להדק חגורות, ממריאים לעתיד…

לפני 111 שנה הוכיח אלבּרט איינשטיין שיש אפשרות תאורטית למסע בזמן אל העתיד. האם זה רק עניין של זמן עד שיפתחו מִתקן להאצת אנשים אל העתיד או שזה רק בגדר מדע בּדיוני?

כתב: אלון הלפרין, גלילאו צעיר

מייקל ג'יי פוקס המגלם את מארטי מקפליי ודוק בראון ומכונית הדלוריאן המשמשת כמכונת זמן
מייקל ג'יי פוקס המגלם את מארטי מקפליי ודוק בראון ומכונית הדלוריאן המשמשת כמכונת זמן

השנה היא 2135. אי־שם בנגב, באתר חשאי, נפתח המִתקן הסודי ביותר בעולם, ה"מלא"ל" (המתקן להאצת אנשים לעתיד). סגן אלוף א' מוכנס לתא סגור שנמצא בתוך מערכת מנהרות מעגליות ותת־קרקעיות הנמשכות לאורך קילוֹמֶטרים רבים. התא הסגור מואץ לאט־לאט עם סגן אלוף א' בתוך מערכת המנהרות, עד שהוא מַגיע למהירויות גבוהות מאוד, שקרובות למהירות האור (כ־300 אלף קילומטר לשנייה). לאחר שסגן אלוף א' נע במשך זמן במאיץ, הוא עוצר את התא, יוצא מהמתקן הסודי ומגלה שהִגיע לעתיד.

נשמע כמו סצֵנה מסרט מדע בדיוני? אמנם עדיין איננו יודעים כיצד ואם בכלל אפשר להאיץ אנשים למהירויות כאלה, אבל זוֹ בעיה טכנית בלבד. אם יום אחד יצליחו פיזיקאים ומהנדסים לפתור את הבעיה הטכנית הזאת ולבנות מֵאיץ של אנשים למהירויות גבוהות (כמו מאיץ החלקיקים שנבנה בשווייץ), זוֹ תהיה מכונת הזמן הראשונה בהיסטוריה, ומי שיואץ בתוך המִתקן הזה יוכל לנוע בזמן לעתיד.

 

זה אפשרי?

בשנת 1905 הִדהים אלברט איינשטיין, אחד הפיזיקאים הגדולים בהיסטוריה, את העולם כשפרסם את "תורת היחסות הפרטית", ששינתה לחלוטין את ההבנה של האנושות בנוגע להתנהגותו של הזמן הפיזיקלי. איינשטיין גילה את העובדה הזאת: "הזמן הוא יחסי". כלומר כאשר נעים במהירות גבוהה, הזמן העובר עבור מי שנע במהירות קצר יחסית משל הזמן העובר עבור מי שנע לאט יותר או אינו נע בכלל.

אף שקשה להבין איך זה קורה באמת, העובדה הזאת כבר נבדקה ואומתה אין־ספור פעמים בניסויים רבים. כדי לנסות להבין מה גילה לנו איינשטיין, נדמיין שני אנשים עומדים זה לצד זה וכל אחד מהם מחזיק בשעון. כאשר הם מסתכלים יחד בשעון הם רואים שהם נעים באותו קצב: שניהם נעים בקצב של 60 שניות בדקה, וכל שנייה זהה לאחרת, לכן איש מהם אינו יכול להגיע לעתיד לפני האחר. בשלב מסוים אחד מהם עולה לחללית, ונע במהירות גבוהה מאוד יחסית לאחר, שנשאר לעמוד. כשהם מסתכלים בשעון שלהם הם ממשיכים לראות שכל אחד מהם מתקדם בקצב של 60 שניות בדקה. אבל ההבדל הוא ששנייה אחת בחללית אינה זהה לשנייה אחת על הקרקע.

בלי שהם ישימו לב לכך, השנייה בחללית עוברת לאט יותר מזוֹ שעל הקרקע, ולכן כאשר תעצור החללית והם ייפגשו שוב – הם יגלו שהזמן שעבר בשעון על הקרקע היה ארוך מהזמן שעבר בחללית.

