Twoja wyszukiwarka

LAWRENCE KRAUSS
FIZYKA PODRÓŻY MIĘDZYGWIEZDNYCH
Wiedza i Życie nr 10/1996
Artykuł pochodzi z "Wiedzy i Życia" nr 10/1996

Flotylle statków kosmicznych od dawna przemierzają kosmos na kartach książek fantastycznonaukowych i w filmach science fiction. Czy istnieje jednak szansa, by przyszłe pokolenia Ziemian spenetrowały chociażby naszą Galaktykę, jeśli nie najodleglejsze krańce Wszechświata? Współczesna fizyka coraz śmielej zaczyna wypowiadać się na ten temat, zgłębiając własności czasoprzestrzeni, opisywane przez teorię grawitacji Alberta Einsteina. O wynikach tych dociekań pisze w swej najnowszej książce Fizyka podróży międzygwiezdnych. Wyprawa w świat Star Trek amerykański fizyk teoretyk Lawrence M. Krauss. Prezentujemy fragmenty rozdziałów trzeciego i czwartego tej książki, która - z przedmową Stephena Hawkinga!- ukaże się w tym miesiącu w serii "Na ścieżkach nauki".

O wędrówkach międzygwiezdnych i podróży w czasie
Nie szybciej niż światło. Szczególna teoria względności
Czasoprzestrzeń, czyli ukryty związek między czasem a przestrzenią
Zakrzywiona czasoprzestrzeń. Ogólna teoria względności

Zakrzywienie czasoprzestrzeni to najbardziej ekscytujący aspekt teorii względności jeśli chodzi o podróże międzygwiezdne. Gdy przestrzeń jest zakrzywiona, linia prosta nie musi być najkrótszą drogą między dwoma punktami. Oto przykład. Przyjrzyjmy się okręgowi na kartce papieru (ryc. 1a). Zazwyczaj najkrótszą odległość między dwoma punktami A i B, umieszczonymi po przeciwnych stronach okręgu, stanowi łączący je odcinek, który przechodzi przez środek okręgu.

Ryc.1a

Gdybyśmy natomiast musieli przemieścić się z punktu A do punktu B po okręgu, podróż byłaby około 1.5 raza dłuższa. Teraz narysujmy ten okrąg na kawałku gumy i odkształćmy środkowy obszar w taki sposób, jak przedstawia to rysunek 1b.

Ryc.1b

Jeśli popatrzymy z naszej trójwymiarowej perspektywy, stanie się jasne, że podróż z A do B przez środek tego obszaru będzie znacznie dłuższa niż po okręgu. Gdybyśmy jednak sfotografowali ten układ z góry, tak że powstałby obraz dwuwymiarowy, linia łącząca A z B i biegnąca przez środek wyglądałaby jak linia prosta. Co ważniejsze, gdyby niewielki robaczek [...] miał przejść po torze łączącym A i B, posuwając się po powierzchni, tor ten wydałby mu się prosty. Byłby zdziwiony, że prosta linia biegnąca przez środek i łącząca A z B nie jest już najkrótszą drogą między tymi dwoma punktami. Jeśli byłby inteligentny, musiałby dojść do wniosku, że dwuwymiarowa przestrzeń, w której żyje, jest zakrzywiona. Tylko obserwując, jak powierzchnia ta zanurzona jest w trójwymiarowej przestrzeni, możemy bezpośrednio zauważyć krzywiznę.

Należy pamiętać, że żyjemy w czterowymiarowej czasoprzestrzeni, która może być zakrzywiona, i nasze możliwości postrzegania jej krzywizny są tak samo ograniczone, jak możliwości robaczka idącego po powierzchni kartki. Nietrudno zgadnąć, do czego zmierzam: jeśli w zakrzywionej przestrzeni najkrótsza odległość między dwoma punktami nie musi być linią prostą, nie można wykluczyć, że dzięki znalezieniu krótszej drogi przez zakrzywioną czasoprzestrzeń uda się przebyć odległość, która wzdłuż linii widzenia wydaje się duża.

