Sciencemag.cz
Doporučujeme
Jak už jsem uvedl, tyto výsledky nezávisejí na Einsteinových rovnicích, ale jen na vlastnostech, které by musel mít zakřivený prostoročas, aby vznikly uzavřené časupodobné smyčky v konečné oblasti.
(pokračování včerejšího úryvku)
Teď přichází na řadu otázka: Jakou hmotu by pokročilá civilizace potřebovala, aby zakřivila časoprostor natolik, že vznikne stroj času konečných rozměrů? Může mít všude kladnou hustotu energie jako v případě časoprostoru vytvořeného kosmickou strunou? Je myslitelné, že by ke konstrukci stroje času mohli použít konečné smyčky kosmických strun, takže hustota energie bude všude kladná? Je mi líto, ale teď budu muset zklamat všechny, kdo by se chtěli podívat do minulosti. S výhradně kladnou hustotou energie stroj času realizovat nejde. Dokázal jsem, že ke konstrukci stroje času konečné velikosti je třeba negativní energie.
V rámci klasické teorie splňují všechna fyzikálně smysluplná pole podmínku slabé energie, podle níž každý pozorovatel naměří hustotu energie, která je větší nebo rovna nule. Z toho plyne, že v klasické teorii nelze stroj času konečné velikosti sestrojit. Situace je ale jiná v semiklasické teorii, v níž je prostoročas klasický, ale pole jsou kvantová. Princip neurčitosti kvantové teorie vyžaduje, aby dokonce i v prázdném prostoru pole fluktuovala. Tyto kvantové fluktuace způsobují, že hustota energie je nekonečně veliká. Je proto nutné toto nekonečno od energie pole odečíst, abychom získali konečnou hustotu energie, již pozorujeme. Jinak by hustota energie zakřivila prostoročas do jednoho bodu. Po tomto odečtení může být střední hodnota energie záporná, přinejmenším lokálně. Dokonce i v plochém prostoru lze najít kvantové stavy, v nichž je střední hodnota energie lokálně záporná, i když celková energie bude kladná.
Lze tudíž spekulovat, zda tyto místní záporné střední hodnoty nezakřiví prostoročas požadovaným způsobem. Zdá se, že to tak dopadnout musí. Princip neurčitosti kvantové mechaniky umožňuje, aby z černé díry unikaly částice a záření. Černá díra v důsledku toho ztrácí hmotu a pomalu se vypařuje. Aby se horizont událostí černé díry zmenšoval, hustota energie na horizontu musí být záporná a musí zakřivit časoprostor tak, aby se světelné paprsky ohýbaly od sebe.
Kdyby byla hustota energie stále kladná a zakřivovala prostoročas tak, že by ohýbala paprsky k sobě, mohla by se plocha horizontu s časem pouze zvětšovat. Vypařování černé díry dokazuje, že kvantový tenzor energie a hybnosti hmoty může občas zakřivit časoprostor způsobem, který je nutný pro vznik stroje času. Lze si tedy představit, že nějaká velice pokročilá civilizace dokáže zařídit, aby střední hodnota hustoty energie byla dostatečně záporná na to, aby vznikl stroj času použitelný pro makroskopické objekty.
Ale existuje velký rozdíl mezi horizontem událostí černé díry a horizontem stroje času, který obsahuje smyčky, v nichž se světlo pohybuje stále dokola. To by způsobilo nekonečnou hustotu energie, což znamená, že osoba nebo vesmírná loď, která by se pokusila projít horizontem do stroje času, by byla vymazána zábleskem záření. Možná bychom to měli brát jako varování přírody, abychom si nehráli s minulostí.
Takže možnosti cestování časem vypadají černě – nebo bych měl spíš říct oslepivě bíle? Nicméně střední hodnota tenzoru energie a hybnosti záleží na kvantovém stavu polí. Lze spekulovat, že mohou existovat kvantové stavy, v nichž je hustota energie na horizontu konečná, a existují příklady, v nichž tomu tak skutečně je. Jak takový stav připravit a zda by byl stabilní, kdyby nějaký objekt procházel horizontem, to nevíme. Ale je myslitelné, že by to v možnostech pokročilé civilizace bylo.
Tohle je problém, kterým by se fyzici měli zabývat, aniž by se jim ostatní smáli a zesměšňovali je. I kdyby se zjistilo, že je cestování časem nemožné, je důležité přijít na to, proč je nemožné.
O plně kvantové teorii gravitace toho mnoho nevíme. Ale dá se očekávat, že se bude od semiklasické teorie lišit jen na vzdálenostech Planckovy délky, tedy na vzdálenostech 10 na −33 (miliontině miliardtiny miliardtiny miliardtiny) centimetru. Je dobře představitelné, že kvantové fluktuace na pozadí prostoročasu mohou vytvořit červí díry a umožnit cestování časem v mikroskopickém měřítku, ale podle obecné teorie relativity se makroskopická tělesa do minulosti vrátit nemohou.
A i kdyby v budoucnu vznikla nějaká odlišná teorie, nemyslím si, že cestování časem bude kdy možné. Kdyby tomu tak bylo, už bychom dneska byli zavaleni turisty z budoucnosti.
Tento text je úryvkem z knihy:
Stephen Hawking: Stručná historie mého života
Argo a Dokořán, 2018
O knize na stránkách vydavatele
