Pomijając rzecz oczywistą, czyli możliwość podróży w czasie "do przodu" (bo zakładam że nie o tym mówimy), możemy "ugryźć" rzecz na kilka sposobów:
1. Istnieje coś takiego jak teleportacja kwantowa (co być może da się "połączyć" ze zjawiskiem tunelowania), związana z efektem nazwanym przez Einsteina "zadziwiającym oddziaływaniem na odległość" (spooky action at a distance). Sprawa jest stosunkowo prosta, niemniej spróbuję uprościć ją jeszcze bardziej: zgodnie z obecnie przyjmowanymi założeniami, nic nie może podróżować prędzej niż światło (wprawdzie istnieje teoria tachjonowa, ale na chwilę ją pomińmy - tym bardziej że jest mało wiarygodna). A teraz rozważmy dwa sparowane elektrony - jak wiemy, elektrony takie zawsze posiadają odwrotne spiny (zapewne wszyscy pamiętają z lekcji fizyki lub chemii rysowanie kratek stanu atomowego oraz umieszczanie w każdej kratce dwóch strzałek - jednej skierowanej w górę, drugiej w dół; taka strzałka to właśnie kierunek spinu danego elektronu). Teraz jeden z elektronów "schowajmy do kieszeni" i zabierzmy bardzo daleko - na przykład na drugi koniec kuli Ziemksiej, albo nawet Układu Słonecznego. Na sam koniec eksperymentu wymuśmy zmianę spinu na tym elektronie, który pozostał w laboratorium. I co się okaże? Że ten drugi elektron (wciąż sparowany z tym pierwszym) również *natychmiast* zmieni swój spin. Natychmiast - czyli bez opóźnienia wywołanego przez podróż kubitu informacji prez tysiące kilometrów / cały Układ Słoneczny. W myśl "klasycznego" ujęcia, oznaczałoby to, że - aby dojść na czas - informacja o zmianie spinu musiała zostać wysłana, jeszcze zanim do tej zmiany doszło.
Oczywiście bardziej nowoczesne teorie widzą tę sprawę nieco inaczej, mianowicie traktują dwa sparowane elektrony jako dwa... ech... końce "kosmicznej struny". Idea jest taka, że jeżeli wprawisz w drganie jeden koniec struny (np. od gitary) to te drgania "natychmiast" przenoszone są na całą strunę. A właściwie to nie tyle "natychmiast", co "na bieżąco" - w czasie niemożliwym do łatwej oceny, bowiem struna stanowi jedną całość. "Podróż w czasie" ma więc miejsce jedynie z naszego ograniczonego 3- lub 4-wymiarowego punktu widzenia (o tym dalej).
2. W fizyce istnieje bardzo wiele równań, które rozwiązać można uzyskując dwa (lub więcej) różne wyniki. Zwykle jeden wynik jest łatwy do interpretacji, natomiast ten drugi - nie da się zinterpretować w oparciu o współczesną wiedzę. Zilustruję to całkiem abstrakcyjnym przykładem: BMI (Body Mass Index) określa stopień otyłości człowieka, a definiowany jest jako masa ciała (w kilogramach) podzielona przez kwadrat wzrostu (w metrach). Jeżeli zdobędziemy nieistniejący aparat, który pozwala nam wiarygodnie zmierzyć czyjeś BMI "na wgłaz" i np. dowiemy się że wynosi ono 20, a następnie zmierzymy czyjąś wagę i stwierdzimy że wynosi ona 80 kg, to możemy łatwo stwierdzić, że kwadrat wzrostu badanego osobnika musi wynieść 80 / 20 = 4. Oczywista interpretacja jest taka, że człowiek ten ma wzrost równy pierwiastkowi z 4, czyli 2 metry; tym czasem osadzony w bardziej "naukowej" matematyce wniosek jest taki, że podmiot naszego eksperymentu ma ALBO 2 (dwa) metry wzrostu ALBO -2 (minus dwa) metry wzrostu (-2 podniesione do kwadratu również daje 4). Wprawdzie ciężko jest nam wyobrazić sobie kogoś o wzroście -2 metry, jednak przyjmując pewne pozornie "abstrakcyjne" założenia, dojść moglibyśmy do wniosku że coś takiego jest *możliwe*.
