O nouă teorie din fizică explică de ce călătoria în timp este imposibilă

Un nou studiu de fizică teoretică, publicat în revista Optica, ajunge la concluzia că, din perspectiva unei unde, nu se schimbă nimic în ceea ce privește impulsul său la trecerea dintr-un mediu în altul, acesta fiind conservat, conform unui material publicat de sciencealert.com și preluat de Agerpres.

Atunci când străbate liberă nemărginitul spațiu cosmic, lumina parcurge în mod constant distanța de 299.792.458 de metri în fiecare secundă. Nici mai mult, nici mai puțin. Toate acestea se schimbă atunci când această undă electromagnetică este obligată să traverseze câmpurile electromagnetice ce înconjoară acumulările de materie. Cu cât acumulările de materie sunt mai masive, cu atât viteza luminii scade mai mult, putând ajunge la o aparentă imobilitate în cazul apropierii de găurile negre.
Putem observa acest fenomen atunci când lumina călătorește, spre exemplu, printr-un pahar cu apă, sau în uimitoarea separare a acestor unde electromagnetice într-un curcubeu.
În timp ce fizicienii pot descrie această întârziere folosind ecuații din secolul al XIX-lea care prezintă comportamentul luminii și electromagnetismul, ei nu pot surprinde încă în mod adecvat modificarea bruscă a vitezei de propagare a luminii la trecerea prin medii diferite în măsurarea undelor fizice.
Un trio de fizicieni de la Universitatea Tampere (Finlanda) a propus o potențială soluție la această problemă, însă nu înainte de a reconsidera anumite principii fundamentale cu privire la progresul undei de lumină prin timp și printr-o singură dimensiune a spațiului.
“Practic, am descoperit o modalitate foarte interesantă de a deriva ecuația de undă standard în 1+1 dimensiuni”, a declarat coordonatorul acestui studiu, Matias Koivurova, în prezent la Universitatea Finlandei de Est. “Singura presupunere de care am avut nevoie este că viteza undei este constantă. Apoi m-am gândit: dar ce-ar fi dacă nu este tot timpul constantă? Iar aceasta s-a dovedit a fi o întrebare foarte bună”.
Viteza luminii (c) este limita universală a vitezei cu care informația se deplasează prin vid. Chiar dacă materia poate încetini efectiv călătoria unei particule, teoria specială a relativității arată că această proprietate fundamentală nu se poate schimba cu adevărat.
Matias Koivurova, alături de colegii săi Charles Robson și Marco Ornigotti, au trecut peste acest adevăr incomod pentru a lua în considerare consecințele unei ecuații de undă standard în care o undă luminoasă arbitrară poate accelera. Inițial, soluția lor nu avea prea mult sens. Abia când au adăugat în ecuație o viteză constantă pentru a avea un cadru de referință, piesele acestui puzzle s-au îmbinat perfect.
Dacă trimitem o navă spațială în profunzimile cosmosului cu mare viteză, pasagerii acestei nave vor experimenta timpul și distanța în mod diferit față de observatorii care le urmăresc călătoria de la distanță. Acest contrast se produce în contextul relativității, o teorie care a fost testată și retestată cu succes, de numeroase ori, și la diferite scale.
Examinând o undă accelerată față de constanta vitezei luminii, efectele soluției propusă de echipă la ecuația de undă strandard sunt aceleași cu cele impuse de relativitate. Studiul lor poate avea implicații importante pentru dezbaterea cu privire la creșterea sau descreșterea impulsului unei unde de lumină la trecerea într-un nou mediu.
“Am arătat că, din perspectiva undei, nu se întâmplă nimic din punctul de vedere al impulsului său. Cu alte cuvinte, impulsul undei este conservat”, susține Koivurova.
Indiferent de natura undei, dacă aceasta este un câmp electromagnetic, o undă pe suprafața unui lac sau vibrația unei corzi, relativitatea și conservarea impulsului trebuie luate în considerare în ecuație pe măsură ce viteza crește. Această generalizare avea să aibă o altă consecință destul de remarcabilă, deși ușor dezamăgitoare: Fie că este vorba despre curajoșii exploratori spațiali care zboară spre Alpha Centauri cu o fracțiune din viteza luminii, fie că este vorba de familiile lor rămase pe Terra și care îmbătrânesc încet în așteptare, timpul lor va trece la fel. Timpul celor care zboară prin spațiu ar putea să nu corespundă cu al celor rămași pe Pământ în ceea ce privește lungimea unei secunde, dar ceasurile de la bordul navetei spațiale și cele de acasă vor continua să reprezintă instrumente de încredere pentru a măsura timpul în cadrul în care se află.
Dacă toate undele respectă principiul relativității în ceea ce privește timpul, susțin fizicienii, atunci orice fizică guvernată de unde trebuie să aibă o direcție temporală strictă – direcție care nu poate fi niciodată inversată și astfel ideea călătoriei înapoi în timp rămâne o imposibilitate. Cel puțin în acest Univers, guvernat de acest set de legi.
Deocamdată ecuațiile au fost rezolvate pentru o singură dimensiune a spațiului (și timpului). Este necesară desfășurarea unor noi experimente pentru a verifica dacă această perspectivă asupra undelor își păstrează validitatea. AGERPRES