vid havsnivå än på toppen av ett berg, där den i sin tur skulle gå långsammare än ute i rymden – i princip ju starkare gravitationens dragningskraft är (i det här fallet ju närmare jordens centrum man befinner sig, desto långsammare kommer klockorna att ticka).

Den effekt som jordens gravitation har på tiden är mycket liten, så den är inte så intressant.

Men om du kunde hitta ett svart hål och kretsa runt det några gånger (samtidigt som du är försiktig så att du inte sugs in i det) skulle dess otroligt starka gravitationsfält dramatiskt sakta ner din tid.

När du återvänder till jorden kommer alla att kommentera hur ung du ser ut med tanke på de många jordiska år du har varit borta.

Tidsresor till det förflutna visar sig å andra sidan vara mycket knepigare.

Men den allmänna relativitetsteorin – som fortfarande är vår bästa teori om tidens natur – utesluter det inte helt. Den säger att rymdtiden kan krökas runt för att skapa vad som kallas en sluten tidsliknande kurva, vilket är lite som en ”loop-the-slinga” på en berg-och-dal-bana som tar dig genom både rymd och tid tillbaka till den punkt där du startade, men innan du åkte därifrån.

Så, om tidsresor till framtiden är möjliga och tidsresor till det förflutna är, även om det är svårt, ännu inte uteslutet, vad väntar vi då på? Varför har vi inte byggt en tidsmaskin ännu? Är det något vi inte förstår om tidens natur?

Ja, mycket möjligt.

Ett problem belystes som bekant av Stephen Hawking som frågade varför, om tidsresor till det förflutna är möjliga, vi ännu inte har fått besök av tidsresenärer från framtiden.

För dem ligger vår tid trots allt i det förflutna.

Om framtida generationer någonsin lyckas bygga en tidsmaskin kommer det säkert att finnas några som vill besöka det tidiga 2000-talet. Det kan naturligtvis vara så att tidsresenärer från framtiden faktiskt finns bland oss, men att de helt enkelt väljer att hålla en låg profil, eller helt enkelt inte är sugna på en paketresa till 2019.

Det visar sig att den här frågan är lätt att lösa.

Om vi någonsin skulle lyckas bygga en tidsmaskin, visar det sig att den bara skulle ta oss så långt tillbaka som till det ögonblick då den slås på. Så anledningen till att vi inte ser tidsresenärer från framtiden är att tidsmaskiner ännu inte har uppfunnits.

Parallella dimensioner

Det finns dock många andra riktigt häpnadsväckande paradoxer som tidsresor ger upphov till.

Den mest kända utforskades i filmen Tillbaka till framtiden. Vad händer om du reser tillbaka i tiden och hindrar dina föräldrar från att någonsin träffas?

Skulle du plötsligt försvinna ur existensen för att du aldrig föddes? Och om du aldrig föddes skulle du aldrig ha vuxit upp och blivit en tidsresenär som lägger sig i, så dina föräldrar har träffats trots allt och du föddes, i vilket fall du reser tillbaka i tiden och förhindrar din födelse … och så vidare.

Det enda säkra sättet att lösa denna paradox är om det finns parallella universum.

Detta är en idé som kanske inte är så tokig som den låter, och fysiker forskar för närvarande på denna idé. Om sådana parallella dimensioner är verkliga, så glider tidsresor oundvikligen in i en parallell värld där den resande kan mixtra med det förflutna utan att det påverkar honom eller henne.

Att hindra dina föräldrar från att träffas i ett parallellt universum innebär alltså bara att du aldrig kommer att födas i det universumet.

Om jag var en vadslagare skulle jag säga att tidsresor till det förflutna en dag kommer att visa sig omöjliga, inte ens i teorin.

För att ta sig till framtiden krävs det å andra sidan bara att man bygger ett tillräckligt snabbt rymdskepp för att ta sig till det närmaste svarta hålet.

Var dock uppmärksam på att om du når fram till framtiden kan det inte finnas någon återvändo om du bestämmer dig för att du inte trivs där.

Professor Jim Al-Khalili är kvantfysiker, författare och programledare. Hans nya storslagna sci-fi-thriller, Sunfall, är ute nu.