Tak więc w fizyce jest bardzo wiele równań, których poszczególne wyniki są właśnie "dziwne" (trudne do zinterpretowania "wprost") - a "prawdziwość" niektórych z takich "dziwnych" wyników udało się już kilka razy udowodnić (np. potwierdzając eksperymentalnie, że istnieje coś takiego jak antymateria). Co więcej: wiele wskazuje na to, że niemal wszystko w naszym wszechświecie jest właśnie "symetryczne", a więc że większość *dziwnych* wyników ma jakiś rzeczywisty sens - i zadaniem naukowców jest jedynie zbadać jaki. Jednym z takich "dziwnych wyników" jest możliwość występowania we wszechświecie ujemnej materii (materii o ujemnej masie) i energii - czyli czegoś, co naukowcy ochrzcili już mianem "dziwnej materii". Taka "dziwna materia" miałaby kilka bardzo niezwykłych właściwości, umożliwiających m.in. wytworzenie antygrawitacji, a także np. stabilizowanie wormholi pomiędzy osobliwościami czarnej i białej dziury. Niektórzy naukowacy twierdzą, że na podobnej zasadzie kwantowa teoria grawitacji dopuszcza podróżowanie w czasie - jest to jednak o tyle trudne zagadnienie, że teoria ta wciąż nie została opracowana (tzn. prace nad nią ciągle trwają), zaś nie wszystkie "dziwne wyniki" muszą rzeczywisty sens posiadać.
Ponieważ nie jestem specjalisą od w/w teorii, zaś toerie wszystkiego oparte na wielowymiarowych (obecnie powszechny jest hipoteza o 11 wymiarach) wszechświatach znajduje się na granicy moich zdolności poznawczych, nie będę pisał tutaj o konkretnych równaniach oraz ich potencjalnej interpretacji. Warto w każdym razie zaznaczyć, że nawet przyjmując że kwantowa teoria grawitacji rzeczywiście dopuszczałaby podróże w czasie, wymagałoby to niesamowicie skomplikowanych i energochłonnych operacji na kosmicznych strunach (jedna z teorii mówi np. o umieszczeniu obok siebie równolegle dwóch superstrun zamkniętych w pierścienie - co w związku z występującymi pomiędzy strunami oddziaływań może okazać się z energetycznego punktu widzenia W OGÓLE nie możliwe, a już niemal na pewno wymagałoby wykorzystania "dziwnej energii"), zaś ewentualne skutki byłyby bardzo trudne do przewidzenia (np. podobnie jak w przypadku efektu o którym pisałem w
tym poscie dojść mogłoby do niwelującej celowość przedsięwzięcia anty-dylatacji).
3. Cały punkt drugi był w zamierzeniu przydługim wstępem do teorii Godela.
Otóż Einstein pisząc swoją Teorię Względności zakładał, że podróż w czasie nie jest możliwa - zaś wyniki jego równań zdawały się to potwierdzać. Często wizję czasu wg Einsteina przyrównuje się do płynącej wartkim nurtem rzeki - jakkolwiek możliwe jest, że woda w niektórych miejscach (np. w zakolach, czy na zakrętach) płynie z różną prędkością, to zawsze płynie w tę samą stronę. Tymczasem współczesny Einsteinowi naukowiec, Godel, opracował inne rozwiązanie tych samych równań, zgodnie z którym we wzmiankowanej rzece mogą tworzyć się "wiry". Większość naukowców (w tym Einstein) odrzuca rozwiązanie Godela, bowiem przyjęte przez niego założenia zdają się nie dotyczyć naszego wszechświata (tzn. byłoby to możliwe, ale jedynie we wszechświecie o nieco innych właściwościach). Nie zmienia to faktu, że niektórzy badacze dopuszczają możliwość, że nasz wszechświat skonstruowany jest w taki sposób, że czas rzeczywiście ma obieg zamknięty - a więc albo wszystkie przemiany przebiegają cyklicznie jednokierunkowo (czyli w wyniku Wielkiego Wybuchu powstaje wszechświat, żyjemy sobie, następnie świat zapada się tworząc anomalię, zaś z anomalii początek bieże kolejny Wielki Wybuch, a my znowu sobie żyjemy - zapewne w identyczny sposób jak poprzednio, świat znowu się zapada, itp.), czy to na podobieństwo jo-jo (czyli w wyniku Wielkiego Wybuchu powstaje wszechświat, żyjemy sobie, następnie żyjemy sobie przeżywając wszystko od nowa ale "do tyłu", a świat cofa się do momentu Wielkiego Wybuchu, po czym znowu dochodzi do Wielkiego Wybuchu, znowu sobie żyjemy - zapewne w identyczny sposób jak poprzednio, itp.).
