Ceļošana laikā

Ceļošana laikā ir koncepcija par pārvietošanos starp noteiktiem punktiem laikā, līdzīgi kā pārvietojoties starp dažādiem punktiem telpā, parasti izmantojot hipotētisku ierīci — laika mašīnu — laiku punktus savienojoša transportlīdzekļa vai portāla veidā. Ceļošana laikā ir atpazīstams jēdziens filozofijā un daiļliteratūrā, taču teorētiskajā fizikā iespējai pārvietoties laikā ir ļoti ierobežots atbalsts, un parasti tas saistīts tikai ar kvantu mehāniku vai tārpejām, ko sauc arī par Einšteina-Rozena tiltiem. 1935. gadā Alberts Einšteins un Nātans Rozens uzrakstīja rakstu, kurā norādīja, ka vispārīgā relativitātes teorija pieļauj šādas ejas, jeb, kā viņi tās nosauca — tiltus.

Vienvirziena pārvietošanās laikā, izmantojot laika palēnināšanos (time dilation) ir labi zināms fenomens speciālās relativitātes un vispārējās relativitātes teorijā, taču ar pašreizējām tehnoloģijām nav iespējams pārvarēt daudz laika. Šī tēma izmantota dažādos agrāk radītos daiļliteratūras darbos, bet īpaši to popularizēja Herberta Velsa 1895. gadā sarakstītais romāns "Laika mašīna", kas joprojām ir populārs zinātniskās fantastikas darbs.

Laikā ceļošanas koncepcijas vēsture

Ceļošana nākotnē 

Daži senie mīti stāsta par varoņu pārvietošanos nākotnē. Hindu mitoloģijā sanskrita eposs Mahābhārata piemin stāstu par valdnieku Raivata Kakudmi, kurš ceļo uz debesīm, lai sastaptu visa radītāju Brahmu, un, atgriezies uz Zemes, ir pārsteigts, kad uzzina, ka pagājuši daudzi gadi.

Uz laika relativitāti norāda budistu Pāli Kanons (aptuveni 5. gadsimts p.m.ē). Tajā teikts "Debesīs... laiks rit citādi. Mūsu gadsimta laikā, simt gados, tikai viena diena, divdesmit četras stundas tur paiet".

Japāņu stāsts par Urasimu Taro (sarakstīts mūsu ēras 8. gadsimtā) vēsta par jaunu zvejnieku, kurš apmeklē zemūdens pili. Pēc trim dienām viņš atgriežas savā ciematā, taču ir pagājuši 300 gadi, par viņu vairs neviens neatceras, viņa ģimene ir mirusi, bet māja sen sagruvusi.

Agrīnajos zinātniskās fantastikas stāstos varoņi dažkārt iemieg uz daudziem gadiem un pamostas sabiedrībā, kura ir stipri izmainījusies. Te jāpiemin 19. gadsimta rakstnieku Edvarda Belamija (Edward Bellamy) stāsts Looking Backward (1888), Vašingtona Ērvinga (Washington Irving) 1819. gadā sarakstītais stāsts Rip Van Winkle, un, protams, H. Velsa 1899. gadā sarakstītais "Kad guļošais mostas" (When the Sleeper Awakes). Šajos stāstos ilgstošs miegs līdzīgi vienkāršai laika mašīnai aizved varoņus nākotnē.

Ceļošana pagātnē 
Samuela Madena (Samuel Madden) 1733. gadā sarakstītais stāsts Memoirs of the Twentieth Century ir britu vēstnieku vēstules pagātnes diplomātiem, rakstītas it kā 1997. un 1988. gadā. Tās atspoguļo nākotnes politiskos un reliģiskos apstākļus. Šīs vēstules stāstītājs saņem no sava sargeņģeļa.

Čārlza Dikensa "Ziemasvētku dziesma" (A Christmas Carol) atspoguļo ceļošanu laikā abos virzienos, jo stāstītājs, skopais Ebenīzers Skrūdžs nonāk gan pagātnes, gan nākotnes Ziemassvētkos. Daži citi viņa stāsti izmanto to pašu sižetisko līniju: varonis iemieg un atmostas citā laikā.

Edvards Everets Heils (Edward Everett Hale) savā darbā Hands Off (1881) stāsta par būtni bez nosaukuma, iespējams, nesen miruša cilvēka dvēseli, kas iejaucas senās Ēģiptes vēsturē, novēršot Jāzepa pārdošanu verdzībā. Iespējams, tas ir pirmais stāsts, kurā parādīta alternatīva vēsture, kas radīta laika ceļojuma rezultātā.