Opisane własności czasoprzestrzeni pozwalają snuć marzenia o podróżach międzygwiezdnych. Pozostaje oczywiście pytanie: ile z tych marzeń może się pewnego dnia urzeczywistnić?

TUNELECZASOPRZESTRZENNE:FAKTY I MITY

Jeśli czasoprzestrzeń jest zakrzywiona, mogą istnieć różne drogi łączące dwa punkty, między innymi takie, wzdłuż których odległość między punktami jest o wiele krótsza, niż gdybyśmy zmierzyli ją, podróżując przez zakrzywioną przestrzeń po "linii prostej". Ponieważ nie potrafimy sobie wyobrazić zjawisk w zakrzywionej czterowymiarowej czasoprzestrzeni, jeszcze raz posłużymy się dwuwymiarowym kawałkiem gumy, którego zakrzywienie możemy obserwować w przestrzeni trójwymiarowej.

Ryc. 2a

Jeśli kawałek gumy zakrzywiony jest w dużej skali, można go sobie wyobrazić tak, jak przedstawia to rysunek 2a. Gdybyśmy wbili ołówek w punkcie A i naciągnęli gumową powierzchnię aż do punktu B, a następnie zszyli obie części tak, jak pokazuje rysunek 2b, utworzylibyśmy drogę z A do B znacznie krótszą niż droga biegnąca między tymi punktami wzdłuż powierzchni. Zauważmy, że w pobliżu A i B powierzchnia wydaje się płaska. Zakrzywienie, które powoduje, że te dwa punkty znajdują się wystarczająco blisko siebie, aby można je było połączyć tunelem, związane jest z globalnym zagięciem powierzchni na dużych odległościach. Robaczek (nawet inteligentny), znajdujący się w punkcie A i zmuszony do podróży wzdłuż powierzchni, nie miałby pojęcia, że punkt B znajduje się tak "blisko", nawet gdyby potrafił przeprowadzać w okolicy A eksperymenty mające określić krzywiznę powierzchni.

Ryc. 2b

Jak łatwo zgadnąć, tunel łączący na rysunku 2b punkty A i B jest dwuwymiarowym odpowiednikiem trójwymiarowego tunelu, który mógłby biec między odległymi obszarami czasoprzestrzeni. Chociaż jest to fascynująca możliwość, należy zwrócić uwagę na kilka jej zwodniczych aspektów. Po pierwsze, nawet jeśli gumowa powierzchnia jest zanurzona w trójwymiarowej przestrzeni tak, abyśmy mogli "zobaczyć" jej zakrzywienie, ten powyginany kawałek gumy może istnieć również bez otaczającej go trójwymiarowej przestrzeni. A zatem, chociaż tunel między A i B mógłby się pojawić, stwierdzenie, że A i B są "blisko siebie", nie ma sensu, jeśli nie ma tunelu. Nie można opuścić gumowej powierzchni i przemieścić się z A do B w trójwymiarowej przestrzeni, w której jest ona osadzona. Bez trójwymiarowej przestrzeni, gumowa powierzchnia jest całym wszechświatem.

Wyobraź teraz sobie, drogi Czytelniku, że jesteś członkiem nieskończenie zaawansowanej w rozwoju cywilizacji [...], która potrafi budować tunele w przestrzeni. Urządzenie do budowy tuneli działałoby w zasadzie tak, jak ołówek w podanym przeze mnie przykładzie. Gdybyś posiadał moc wystarczającą, by wytwarzać olbrzymie, miejscowe zakrzywienia przestrzeni, musiałbyś potem przekłuwać przestrzeń wokół na chybił trafił w nadziei, że uda ci się jakoś połączyć dwa obszary przestrzeni, które do momentu powstania tunelu znajdowały się bardzo daleko od siebie. Aż do chwili, gdy tunel utworzy most między tymi obszarami, w żaden sposób nie są one blisko siebie. To sam proces budowania tego mostu zmienia globalną naturę czasoprzestrzeni.

