Mustat aukot muodostavat luonnollisia aikakoneita, jotka mahdollistavat matkustamisen sekä menneisyyteen että tulevaisuuteen. Älä kuitenkaan odota, että palaat dinosaurusten luokse pian.
Tällä hetkellä meillä ei ole avaruusaluksia, jotka voisivat viedä meidät lähelle mustaa aukkoa. Mutta vaikka tämä pieni yksityiskohta jätettäisiin sivuun, yrittäminen matkustaa menneisyyteen mustan aukon avulla saattaa olla viimeinen asia, jonka teet.
Mitä ovat mustat aukot?
Musta aukko on erittäin massiivinen esine, joka muodostuu tyypillisesti kuolevan tähden romahtaessa itseensä.
Kuten planeetat ja tähdet, mustien aukkojen ympärillä on gravitaatiokenttiä. Gravitaatiokenttä pitää meidät kiinni maan päällä ja mikä pitää maapallon pyörimässä auringon ympäri.
Nyrkkisääntönä on, että mitä massiivisempi esine on, sitä vahvempi on sen painovoimakenttä.
Maan gravitaatiokenttä tekee avaruuteen pääsystä erittäin vaikeaa. Siksi rakennamme raketteja: meidän täytyy matkustaa hyvin nopeasti päästäksemme eroon Maan painovoimasta.
Mustan aukon painovoimakenttä on niin voimakas, että edes valo ei pääse pakoon sitä. Se on vaikuttavaa, sillä valo on nopein tieteen tuntema asia!
Muuten, siksi mustat aukot ovat mustia: emme voi heijastaa valoa mustasta aukosta samalla tavalla kuin voisimme heijastaa taskulampun valoa puusta pimeässä.
Venyttelytila
Albert Einsteinin yleinen suhteellisuusteoria kertoo meille, että aineella ja energialla on utelias vaikutus maailmankaikkeuteen. Aine ja energia taipuvat ja venyttävät tilaa. Mitä massiivisempi esine on, sitä enemmän tilaa sen ympärille venytetään ja taivutetaan.
Massiivinen esine luo avaruuteen eräänlaisen laakson. Kun esineet tulevat lähelle, ne putoavat laaksoon. Siksi, kun pääset tarpeeksi lähelle mitä tahansa massiivista esinettä, mukaan lukien musta aukko, putoat sitä kohti. Tästä syystä valo ei pääse pakoon mustasta aukosta: laakson reunat ovat niin jyrkät, että valo ei kulje tarpeeksi nopeasti kiivetäkseen ulos.
Mustan aukon luoma laakso muuttuu jyrkemmäksi ja jyrkemmäksi, kun lähestyt sitä kaukaa. Pistettä, jossa se on niin jyrkkä, että valo ei pääse pakoon, kutsutaan tapahtumahorisontiksi. Tapahtumahorisontit eivät ole mielenkiintoisia vain tuleville aikamatkailijoille: ne ovat mielenkiintoisia myös filosofeille, koska niillä on merkitystä kuinka ymmärrämme ajan luonteen.
Venyttelyaika
Kun tilaa on venytetty, niin on myös aikaa. Kello, joka on lähellä massiivista esinettä, tikittää hitaammin kuin kello, joka on lähellä paljon vähemmän massiivista esinettä.
Mustan aukon lähellä oleva kello tikittää hyvin hitaasti verrattuna maan päällä olevaan kelloon. Yksi vuosi lähellä mustaa aukkoa voi tarkoittaa 80 vuotta maan päällä, kuten olet ehkä nähnyt elokuvassa Tähtienvälinen.
Tällä tavalla mustia aukkoja voidaan käyttää matkustamiseen tulevaisuuteen. Jos haluat hypätä Maan tulevaisuuteen, lennä vain lähellä mustaa aukkoa ja palaa sitten Maahan. Jos pääset tarpeeksi lähelle mustan aukon keskustaa, kellosi tikittää hitaammin, mutta sinun pitäisi silti pystyä pakoon niin kauan kuin et ylitä tapahtumahorisonttia.
Silmukat ajassa
Entä menneisyys? Täällä asiat muuttuvat todella mielenkiintoisiksi. Musta aukko taivuttaa aikaa niin paljon, että se voi kietoutua takaisin itseensä.
Kuvittele, että otat paperiarkin ja yhdistät sen kaksi päätä silmukaksi. Näin musta aukko näyttää tekevän aikanaan. Tämä luo luonnollisen aikakoneen. Jos pääsisit jollain tavalla silmukkaan, jota fyysikot kutsuvat suljetuksi aikakaltaiseksi käyräksi, löytäisit itsesi avaruuden halki liikeradalta, joka alkaa tulevaisuudessa ja päättyy menneisyyteen.
Silmukan sisällä huomaat myös, että syytä ja seurausta on vaikea erottaa toisistaan. Menneisyydessä olevat asiat saavat aikaan asioita, jotka tapahtuvat tulevaisuudessa, mikä puolestaan saa aikaan sen, että asioita tapahtuu menneisyydessä.
Saalis
Joten, olet löytänyt mustan aukon ja haluat käyttää luotettavaa avaruusalustasi palataksesi takaisin vierailemaan dinosaurusten luona. Onnea.
On kolme ongelmaa. Ensinnäkin voit matkustaa vain mustan aukon menneisyyteen. Tämä tarkoittaa, että jos musta aukko luotiin dinosaurusten kuoleman jälkeen, et voi palata tarpeeksi pitkälle taaksepäin.
Toiseksi sinun on luultavasti ylitettävä tapahtumahorisontti päästäksesi silmukkaan. Tämä tarkoittaa, että päästäksesi pois silmukasta tiettynä aikana aiemmin, sinun on poistuttava tapahtumahorisontista. Tämä tarkoittaa valoa nopeammin matkustamista, mikä on melko varmaa, että se on mahdotonta.
Kolmanneksi, ja luultavasti pahinta, sinä ja laivasi joutuisitte "spagetointi.” Kuulostaa herkulliselta, eikö?
Valitettavasti se ei ole. Kun ylitit tapahtumahorisontin, sinua venytettiin litteäksi kuin nuudeli. Itse asiassa olisit luultavasti venynyt niin ohueksi, että olisit vain atomijono, joka kiertelee tyhjyyteen.
Joten vaikka on hauskaa ajatella mustien aukkojen aikaa vääntyviä ominaisuuksia, dinosaurusten luona vierailun on lähitulevaisuudessa pysyttävä fantasiamaailmassa.
Tämä artikkeli julkaistaan uudelleen Conversation Creative Commons -lisenssin alla. Lue alkuperäinen artikkeli.
Kuva pistetilanne: NASA / Goddard Space Flight Center / Jeremy Schnittman