Agrīnās laika mašīnas 
Viens no pirmajiem stāstiem par pārvietošanos laikā ar mehāniskas laika mašīnas palīdzību ir Edvarda Peidža Mičela (Edward Page Mitchell) The Clock that Went Backward. Taču šis mehānisms robežojas ar fantāziju. Tas ir neparasts pulkstenis, kas cilvēkus nogādā nesenā pagātnē. Autors neizskaidro šī pulksteņa izcelsmi vai īpašības.

Spāņu rakstnieka Enrikes Gaspara i Rimbau (Enrique Gaspar y Rimbau) 1887. gadā iznākusī novele El anacronópete, iespējams, bija pirmais literārais darbs, kurā ceļošana laikā notiek ar mehāniskas iekārtas (kuģa) palīdzību. Endrū Sojers (Andrew Sawyer) piezīmē, ka šis stāsts "šķiet, ir pirmais literārais darbs, kurā aprakstīta laika mašīna", piebilstot, ka par tādu parasti tiek uzskatīts Edvarda Peidža Mičela The Clock that Went Backward, bet viņš nedomājot, ka ar pulksteni ir pietiekami. Ceļošanu laikā ar mehāniskiem līdzekļiem popularizēja H. Velsa "Laika mašīna".

Laikā ceļošanas iespējas fizikas skatījumā

Ceļošana nākotnē 
Mūsdienu zinātne pieļauj vairākus iespējamus veidus ceļošanai nākotnē (būtībā jebkurš objekts dabiskā ceļā pārvietojas uz nākotni laika plūsmas dēļ, tādēļ ar ceļošanu nākotnē jāsaprot dabiskās laika plūsmas "apdzīšana").

Fiziskais (balstīts uz relativitātes teorijas secinājumiem)
 Pārvietošanās ar ātrumu, kas tuvs gaismas ātrumam. Laiks, kas tiktu mērīts ar tāda novērotāja pulksteni, kas pārvietojas šādā ātrumā, vienmēr ritēs ātrāk, nekā novērotājam, kurš nepārvietojas ar šādu ātrumu ("dvīņu paradokss").
 Atrašanās ārkārtīgi spēcīgā gravitācijas laukā, piemēram, netālu no melnā cauruma notikumu horizonta.
Bioloģiskais — organisma metabolisma apstādināšana ar vēlāku tā atjaunošanu (piemēram, kriokonservācija).

Ceļošana pagātnē 
Ceļojums uz pagātni teorētiski ir iespējams pie noteiktiem vispārējā relativitātes teorijā paredzētiem laiktelpas ģeometrijas apstākļiem, kas ļautu pārvietoties ātrāk par gaismu, izmantojot, piemēram, hipotētiskās kosmiskās stīgas, tārpejas vai tā saukto vērpes dzinēju. Fiziķis Stīvens Hokings ir formulējis pieņēmumu, ka dabas pamatlikumi nepieļauj pārvietošanos laikā, taču fiziķi šai jautājumā pagaidām nevar atrast kopīgu valodu, jo kvantu gravitācijas teorijā izzinātais vēl neļauj apvienot kvantu mehāniku un vispārējās relativitātes teoriju vienotā teorijā.

Tārpejas 

Tārpejas ir hipotētiska laiktelpa, kuras eksistenci pieļauj Einšteina vispārējās relativitātes teorijas lauka vienādojumi. Laika mašīna, kas izmantotu šādas tārpejas, hipotētiski darbotos šādā veidā: viens tārpejas gals tiktu paātrināts līdz ātrumam, kas tuvs gaismas ātrumam, iespējams, ar kādu modernu piedziņas sistēmu, un pēc tam atgrieztos sākotnējā vietā. Alternatīvs veids ir pārvietot vienu no tārpejas galiem uz gravitācijas lauku, kas lielāks par gravitācijas lauku, kurā atrodas otrs tārpejas gals, un pēc tam novietot to netālu no otra tārpejas gala. Abām šīm metodēm laika pātrināšanās izraisītu to, ka pārvietotais tārpejas gals kļūtu jaunāks nekā tas, kura pozīcija nemainījās (tā šķistu novērotājam no malas).

Ja abos tārpejas galos atrastos sinhronizēti pulksteņi, tie rādītu vienādu laiku arī pēc tārpejas viena gala pārvietošanas. Tas nozīmē, ka cilvēks, kas ieietu tārpejas "jaunākajā” galā, izietu no "vecākā" gala brīdī, kad tam bija tāds pat vecums kā "jaunākajam", faktiski nonākot pagātnē, kā to fiksētu novērotājs no ārpuses. Šādai laika mašīnai ir viens nopietns ierobežojums — nebūtu iespējams pārvietoties pagātnē agrāk par brīdi, kad šāda mašīna tika izveidota. Pēc savas būtības tārpeja ir ceļš laikā, nevis ierīce, kas laikā pārvietojas, un tādējādi pašu tehnoloģiju pārvietot pagātnē nebūtu iespējams. No Einšteina vienādojumiem izriet, ka tārpeja aizvērsies ātrāk, nekā ceļotājs spēs tai iziet cauri (kā, piemēram, gadījumā ar "Einšteina — Rozena tiltu", pirmo aprakstīto tārpeju), ja to no aizvēršanās neatturēs tā saucamā "eksotiskā matērija" — hipotētiska matērija ar negatīvu enerģiju.