Problem polegający na tym, jak wejście do tunelu utrzymać otwarte, jest niezwykle trudno sformułować w ścisły, matematyczny sposób, ale w sensie fizycznym można go łatwo wyrazić: grawitacja wciąga! Każdy rodzaj zwyczajnej materii lub energii zapada się pod wpływem własnego przyciągania grawitacyjnego, chyba że proces ten zostanie zatrzymany przez coś innego. Podobnie, w normalnych warunkach wejście do tunelu zostanie rozerwane w mgnieniu oka.

Sztuka polega więc na tym, aby pozbyć się owych normalnych warunków. W ostatnich latach m.in. Kip Thorne, fizyk z Caltech, argumentował, że jedynym sposobem na utrzymanie otwartych tuneli jest przymocowanie ich za pomocą "egzotycznej materii" o niezwykłych własnościach: przynajmniej dla niektórych obserwatorów miałaby ona "ujemną" energię. Można by oczekiwać (choć naiwne pomysły rzadko się sprawdzają w teorii względności), że taka materia "rozdmuchiwałaby", a nie "wciągała", przynajmniej jeśli chodzi o grawitację.

NA SCENĘ WKRACZA STEPHEN HAWKING

Czarne dziury są niezwykłymi obiektami z rozmaitych powodów. Po pierwsze, każda czarna dziura skrywa w swoim wnętrzu czasoprzestrzenną osobliwość, do której w nieunikniony sposób musi dotrzeć wszystko, co spada na czarną dziurę. W takiej osobliwości - nieskończenie zakrzywionym "wierzchołku" czasoprzestrzeni - znane nam prawa fizyki się załamują. W pobliżu osobliwości krzywizna jest tak duża na tak małym obszarze, że efektami działania grawitacji rządzą prawa mechaniki kwantowej. Jak dotąd jednak nikomu nie udało się stworzyć teorii, która spójnie pomieściłaby w sobie zarówno ogólną teorię względności (czyli grawitację), jak i mechanikę kwantową. [...] Jedno jest pewne: zanim pole grawitacyjne w środku czarnej dziury osiągnie wystarczająco duże natężenie, aby załamały się znane nam prawa fizyki, każdy zwyczajny fizyczny przedmiot zostanie rozerwany na strzępy. Nic nie przetrwa w stanie nietkniętym.

W 1974 roku Stephen Hawking dokonał niezwykłego odkrycia, stwierdzając, że czarne dziury nie są zupełnie czarne. Mogą emitować promieniowanie o pewnej charakterystycznej temperaturze, zależnej od ich masy. Chociaż natura tego promieniowania nie zawiera żadnej informacji o tym, co wpadło do czarnej dziury, sama idea, że czarna dziura może promieniować, była zdumiewająca. Wydawało się, że narusza ona wiele twierdzeń - z których część Hawking sam wcześniej udowodnił - utrzymujących, iż materia może tylko wpadać do czarnych dziur, ale nigdy nie może się z nich wydostać. Wszystko to prawda, tyle że źródło promieniowania czarnej dziury nie jest zwykłą materią: promieniuje pusta przestrzeń, która może zachowywać się całkiem nietypowo - zwłaszcza w pobliżu czarnej dziury.

Odkąd prawa mechaniki kwantowej zostały uzgodnione ze szczególną teorią względności, do czego doszło wkrótce po II wojnie światowej, wiemy, że pusta przestrzeń nie jest całkiem pusta. Jest ona raczej kipiącym, bulgoczącym morzem kwantowych zaburzeń. Te fluktuacje co jakiś czas wypluwają pary cząstek elementarnych, które istnieją przez okres tak krótki, że nie możemy ich wprost zaobserwować, a następnie z powrotem znikają w próżni, z której się narodziły. Zasada nieoznaczoności w mechanice kwantowej mówi, że nie da się badać bezpośrednio pustej przestrzeni w tak krótkich odcinkach czasu, a więc nie można wykluczyć, iż owe cząstki, zwane wirtualnymi, pojawiają się na mgnienie oka i znikają. Choć nie potrafimy wykryć tych cząstek bezpośrednio, ich obecność ma wpływ na wielkości fizyczne, które możemy mierzyć, jak na przykład tempo i energia przejść między pewnymi poziomami energetycznymi w atomach. Ów efekt udało się doświadczalnie potwierdzić.

