Cestování časem? Ano, ale…

Nebylo by úžasné mít možnost volně cestovat časem tam a zpět? Navštívit naše oblíbené epochy historie, být u zásadních událostí nebo zjistit, jak bude vypadat svět za stovky, tisíce let? Možná ano, možná taky ne. V tomto článku uvedu, zda cestování v čase možné skutečně podle vědeckého základu je, za jakých podmínek a s jakými problémy se současná věda potýká. Bez rovnic a zbytečných odborností, pokusím se vše vysvětlit zcela laicky. Odborníci odpustí spoustu zjednodušení.

Do budoucnosti? Hračka

Skutečně. Cestování v čase do budoucnosti možné je, je to prokázané a víme jak na to. Jen na to nemáme zatím technologie. Ještě podotknu, že z formálního hlediska cestujeme časem do budoucnosti už teď všichni a pořád. Tím, jak vnímáme tok času směrem kupředu, se neustále posouváme do budoucnosti. Cestovat konvenčním časem můžeme taky při pohybu mezi časovými pásmy, ale to samozřejmě není to, co si pod pojmem cestování časem představíme. Pojďme k výkladu.

Drobný úvod do vztažných soustav

Nepůjde o cestování v tom uměleckém smyslu, že bychom si sedli do nějakého stroje, nastavili rok a šup byli tam. Je to cestování v čase, které je umožněno díky efektům teorie relativity. Z ní plyne, že čím rychleji se nějaký objekt pohybuje v prostoru, tím pomaleji se pohybuje v čase. Alespoň z pohledu okolí. Okolí je důležité, protože pokud pouze urychlíme tok času a nebudeme mít k čemu toto urychlení vztáhnout, nebude to pro nás mít žádný efekt. Představte si, že celá planeta Země se všemi lidmi odcestuje náhle o 100 let do budoucnosti oproti okolnímu vesmíru. Očividně z toho nic prospěšného mít nebudeme, jen se skokově změní postavení vesmírných těles. Jinak se toho za 100 let moc nezmění, z pohledu vesmíru je to pouhý okamžik. Ve fyzice se proto mluví o vztažných soustavách, vůči kterým vztahujeme polohu, pohyb a související veličiny. Pokud jedete vlakem a po vedlejší koleji jede vlak stejnou rychlostí a stejným směrem, pak jste vůči němu v klidu, kdežto vůči zemskému povrchu jste v pohybu. Já budu dále pracovat se vztažnými soustavami Země a kosmonaut (neoriginální, ale praktické) a budu se pro jednoduchost tvářit, že nic jiného ve vesmíru neexistuje.

Vidět, jak vesmír zaniká

Zpět k poučce z úvodu: pokud se nějaký objekt, třeba právě kosmonaut se svou raketou, začne vůči Zemi pohybovat velmi rychle, bude se pohybovat vůči Zemi nižší rychlostí časem. Část rychlosti v čase se přetransformuje do rychlosti prostorem. Představte si dvě stejné nádoby – v jedné je rychlost v prostoru, ve druhé je rychlost v čase. Pokud jsme vůči Zemi nehybní, máme plnou nádobu rychlosti v čase a nám i Zemi čas ubíhá stejně – maximální rychlostí. Pokud se ale začneme pohybovat, začne se rychlost v čase vyprazdňovat a přibývá obsah nádoby s rychlostí v prostoru. Čas nám už plyne pomaleji než Zemi, která má nádobu rychlosti v prostoru stále prázdnou. Objemem oněch nádob je logicky maximální možná rychlost, a to je rychlost světla. Rychlost světla je pro všechny vztažné soustavy stejná, ať se pohybují, nebo ne. Nemůžete jej doběhnout, ani mu uniknout (proč tomu tak je, rozebere další článek). Pokud se nepohybujete, pak plujete časem rychlostí světla/maximální rychlostí. Pokud byste se teoreticky pohybovali rychlostí světla, pak se v čase vůči okolí nebudete pohybovat vůbec. To ale není moc dobré, protože vašemu okolí by z vašeho pohledu čas běžel nekonečně rychle a v mžiku by celý vesmír dospěl do svého zániku! Naštěstí to fyzikální zákony neumožňují, protože aby se hmotný objekt urychlil na rychlost světla, potřeboval by nekonečné množství energie, respektive veškerou energii ve vesmíru, a to nikdo nemá a mít nebude.