Kosmiskās stīgas

1936. gadā nīderlandiešu fiziķis Vilems van Stokums atklāja, ka ķermenis, kas riņķo ap masīvu un bezgalīgi garu cilindru, var nokļūt nākotnē (F.Tillers pieļāva, ka tas iespējams arī gadījumā, ja cilindra garums nav bezgalīgs), taču vēlāk iegūtie S. Hokinga rezultāti rāda, ka tādā gadījumā atkal būtu nepieciešama eksotiskā matērija. Par tādu cilindru varētu kalpot tā saucamā kosmiskā stīga, taču nav nekādu pierādījumu par kosmisko stīgu eksistenci un diez vai ir iespējams tās radīt mākslīgā ceļā.

Vērpes dzinējs

Vērpes dzinējs (warp drive, Alcubierre drive), kura teorētisko bāzi 1994. gadā izstrādāja meksikāņu fiziķis Migels Alkubjerre, būtībā ir no eksotiskās matērijas veidots gredzens vai burbulis laiktelpā. Pārveidojot laiktelpu, tas ļautu kosmosa kuģim pārvietoties ar ātrumu, kas lielāks par gaismas ātrumu, saspiežot telpu tā priekšgalā un izplešot to aiz kuģa. Pats kuģis atrastos normālā, nedeformētā laiktelpā.

Slēgtas laiktelpas līknes

Dažas teorijas, it īpaši vispārējā relativitātes teorija un speciālā relativitātes teorija, liecina, ka piemērota laiktelpas ģeometrija vai īpaši pārvietošanās veidi kosmosā pieļautu pārvietošanos laikā uz pagātni vai nākotni, ja šādas ģeometrijas izveide vai pārvietošanās veids būtu tehniski iespējams. Fiziķi diskutē par slēgtām laiktelpas līknēm, kas pieļautu objektu atgriešanos to pagātnē. Ir zināms, ka eksistē vispārējās relativitātes vienādojumu risinājumi, kuros aprakstītas šādas slēgtas laiktelpas līknes, piemēram, Gēdela laiktelpa, taču šo risinājumu fiziskā ticamība nav skaidra.

2017. gadā Bena Tipeta un Dēvida Canga veiktie Einšteina vienādojuna risinājumi pieļauj slēgtas laiktelpas līknes eksistenci ārpus melnā cauruma notikumu horizonta. Kaut gan zinātnieki pieļauj šādu līkņu eksistenci, arī šādam modelim, līdzīgi kā Alkubjerres gredzenam, būtu nepieciešama eksotiskā matērija.

Cēloņsakarības problēmas

Daudzi zinātnieki uzskata, ka iespēja ceļot pagātnē ir maz ticama. Jebkura teorija, kas pieļauj pārvietošanos laikā, radītu iespējamas cēloņsakarības problēmas. Klasisks piemērs cēloņsakarības problēmai ir t.s. "vectēva paradokss": kas notiktu, ja kāds nokļūtu savā pagātnē un nogalinātu savu vectēvu? Daži fiziķi, piemēram, Igors Novikovs, izteikuši domu, ka no šāda veida paradoksiem var izvairīties, pamatojot to ar Novikova pašnoteikšanās principu (tas paredz, ka veikt kādas izmaiņas pagātnē vienkārši nav iespējams, un jebkuri mēģinājumi to darīt beigtos ar neveiksmi), cita teorija pieļauj alternatīvu laika līniju veidošanos tai brīdī, kad pagātnē kaut kas tiek izmainīts.

Laikā ceļošanas teorijas aplūkojums filozofijā 
Jau senās Grieķijas filozofi ir apsprieduši laika raksturu, piemēram, Parmenīds uzskatīja, ka laiks ir ilūzija. Pēc daudziem gadsimtiem Ņūtons atbalstīja ideju par absolūto laiku, bet viņa laikabiedrs Leibnics apgalvoja, ka laiks ir tikai saistība starp notikumiem, un to nevar izteikt neatkarīgi. Leibnica pieejai pateicoties, attīstījās laiktelpas modelis.