To przywodzi nas z powrotem do Hawkinga i jego niezwykłych odkryć. W normalnych warunkach, gdy fluktuacja kwantowa tworzy wirtualną parę cząstek, para ta anihiluje i znika z powrotem w próżni w czasie tak krótkim, że nie można zaobserwować złamania zasady zachowania energii (spowodowanego kreacją tej pary z nicości). Kiedy jednak wirtualna para cząstek pojawia się w zakrzywionej przestrzeni w pobliżu czarnej dziury, jedna z cząstek może do niej wpaść, druga zaś uciec, dzięki czemu staje się dostępna obserwacjom. Dzieje się tak dlatego, że cząstka wpadająca do czarnej dziury może stracić w tym procesie więcej energii, niż jest potrzebne na jej stworzenie z niczego. Dostarcza więc ona do czarnej dziury "ujemnej energii" i w ten sposób energia czarnej dziury się obniża. Zasada zachowania energii nie ulega przy tym złamaniu, gdyż ta ujemna energia równoważy energię cząstki, która uciekła. W ten sposób czarna dziura emituje promieniowanie. Co więcej, zmniejszaniu się energii czarnej dziury towarzyszy w tym procesie zmniejszanie się jej masy. W końcu może ona zupełnie wyparować, pozostawiając po sobie jedynie wyprodukowane w czasie swojego istnienia promieniowanie.

Hawking i wielu innych uczonych wykroczyli poza początkowe rozważania kwantowych fluktuacji materii w zakrzywionej przestrzeni i zajęli się czymś jeszcze bardziej niezwykłym i nie tak dobrze określonym. Jeśli mechanika kwantowa dotyczy nie tylko materii i promieniowania, lecz również grawitacji, w wystarczająco małych skalach muszą się pojawić fluktuacje samej czasoprzestrzeni. Niestety, nie dysponujemy teorią, którą moglibyśmy wykorzystać do opisu takich procesów. Nie stanowiło to jednak przeszkody w podjęciu próbnych badań teoretycznych nad zjawiskami, które mogłyby z tego wyniknąć. Do najbardziej interesujących należy przypuszczenie, że procesy kwantowomechaniczne mogłyby pozwalać na spontaniczną kreację nie tylko cząstek, ale całych nowych wszechświatów. Mechanika kwantowa określa, przynajmniej matematycznie, jak miałoby się to odbywać, a formalny zapis tego procesu jest bardzo podobny do rozwiązań opisujących tunele czasoprzestrzenne, odkrytych w klasycznej teorii względności. Za pośrednictwem takich tuneli powstaje tymczasowy "most", prowadzący do nowego wszechświata, zwanego potomnym. [...]


Ryc. 3. Graficzne przedstawienie zakrzywienia czasoprzestrzeni (w tym przykładzie - dwuwymiarowej) wokół czarnej dziury, która skrywa w sobie osobliwość - nieskończenie zakrzywiony "wierzchołek" czasoprzestrzeni

Dla nas jednak najbardziej istotne są nie zjawiska parowania czarnych dziur, czy nawet wszechświatów potomnych, lecz raczej odkrycie, że kwantowe fluktuacje pustej przestrzeni nabierają, przynajmniej w obecności silnych pól grawitacyjnych, własności przypominających warunki konieczne do otwarcia tunelu czasoprzestrzennego. Zasadnicze pytanie, na które również nie ma jeszcze ostatecznej odpowiedzi, brzmi: czy fluktuacje kwantowe w pobliżu tunelu czasoprzestrzennego mogą się zachowywać wystarczająco nietypowo, aby utrzymać otwarty tunel? [...] Ciągle nie znamy odpowiedzi na to pytanie. Choć w żaden sposób nie wyklucza ono istnienia stabilnych tuneli czasoprzestrzennych w rzeczywistym Wszechświecie, pozostawia otwarte ogólniejsze zagadnienie, dotyczące tego, czy podróże przez tunel są niemożliwe, czy jedynie prawie niemożliwe. Problem tuneli jest nie tylko jednym z przedmiotów sporu pomiędzy nauką i fantastyką naukową: jest on kluczem, mogącym otworzyć drzwi, które wielu wolałoby pozostawić zamknięte.