4. I teraz to o czym pisałem w poprzednim poscie (i co sprowokowało pytanie
earla): czyli zmiana perspektywy / zaadoptowany model Feynmana. W wielkim skrócie: Feynman stwierdził, że znacznie prościej jest "liczyć" niektóre fizyczne zjawiska, jeżeli traktować je jako przebiegające "wstecz" na linii czasu. Feynman nie twierdził przy tym, że zjawiska te zachodzą w ten sposób, a jedynie że taka intepretacja znacznie ułatwia obliczenia. Późniejsze badania wykazały, że problem z rozwiązywaniem skomplikowanych równań obejść można również na inne sposoby, np. opierając się na odkryciu Diraca dotyczącym pozytronów. Nie zmienia to jednak faktu, że wielu naukowców dzięki Feynmanowi zaczęło postrzegać czasoprzestrzeń jako coś bardziej "namacalnego", a przez to dającego znacznie większe możliwości. A chodzi mianowicie o wzmiankowany punkt widzenia.
Spróbujmy opisać np. podróż Syzyfa na górę Tartar za pomocą "czterowymiarowego" układu współrzędnych. Pierwsze trzy zmienne opisywać będą odpowiednio odległość potępionego króla od szczytu góry "wzdłuż", "wszerz" i "wzwyż"; zaś czwarta zmienna opisywać będzie czas jaki upłynął od początku syzyfowej wędrówki. Poniżej wylistuję killka wybranych punktów czasoprzestrzeni w których znajdował się Syzyf podczas wzmiankowanej wędrówki:
1000;100;-500;0 (Syzyf jeszcze się nie poruszył, ma do przebycia 1000 metrów na wprost, po drodze musi "zboczyć" o 100 metrów na bok, i pokonać 500 metrów wysokości; jeszcze nie zaczęliśmy mierzyć czasu)
900; 95;-490;10 (po 10 minutach Syzyf przebył już 100 metrów wprost, 5 metrów w bok, 10 metrów pod górę)
500;50;-200;60 (itp.)
200;10;-75;120 (itd.)
10;0;-5;360 (Syzyf zbliża się do celu - brakuje mu już jedynie 10 metrów na wprost, 5 metrów pod górę; dotarcie tutaj zajęło mu 360 minut)
0;0;0;400 (po 400 minutach Syzyf dotarł na sam szczyt).
A teraz najfajniejsza rzecz: nie jesteśmy w stanie wyobrazić sobie w łatwy sposób 4-wymiarowego wykresu (a nawet 4-wymiarowej bryły), więc aby ją zobrazować, posługujemy się zwykle przekrojami (np. prosty przekrój sześciennej kostki to kwadrat, zaś kostki czterościennej to trójkąt). Podobnie w tym wypadku, wędrówkę Syzyfa możemy przedstawić na różnego rodzaju wykresach.
Jeżeli "przetniemy" czasoprzestrzeń wzdłuż szerokości i wysokości, to otrzymamy wykres obrazujący "długość" drogi przebytej przez Syzyfa w zależności od czasu. Stwierdzimy więc że na początku wędrówki (moment 0) Syzyf miał do pokonania 1000 metrów, po 10 minut już tylko 900 metrów, po 60 minutach już tylko 500 metrów, itp. Taki wykres nie jest doskonały, bowiem nie obrazuje jaką drogę *naprawdę* przebył Syzyf (który szedł też przecież pod górę i na bok - a więc droga była znacznie dłuższa, niż gdyby patrzeć na nią tylko w jednym wymiarze), jednak pozwala całkiem nieźle "zrozumieć" w jakim tempie Syzyf zbliżał się do celu.
Jeżeli "przetniemy" czasoprzestrzeń wzdłuż linii czasu oraz "długości", to otrzymamy wykres obrazują zależność pomiędzy przebytą "szerokością" i "wysokością". Okaże się że 100 metrów "szerokości" odpowiadało "500" metrom wysokości, 95 metrów "szerokości" odpowiadało 490 metrom wysokości, 50 metrów "szerokości" odpowiadało 200 metrom wysokości, itp. Takie ujęcie jest znacznie mniej wygodne, bowiem nie pokazuje nam tak wiele - można jednak na jego podstawie np. wyobrazić sobie częściowo kształt ścieżki, po której podążał Syzyf. Na co warto zwrócić uwagę - i do czego za chwilę wrócę - pomimo że z wykresu wycięliśmy czas, to analizując wykres i tak jesteśmy sobie w stanie podróż Syzyfa wyobrazić. Po prostu zamist patrzeć na upływające minuty, obserwujemy o ile skróciła się jego droga np. pod górę - a więc złudzenie ruchu wciąż zachowujemy w naszych głowach.