Laikā ceļošanas atspoguļojums daiļliteratūrā un kino 

Par ceļojumiem laikā rakstījuši Klifords Saimaks, Arturs Klārks, Filips Diks, Aizeks Azimovs, Harijs Herisons, Kirs Buličevs, Staņislavs Lems, Džoanna Roulinga, Džeks Finejs, Iļja Varšavskis, Boriss Akuņins, Vladimirs Mihailovs un daudzi citi autori.

Varoņa ceļošana laikā bez palīglīdzekļiem aprakstīta Marka Tvena "Konektikutas jeņķis karaļa Artura galmā", Pola Andersona "Cilvēks, kas atnāca par agru", Džeka Finneja "Starp diviem laikmetiem" un citos literāros darbos.

Arī dažādās zinātniskās fantastikas filmās varoņi mēdz ceļot laikā, piemēram, filmās "Terminators", "Doctor Who", "Viņpus", "Pazudušie", "Filadelfijas eksperiments".

Cēloņsakarības paradoksus zinātniskajā fantastikā "atrisina" ar dažādiem paņēmieniem. Zinātniskās fantastikas literatūrā un kinofilmās ceļošanas laikā atspoguļojumu parasti var iedalīt trīs vispārīgās kategorijās:
 pēc tam, kad varoņi izmaina pagātni, notikumu secība nākotnē neizmainās;
 notikumu secība nākotnē izmainās;
 veidojas alternatīvās laikplūsmas līnijas, līdzīgi Evereta (daudzu pasauļu) interpretācijai.

Pagātni nav iespējams izmainīt
  
Ceļojumi pagātnē ir iespējami, taču nav iespējams nekādā veidā izmainīt vēstures gaitu. "Ja eksistē kāds fakts, tad, lai kā jūs necenstos to izmainīt, visu jūsu darbību rezultāts būs tieši šis fakts". Tādu parādību fantasts Džons Vindems nosauca par "hronoklazmu". Piemēram, Harija Herisona grāmatā "Fantastiskā sāga" vikingi XI gadsimtā atklāj Ameriku tikai tādēļ, ka XX gadsimtā uz bankrota sliekšņa esoša kinostudija nolemj "dabā" uzņemt filmu par to, kā vikingi atklāj Ameriku.

Pagātni izmainīt ir bīstami
 
Tiek pieļauts, ka ceļojumi pagātnē ir iespējami, taču iedarbošanās uz pagātni ir ārkārtīgi bīstama, jo jebkāda laika paradoksa rašanās novestu pie momentānas globāla mēroga katastrofas, pat pie Visuma bojāejas.

Izmainot pagātni, rodas jaunas realitātes

Pagātnes izmainīšana rada jaunu realitāti, "vecajā" realitātē nekādas izmaiņas nenotiek. Piemēram, sava vectēva nogalināšana pagātnē novedīs pie tā, ka izveidosies jauna realitāte, kurā laika ceļotājs nav dzimis, bet viņa vectēvs ir nogalināts, paralēli tai eksistēs realitāte, kur ar vectēvu nekas nav noticis. Laika ceļotāja liktenim šai gadījumā ir divi iespējamie varianti: rodoties jaunajai realitātei, viņš uz visiem laikiem paliks tajā, bez pēdām pazūdot no savas realitātes, vai arī, atgriezies savā realitātē, viņš konstatēs, ka nekas nav izmainījies. Citā variantā — pēc atgriešanās savā realitātē varonis konstatē, ka šeit neviens par viņu neko nezina, it kā viņš nekad nebūtu eksistējis.

Dažkārt tiek izmantots tāds paņēmiens: visi iespējamie notikumu attīstības varianti jau pastāv, pagātnes izmainīšana vienkārši novirza ceļotāju pa citu pasaules līniju (kādā no paralēlajām realitātēm).

Daži fantasti pieturas pie varianta, kur katrs ceļojums pagātnē rada izmaiņas tagadnē (tās izpaužas vai nu momentāni, vai pēc kāda laika). Cilvēki vai priekšmeti no vecās realitātes pazūd bez pēdām (jo jaunajā realitātē tie neeksistē) vai arī izmainās (ja tie jaunajā realitātē eksistē). Pats laika ceļotājs neizmainās. Kā šāda sižeta risinājuma piemēru var minēt filmu sēriju "Tauriņa efekts", romānu un filmu "Un nogranda pērkons", kā arī filmu "Atpakaļ nākotnē".

Atsauces

Ārējās saites 
 Black holes, Wormholes and Time Travel, a Royal Society Lecture 
 Time Travel and Modern Physics at the Stanford Encyclopedia of Philosophy 
 Time Travel at the Internet Encyclopedia of Philosophy 

Zinātne
Relativitātes teorija