נשמע מוזר? זה כבר נבדק בניסוי שהתרחש בשנת 1971. שעון אטומי (שהוא שעון מדויק מאוד־מאוד) הועלה למטוס שטס במהירות גבוהה סביב כדור הארץ, בזמן ששעון אטומי זהה נשאר על הקרקע. כאשר נחת המטוס והשוו בין השעונים, מצאו שהזמן שעבר בשעון במטוס היה קצר יותר מהזמן שעבר על הקרקע.

 

פָּרָדוֹקס התאומים

אחת הדוגמאות הידועות בנוגע למסע לעתיד נקראת "פרדוקס התאומים". הסיפור הוא כזה: אדם אחד נשלח לחלל במהירות שקרובה למהירות האור ומשאיר בכדור הארץ את אחיו התאום. המסע לחלל ובחזרה נמשך, מבחינת התאום האַסטרוֹנאוּט, תקופה של כמה שנים, ואז הוא חוזר בציפייה לפגוש את אחיו. כאשר הוא נוחת בכדור הארץ הוא מגלה לתַדהמתו שהזמן שחלף על פני כדור הארץ ארוך הרבה יותר מהזמן שחלף בחללית שלו, ועתה אחיו התאום מבוגר ממנוּ בעשרות שנים.

הניסוי המחשבתי הזה הוא תוצאה ישירה של תורת היחסות הפרטית, ונובע מהעובדה שהאח האסטרונאוט נע במהירות גבוהה מאוד, ולכן קצב הזמן שלו הואט מאוד מקצב הזמן של אחיו התאום בכדור הארץ. על כן הזמן שעבר בחללית היה קצר מהזמן שחלף על פני כדור הארץ (למעשה ההסבר מורכב יותר מפני שגם מהירות יחסית: באותה מידה שהאסטרונאוט נע במהירות ביחס למי שנותר בכדור הארץ, מי שנותר בכדור הארץ נע במהירות ביחס לאסטרונאוט בחללית).

 

הנוסעים הראשונים בזמן

האמת היא שכבר היום חיים בקִרבּנו נוסעים בזמן. אסטרונאוטים ששהו זמן ארוך בתחנת החלל הבין־לאומית נעו בתחנת החלל תקופה ארוכה במהירות גבוהה סביב כדור הארץ, ולכן הזמן שחלף אצלם היה קצר מהזמן שחלף על פני כדור הארץ.

השׂיאָן העולמי במסע בזמן עד היום הוא הקוֹסמוֹנאוּט הרוסי גֵנָאדי פָּדַלקה, ששהה במסלול סביב כדור הארץ זמן מצטבר של 879 יום, ומשום כך כאשר חזר לכדור הארץ הוא נותר צעיר ב־0.02 שניות מאנשים שבילו בכדור הארץ, כלומר כבר התרחש מסע בזמן. אם רק נדע להגדיל את המהירויות שלנו מאוד עד קרוב למהירות האור, הקפיצה הזאת לעתיד תגדל במידה משמעותית.

פרדוקס הסבא

אם כך, מסע לעתיד אפשרי מבחינה פיזיקלית. השאלה היא אם אפשר גם לחזור לעבר. עד כמה שאנחנו מְבינים היום את העולם הפיזיקלי, מסע לעבר אינו אפשרי. שלא כמו מסע לעתיד, עד היום לא הִציע איש פִּתְרון פיזיקלי שיאפשר מסע לעָבר.