NAPĘDCZASOPRZESTRZENNY

Niezależnie od tego, czy stabilny tunel czasoprzestrzenny może istnieć, prawdziwa stawka w tym kosmicznym pokerze wiąże się z pytaniem, które doprowadziło nas do dyskusji nad zakrzywioną czasoprzestrzenią. Brzmi ono: czy może istnieć napęd czasoprzestrzenny? Ponieważ nie wydaje się możliwe, aby nasza Galaktyka była podziurawiona stabilnymi tunelami czasoprzestrzennymi, z naszych wcześniejszych dyskusji wynika niezbicie, że bez tego rodzaju napędu większość Galaktyki pozostanie na zawsze poza naszym zasięgiem. Nadszedł w końcu czas, aby zająć się tym irytującym pytaniem. Odpowiedzią jest głośne: być może!

Pomysł polega na tym, aby zamiast jakiegokolwiek typu rakiety używać samej czasoprzestrzeni - zakrzywiając ją. Ogólna teoria względności wymaga, abyśmy byli nieco bardziej dokładni w naszych stwierdzeniach na temat ruchu. Zamiast mówić, że nic nie może poruszać się szybciej niż światło, winniśmy raczej twierdzić, iż nic nie może podróżować lokalnie szybciej niż światło. Oznacza to, że nic nie może biec szybciej niż światło względem lokalnych mierników odległości. Jeśli jednak czasoprzestrzeń jest zakrzywiona, lokalne mierniki odległości nie muszą być takie same jak globalne.

Jako przykład niech posłuży nam sam Wszechświat. Według szczególnej teorii względności, zegary wszystkich obserwatorów, znajdujących się w spoczynku względem swojego otoczenia, odmierzają czas w takim samym tempie. Zatem w trakcie przemieszczania się przez Wszechświat mogę co jakiś czas się zatrzymywać, umieszczając zegary w takich samych odległościach od siebie w przestrzeni, i oczekiwać, że wszystkie one będą odmierzały ten sam czas. Ogólna teoria względności tego nie zmienia. Zegary będące lokalnie w spoczynku, odmierzają ten sam czas. Ogólna teoria względności zezwala jednak, by czasoprzestrzeń się rozszerzała. Obiekty, znajdujące się po przeciwnych stronach obserwowalnego Wszechświata, oddalają się od siebie z prędkością bliską prędkości światła, ale mimo to pozostają w spoczynku względem swojego otoczenia. Jeśli Wszechświat rozszerza się jednorodnie i jest wystarczająco duży - a oba te założenia wydają się prawdziwe - istnieją obiekty, których nie możemy jeszcze zobaczyć i które w tej właśnie chwili oddalają się od nas o wiele szybciej niż światło, chociaż cywilizacje na tych krańcach Wszechświata mogą się znajdować lokalnie w spoczynku względem swojego otoczenia.

Ryc. 4. Idea napędu czasoprzestrzennego, pozwalającego podróżować z prędkością większą od prędkości światła jest prosta: należy lokalnie tak ukształtować czasoprzestrzeń, by rozszerzała się za statkiem kosmicznym, a kurczyła przed nim

Krzywizna przestrzeni stwarza więc lukę w argumentach szczególnej teorii względności - lukę wystarczająco dużą, aby mógł się przez nią przedostać statek kosmiczny przyszłości. Jeśli istnieje możliwość manipulowania samą czasoprzestrzenią, obiekty mogą się poruszać lokalnie z małymi prędkościami, ale towarzyszące im rozszerzanie lub kurczenie się przestrzeni pozwala na pokonywanie olbrzymich odległości w krótki czasie. Widzieliśmy już, w jaki sposób daleko idąca manipulacja - to znaczy wycinanie i sklejanie odległych części Wszechświata za pomocą tunelu czasoprzestrzennego - może tworzyć skróty w czasoprzestrzeni. Chcę tutaj pokazać, że nawet jeśli nie będziemy się uciekać do tak drastycznych zabiegów, podróże z prędkością ponadświetlną mogą być globalnie możliwe, nawet jeśli nie są możliwe lokalnie.