Problem pojawia się, kiedy otrzymamy wykres taki jak poprzenio (zależność szerokości od wysokości), ale nikt nam nie powie, czy Syzyf na górę wchodził, czy z niej schodził. O ile bowiem wykres obrazuje kształ ścieżki, a także proces "ruchu", to nie obrazuje jego kierunku. Jeżeli więc odczytać wykres "odwrotnie" (czyli poprzez pary 0;0 -> 0;-5; -> 10;-75 -> itp.), to równie dobrze uznać byśmy mogli że Syzyf z Tartaru schodził.
I teraz dochodzimy do "grejt klu" - wiele zachodzących w fizyce procesów łatwiej jest zobrazować z pominięciem linii czasu. Łatwiej jest więc np. (to znowu jedynie abstrakcyjny przykład) zaobrazować zależność pomiędzy wilgotnością powietrza a jego temperaturą, niż analizować zależność pomiędzy wilgotnością a czasem, A NASTĘPNIE pomiędzy temperaturą a czasem. Innymi słowy łatwiej jest nam stwierdzić, że jeżeli temperatura rośnie, to wilgotność też, niż zastanawiać się jak zmiana temperatury w czasie wpłynie na zmianę wilgotności w czasie. Zestawiając wilgotność *bezpośrednio* z temperaturą zyskujemy bardzo przydatne narzędzie, ale nie jesteśmy w stanie np. określić czy wilgotność w pokoju z czasem malała, czy też rosła.
Na bardzo podobnej zasadzie naukowcy postrzegają w dzisiejszych czasach czasoprzestrzeń. Ponieważ wiele zjawisk ma znacznie większy sens, jeżeli oddzielić je od linii czasu, czy nawet przebudować tak, aby zależność pomiędzy oderwanymi od czasu zmiennymi była inna niż jest w rzeczywistości (czyli np. zlinearyzować i/lub zlogarytmizować), okazać się może że w tak opisanym układzie czas w rzeczywistości musiałby raz biec do przodu, a potem się na chwilę cofać. Na takiej właśnie zasadzie funkcjonuje model opisany w pierwszym punkcie: ponieważ wpierw traktujemy wędrówkę kubitu jako podróż w przestrzenii, a dopiero potem dopisujemy do niej linie czasu, dochodzimy do wniosku, że kubit wysłany musiał zostać jeszcze zanim doszło do zmiany spinu. Jeżeli zaczelibyśmy dla odmiany od umieszczenia procesu na linii czasu, to przyjąć musielibyśmy że kubit nie miał do pokonania żadnej drogi.
Jeżeli ktoś dotarł do tego momentu, to podsumuję dla jego wygody punkt czwarty znacznie prościej: pomimo że czas biegnie jedynie w jednym kierunku, zobrazowanie niektórych fizycznych procesów jest znacznie prostsze i "logiczniejsze", jeżeli założymy że czas robi po drodze "pętelki". Nie posiadamy narzędzi pozwalających nam stwierdzić, czy te "pętelki" rzeczywiście mają miejsce (ponieważ nasze zmysły oparte są o linię czasu, więc ewentualna podróż nie zostałaby przez nas w żaden sposób dostrzeżona), czy też są jedynie abstrakcyjnymi matematycznymi tworami, które upraszczają nam robotę. Jeżeli kierować się Brzytwą Okhama, a nawet przyjmując niektóre założenia wielowymiarowych teorii wszystkiego, jest całkiem prawdopodobne, że podróżujemy w czasie cały czas (wykonując raz po raz takie "pętelki"), jednak nigdy nie zdamy sobie z tego sprawy, bowiem nie jesteśmy w stanie "wyjść poza układ".
Jako rozwinięcie tematu warto powołać się np. na eksperyment Lijun Wanga (opisanego w zrozumiały sposób np.
tutaj), który niektórzy naukowcy również interpretują jako podróź w czasie (stron dotyczących takiej interpretacji nie podaję, bo wprowadzają one czytelników w błąd). W rzeczywistości byłaby to co najwyżej "nadinterpretacją" opierającą się o tę samą zmianę perspektywy, jak ta opisana wyżej w punkcie 4 i w punkcie 1.