אפשרות של מסע לעָבר יוצרת פרדוקסים. כלומר מצבים שאינם אפשריים ושיוצרים סתירות בלתי פתירות. הפרדוקס המפורסם ביותר בהקשר זה הוא "פרדוקס הסבא". הפרדוקס עוסק בנוסע בזמן הבוחר לחזור לעבר ולמנוע את הפגישה בין סבא שלו לסבתא שלו. אילו לא נפגשו סבא וסבתא שלו, הרי שנמנעה האפשרות שאבא שלו ייוולד ושהוא ייוולד בעצמו. אם הוא לא נולד הוא לא יוכל לחזור בזמן כדי למנוע את הפגישה בין סבא שלו לסבתא שלו. אבל אילו לא נולד הנוסע בזמן ולא נסע לעבר כדי למנוע את הפגישה, סבא וסבתא שלו נפגשו, אבא שלו נולד וגם הוא נולד כדי לחזור בזמן ולמנוע את הפגישה בין הסבא ובין הסבתא… וכך חוזר חלילה בלולאה אין־סופית שאי אפשר לצאת ממנה מבחינה הגיונית.

הפרדוקס הזה נוגע במקרה מסוים, אבל הוא רק גִרסה אחת של אין־ספור תַרחישים דומים שמתארים את הפרדוקס העולה במקרה של השפעה על העבר והשפעה זוֹ על התפתחות ההווה המוכּר. לכן ייתכן מאוד שהאפשרות התאורטית בנוגע למסע בזמן תקפה רק בנוגע למסע לעתיד, ולא לעבר.

זה הזמן שלכם

האמת היא שכל הדיון במסעות בזמן הוא נחמד, ורלוונטי בעיקר עבור ז'אנר המדע הבדיוני בסִפרות ובקולנוע. הנושאים הללו הציתו את דמיונם של אנשים מאז ומעולם. רצון האדם לפרוץ את גבולות החיים כמו שאנחנו מַכּירים אותם ולצאת אל מרחבי הבחירה שאינם מוגבלים בזמן ומרחב ילווה אותנו תמיד. ייתכן שיום אחד יתפתחו הפיזיקה והטכנולוגיה ונוכל לפתח מכונות זמן לעתיד או לעבר ובשני הכיוונים, וייתכן שלא.

עלינו להמשיך לחפש ולמצוא את הפתרונות המדעיים והטכנולוגיים להגשמת החלומות הללו. ההיסטוריה של האנושות לימדה אותנו שהמציאות חורגת מכל דמיון, ורק התמדה ועיקשות יפרצו את תבנית העולם הטכנולוגי והמדעי שאנו חיים בו.

עם זאת, צריכה לנקר בראשנו שאלתו של סטיבן הוקינג, אחד הפיזיקאים הגדולים של ימינו, ששאל בספרו "קיצור תולדות הזמן" את השאלה הזאת: "אם מסע בזמן אפשרי, מדוע איננו פוגשים תיירים מהעתיד? האם זה מכּיוון שלעולם לא תפותח מכונת זמן או שיש סיבה אחרת?" עדיין אין לנו תשובה טובה לשאלה הזאת. אולי אתם תקימו יום אחד את הסְטארט־אפּ שיבנה את מאיץ האנשים הראשון, ואִתו – את מכונת הזמן הראשונה בהיסטוריה.

* הכותב הוא מרצה וכותב בלוג בנושא ההיסטוריה והפילוסופיה של הבנת המציאוּת במדע. סיים תואר שני במכון כהן להיסטוריה ופילוסופיה של המדע באוניברסיטת תל אביב. ספרו "רשת הזמן", העוסק במונח "זמן", יראה אור בקרוב בהוצאת מטר. www.alonhalperin.com

הכתבה פורסמה בירחון גליליאו צעיר לילדים סקרנים. לקבלת גיליון דיגיטלי מתנה הקליקו

עיקום הזמן-חלל לפי משוואות איינשטיין. איור: נאס"א
עיקום הזמן-חלל לפי משוואות איינשטיין. איור: נאס"א

לעבור דרך החור

חורי תולעת – האם הם יאפשרו לנו מסע בזמן?

על פי תורת היחסות הכללית של איינשטיין, מסע בזמן הוא אפשרות סבירה. לפי תורה זוֹ, פיזיקאים כבר שיגרו לעתיד מיואונים (חֶלקיקים זְעירים שהמטען החשמלי שלהם כמו של אֵלֶקטרוֹן, אבל המָסה שלהם גדולה יותר) על ידי שינוי שדה הכְּבידה בסביבתם. אבל עד כה, הטכנולוגיה לא אפשרה לעשות זאת בכל הקשור למסע בחלל ולשיגור בני אדם לכוכבי לכת מרוחקים.