Zasadniczy dowód tego stwierdzenia został ostatnio przedstawiony przez fizyka Miguela Alcubierre z Uniwersytetu Walijskiego. Postanowił on dla zabawy zbadać, czy w ramach ogólnej teorii względności można znaleźć spójne rozwiązanie, dopuszczające tego typu podróże. Udało mu się wykazać, że można uzyskać taką konfigurację czasoprzestrzeni, w której statek kosmiczny podróżowałby między dwoma punktami w dowolnie krótkim czasie. Co więcej, przez cały czas podróży statek ten poruszałby się względem swojego otoczenia z prędkościami mniejszymi od prędkości światła, dzięki czemu zegary na jego pokładzie byłyby zsynchronizowane z zegarami znajdującymi się w punkcie startu i w punkcie docelowym. Wygląda więc na to, że ogólna teoria względności pozwala nam jednocześnie mieć ciastko i je zjeść.

Pomysł jest prosty. Jeśli czasoprzestrzeń można lokalnie ukształtować tak, aby rozszerzała się za statkiem, a kurczyła przed nim, statek będzie się poruszał wraz z przestrzenią, w której się znajduje, niczym deska surfingowa na fali. Nie przekroczy on nigdy prędkości światła, ponieważ światło również będzie się unosiło wraz z rozszerzającą się falą przestrzeni.

By lepiej to zrozumieć, wyobraźmy sobie, że znajdujemy się na pokładzie takiego statku. Jeśli przestrzeń za nami nagle znacznie się rozszerzy, zauważymy, że stacja kosmiczna, którą opuściliśmy przed kilkoma minutami, znajduje się teraz w odległości wielu lat świetlnych. Podobnie, jeśli przestrzeń skurczy się przed nami, spostrzeżemy, że stacja kosmiczna, do której zmierzamy i która znajdowała się uprzednio w odległości kilku lat świetlnych, jest teraz bardzo blisko i można do niej dotrzeć w ciągu kilku minut, używając zwykłego napędu rakietowego.

Można tak zaprojektować geometrię czasoprzestrzeni, aby olbrzymie pola grawitacyjne, potrzebne do rozszerzania i kurczenia przestrzeni, nie miały nigdy dużych wartości w pobliżu statku lub którejś ze stacji kosmicznych. W okolicach statku i stacji przestrzeń może być niemal płaska i dzięki temu zegary na statku i w stacjach pozostaną zsynchronizowane. Gdzieś między statkiem a stacjami grawitacyjne siły pływowe będą olbrzymie, ale nie przeszkodzi to nam, dopóki się tam nie znajdziemy.

Skoro przekonaliśmy się już, że napęd czasoprzestrzenny nie jest czymś całkowicie niemożliwym (przynajmniej w zasadzie), musimy w końcu stawić czoło konsekwencjom tego zjawiska dla prawej strony równań Einsteina - to znaczy dla rozkładu materii i energii, jaki jest konieczny do stworzenia wymaganego zakrzywienia czasoprzestrzeni. Cóż, pod tym względem sytuacja wygląda jeszcze gorzej niż w przypadku tuneli czasoprzestrzennych. Obserwatorzy podróżujący z wielką prędkością przez tunel czasoprzestrzenny mieliby do czynienia z ujemną energią. W przypadku materii potrzebnej do stworzenia napędu czasoprzestrzennego nawet obserwator znajdujący się w spoczynku względem statku kosmicznego - czyli obecny na jego pokładzie - zarejestrowałby ujemną energię.

Ta sytuacja nie jest aż tak bardzo zaskakująca. Na pewnym poziomie wszystkie niezwykłe rozwiązania ogólnej teorii względności - pozwalające utrzymywać otwarte tunele, odbywać podróże w czasie i budować silniki czasoprzestrzenne - wymagają, by w pewnych skalach materia odpychała grawitacyjnie inną materię. W ogólnej teorii względności istnieje nawet twierdzenie mówiące, że warunek ten jest równoważny temu, by energia materii była dla pewnych obserwatorów ujemna.