אחת האפשרויות התֵאוֹרטיוֹת לכך היא שימוש בחור תולעת. חור תולעת הוא כעין מנהרה במֶרחב, שיישברו בה חוקי הפיזיקה ותתרחש תנועה בזמן במהירות גבוהה ממהירות האור, היוצרת "קפיצת דרך" במרחב-זמן (במערכת של ארבעה מְמדים). למען האמת אי אפשר לנוע במהירות גבוהה ממהירות האור, אך הכּוונה היא שחור התולעת יאפשר מעין קיצור דרך במרחב-זמן. תאוריה זוֹ מנובאת על ידי תורת היחסות הכללית של איינשטיין, וממנה נובע שחורי תולעת יכולים לשמש מַעבר לעבר או לעתיד. לדברי חוקרים מסוימים, יש חורי תולעת שמחברים אפילו בין יְקומים.

אלא שמעולם לא הוכח כי אכן חורֵי תולעת קיימים, כלומר לא נִצפּו כאלה. מלבד זה, אם יימצאו אי־פעם חורי תולעת, סביר להניח שהם יהיו קטנים מאוד, ולפיכך בני אדם וספינות חלל לא יוכלו להיכנס לתוכם. מלבד זה, הפיכת חור התולעת למכונת זמן לא תתאפשר בקלות משום שכאשר חור תולעת נוצר, יהיה צורך להאיץ את אחד מקצותיו (או את שניהם) למקום הרצוי כדי לגרום למסע בזמן.

לדברי הפיזיקאי סטיבן הוקינג, מלבד מסעות אל כוכבי לכת רחוקים באמצעות חור תולעת, אפשר לקשר שני צדדים לאותו המקום בזמנים אחרים – וכך חללית תוכל לעבור דרכו לעבר הרחוק וייתכן שנוסעיה ייפּגשו בעידן אחר בתולדות כדור הארץ.

 

כרמית גלבוע – סופרת ומחברת סדרת הספרים "ייעודו של דן" בהוצאת עם עובד

 

הכתבה פורסמה בירחון גליליאו צעיר לילדים סקרנים. לקבלת גיליון דיגיטלי מתנה הקליקו

עוד בנושא באתר הידען:

 

 

שיתוף ב print
שיתוף ב email
שיתוף ב whatsapp
שיתוף ב linkedin
שיתוף ב twitter
שיתוף ב facebook

87 תגובות

  1. ניסים

    לא 2 תמונות – תמונה אחת של 2 השעונים ביחד כאשר הם חולפים זה על פני זה.

    להנחה הגיעו עיי שאילת איך ומדוע. במקרה שלנו, השאלה אותה העלה יריב: מהירות האור יחסית למה?

    התשובה של איינשטיין, יחסית לכל דבר, מוליכה ישירות להתארכות הזמנים והתכווצות האורך, למרות שזה לא הפיתרון היחיד הבא בחשבון.

  2. ישראל
    שתי – תמונות, כן, אין בעיה. אבל שתי התמונות הן לא מאותה נקודה… כדי לראות זמן זהה ברכבת אחת, המצלמה צריכה להיות באמצע הרכבת.

    מה שאמרת בקשר למטוסים מחזק את מה שאמרתי: הניחו הנחה ובדקו אותה.

  3. פלוני יוצא מחר אל תאריך מסויים (עבר או עתיד).
    הוא עוזב יקום השוקל (נניח) 1000 ק״ג.
    הוא עצמו שוקל 1 ק״ג.
    כשהוא נוחת בתאריך שהוא מבקש – היקום שהוא נוחת בו שוקל 1001 ק״ג.
    והיקום שהוא עזב, שוקל עכשיו 1 ק״ג פחות.

    ככה נראה המסע בחזרה לעתיד.
    וככה צריך להראות מסע בזמן.

    כל התיאורים הנ״ל אינם מתארים מסע בזמן, אלא משהו אחר…

  4. ניסים

    ״זה לא נכון! הטעות שלך היא בביטוי "רגע יחודי". בתורת היחסות נקודה היא שילוב של מקום בזמן, ורגע יחודי הוא נקודה בזמן מרחב. אין דרך לצלם בו זמנית את 4 השעונים״.

    מסכים איתך. בגלל זה דיברתי רק על צילום בו זמני של 2 שעונים, של קטר א׳ ושל קטר ב׳ ברגע החליפה, שהוא רגע יחודי בשתי המערכות.

    אין בעיה לצלם את 2 שעוני הקטרים בלבד ביחד, נכון? אם אתה מפקפק, אשלח לך תמונה..

    ״במדע לא שואלים מדוע. מניחים הנחות ובודקים אותם בניסוי. עשו ניסויים ורואים שהזמן מתארך״.

    אז סתם ככה החליטו לשים שעונים אטומיים על 2 מטוסים ולהטיס אותם בכיוונים מנוגדים?

  5. ישראל
    כתבת "מכייוון שבכל רכבת מסונכרנים שעוניה זה עם זה, אז באותו רגע יחודי כל השעונים בשתי הרכבות מראים 0. מיד אחרי זה הם יוצאים מאיפוס, אך בכל רכבת ממשיכים השעונים להיות מסונכרנים."

    זה לא נכון! הטעות שלך היא בביטוי "רגע יחודי". בתורת היחסות נקודה היא שילוב של מקום בזמן, ורגע יחודי הוא נקודה בזמן מרחב. אין דרך לצלם בו זמנית את 4 השעונים.

  6. יריב
    אין קשר למערכת יחוס חיצונית, כמו מערכת שאר הכוכבים.
    בוא נישאר בבעיה הפשוטה — האח טס מכוכב א' לכוכב ב'. מה ששובר את הסימטריה היא שכוכב ב' במנוחה יחסית לכוכב א' אך בתנועה יחסית לחללית.

  7. יריב

    עיקרון היחסות – אפילו לא של איינשטיין, של גלילאו – אומר שאין נע או נח, רק תנועה יחסית.

    קיימים להבנתי 4 סוגי תנועה:

    1. מנוחה.

    2. תנועה יחסית.

    3. תאוצה.

    4. מהירות האור.

  8. ניסים

    יש הבדל בין לסנכרן ולאפס.

    מערכת שעונים מסונכרנת – רכבת לדוגמה – יכולה להישאר מסונכרנת לנצח.

    אם הקטר ברכבת א׳ או אפילו אחד הקרונות חולף על פני רכבת ב׳ ומצלמה חדת רזולוציה מצלמת את זמני השעונים בשתי המערכות ביחד, התמונה תראה זמנים שונים או זמן זהה בקטרים.

    אם הזמנים בתמונה זהים – לדוגמה 0 – השעונים מאופסים, אך רק לרגע החליפה.

    מכייוון שבכל רכבת מסונכרנים שעוניה זה עם זה, אז באותו רגע יחודי כל השעונים בשתי הרכבות מראים 0. מיד אחרי זה הם יוצאים מאיפוס, אך בכל רכבת ממשיכים השעונים להיות מסונכרנים.

    אך עדיין לא ענינו על השאלה העיקרית: מדוע בכלל קיימת התארכות זמנים במערכות אינרציאליות?

  9. נראה לי שהתחלתי להבין, כלומר ביחס לכל המרחב מסביב (הגלקסיות, הכוכבים) רק החללית נעה, ואילו כוכב הלכת ועליו האח שנשאר בבית נשארים נייחים.

  10. ישראל
    אני חושב שאני מסכים איתך. אתה אומר שאחרי האח בחללית, באותו מרחק כמו בין הפלנטות, יש עוד חללית. עכשיו המצב באמת סימטרי. עדיין, לא תוכל לסנכרן את השעונים כך שכולם יראו 0 בכל השעונים.

כתיבת תגובה

האימייל לא יוצג באתר.

דילוג לתוכן