Jeszcze bardziej zaskakujące jest to, że z połączenia mechaniki kwantowej ze szczególną teorią względności wynika, iż przynajmniej w skalach mikroskopowych lokalny rozkład energii może być ujemny. Jak zauważyłem wcześniej, fluktuacje kwantowe często mają tę własność. Zasadnicze pytanie, na które na razie nie znamy odpowiedzi, dotyczy tego, czy znane nam prawa fizyki pozwalają na to, aby materia miała taką własność w skali makroskopowej? Obecnie nie mamy najmniejszego pojęcia, jak można by tworzyć taką materię w zgodzie z prawami fizyki.

Zapomnijmy jednak na chwilę o potencjalnych przeszkodach i przypuśćmy, że pewnego dnia uda się stworzyć egzotyczną materię, wykorzystując jakąś zaawansowaną kwantowomechaniczną inżynierię materii lub pustej przestrzeni. Nawet w takim przypadku wymagania energetyczne, jakie należałoby spełnić, aby w opisany sposób bawić się czasoprzestrzenią, byłyby niewyobrażalnie wielkie.

Gdzie się więc znaleźliśmy pod koniec tej gry? Wiemy wystarczająco dużo o naturze czasoprzestrzeni, aby opisać, w jaki sposób można by, przynajmniej teoretycznie, wykorzystać zakrzywioną przestrzeń do podróży międzygwiezdnych. Wiemy, że bez tych niezwykłych możliwości prawdopodobnie nigdy nie będziemy podróżować po Galaktyce. Z drugiej strony, nie mamy pojęcia, czy fizyczne warunki, konieczne do osiągnięcia tych celów, są możliwe praktycznie lub nawet czy są w zasadzie możliwe. Gdyby jednak były, każda cywilizacja próbująca wprowadzić je w czyn musiałaby zaprząc do tego energie znacznie większe niż cokolwiek, co można sobie obecnie wyobrazić.

Można, jak sądzę, przyjąć optymistyczny pogląd, że te naprawdę niezwykłe cuda nie są, przynajmniej a priori, niemożliwe, choć zależą od jednej mało prawdopodobnej możliwości: umiejętności tworzenia i przechowywania egzotycznej materii i energii. Są powody, aby mieć nadzieję, muszę jednak przyznać, że sam jestem pod tym względem raczej sceptykiem.

Stephen Hawking

O WĘDRÓWKACH MIĘDZYGWIEZDNYCH I PODRÓŻACH W CZASIE

Gdyby statki kosmiczne mogły przemieszczać się jedynie z prędkościami choćby niewiele mniejszymi od prędkości światła, podróż do środka Galaktyki i z powrotem trwałaby dla załogi tylko kilka lat, ale na Ziemi upłynęłoby w tym czasie 80 tysięcy lat. Na szczęście ogólna teoria względności Einsteina stwarza możliwość obejścia tej trudności: można zakrzywić czasoprzestrzeń i stworzyć drogę na skróty między miejscami, które chce się odwiedzić. Mimo pojawiających się wtedy problemów z ujemną energią, takie zakrzywianie czasoprzestrzeni może być dla nas w przyszłości wykonalne. Jak dotąd nie prowadzono w tej dziedzinie zbyt wielu poważnych badań, po części, jak sądzę, dlatego, że za bardzo przypomina to fantastykę naukową. Jedną z konsekwencji szybkich podróży międzygwiezdnych byłaby możliwość podróży wstecz w czasie. Można sobie jednak wyobrazić krzyk, jaki podniosłaby opinia publiczna w obronie pieniędzy podatników, gdyby ogłoszono, że Komitet Badań Naukowych wspiera finansowo badania nad podróżami w czasie. Naukowcy pracujący w tej dziedzinie muszą zatem ukrywać swoje prawdziwe zainteresowania, używając technicznych terminów, takich jak "zamknięte krzywe czasowe", które oznaczają po prostu podróże w czasie. Jednakże dzisiejsza fantastyka naukowa często staje się naukowym faktem jutra.