Zrychlená země a zpomalený kosmonaut

Už to začíná být, věřím, poměrně jasné. Pokud vysokou rychlostí v prostoru kosmonaut dosáhne toho, že mu bude čas plynout pomaleji než Zemi, pak vlastně už tím, že se vůči ní pohybuje, cestuje do její budoucnosti. Stárne pomaleji než Země a všechno na ní. Dejme tomu, že na Zemi během experimentu uplyne 10 let a že raketa po tu dobu letěla velmi vysokou rychlostí (za chvíli se dozvíte přesněji jakou). Podívejme se, co se stane a jaké budou pohledy obou soustav.

Z pohledu Země: Pokud na kosmonauta ze Země někdo zaměří svůj teleskop, bude se mu zdát, že se kosmonaut a věci v raketě pohybují nižší rychlostí než ve skutečnosti. Až se kosmonaut za 10 pozemských let vrátí, on bude jen o 5 let starší.

Z pohledu kosmonauta: Pokud se podívá směrem k Zemi, bude mu připadat, že se vše děje asi dvakrát rychleji než ve skutečnosti. Jemu však vše přijde úplně normální. Po návratu pro něj uplynulo 5 let, ale Země je starší o deset let, octl se tedy v budoucnosti. Během pěti let odcestoval o deset let do budoucnosti.

Z uvedeného také plyne, že jde v podstatě jen o optický klam způsobený omezenou rychlostí světla a tím, že je pro všechny vztažné soustavy tato rychlost stejná. V praxi to znamená, že pokud by raketa letěla 90 % rychlosti světla a ještě si před sebe svítila, kosmonautovi se bude zdát, že se od něj světlo vzdaluje rychlostí světla (je vůči němu v klidu). Naproti tomu pozorovatel ze Země by viděl paprsek vzdalující se od rakety pouze 10 % rychlosti světla. Zní to podivně, ale je to tak. Rychlosti světla se bude věnovat jiný článek.

Jak rychle musela raketa letět?

V podmínkách experimentu bylo uvedeno, že raketa letí velmi vysokou rychlostí. Jak vysoká byla, aby byly výsledky takové, jaké byly? Zde narazíme na problém. Totiž aby rozdílný tok času způsobený vysokou rychlostí v prostoru byl vůbec znát, kosmonautova rychlost by musela být skutečně obrovská. Tak obrovská, že současná lidská technologie není schopna ji vyvinout. Bavíme se zde o desítkách procent rychlosti světla. Rychlost světla ve vakuu činí 1 079 252 849 km/h. Jedno procento je tak 10 792 529 km/h, to je pořád sakra velká rychlost. I pokud bychom věděli, jak tuto rychlost vyvinout, bylo by na ní potřeba obří množství energie a tedy i financí. Aby to bylo tak jako v uvedeném příkladu, tedy že kosmonaut bude stárnout poloviční rychlostí než Země, musel by se pohybovat asi 87 % rychlosti světla, tedy 938 949 978,63 km/h. Tento efekt zpomalování toku času se odborně nazývá Dilatace času. Pod odkazem je i graf, kde lze odvodit, kolik musí objekt letět, aby mu čas plynul kolikanásobně pomaleji než okolí.

Vše je experimentálně ověřeno

V blízké budoucnosti se tedy s cestováním do budoucnosti můžeme rozloučit, ale může nás těšit, že fyzikálně to možné zcela jistě je. Nejde tu o nějaké teorie. Teorie relativity včetně tohoto efektu jsou experimentálně spolehlivě ověřeny (Hafeleův–Keatingův_experiment). Velice přesné hodiny umístěné do letadel se skutečně oproti času na Zemi slabě zpozdily, protože jim čas plynul pomaleji. Byly to ale lidem nepostřehnutelné zlomky vteřin. S dilatací času dokonce musí počítat navigační systémy jako GPS, jinak by byly nepřesné. Pro zajímavost, dilatace času nastává nejen při vysokých rychlostech, ale také v silných gravitačních polích, jaké vydávají třeba černé díry nebo neutronové hvězdy a při velkých zrychleních. Tento efekt byl pro jednoduchost u příkladu s kosmonautem zanedbán (místo obecné teorie relativity jsme použili speciální teorii relativity), ale jinak by hrál v tomto případě důležitou roli. Umělecky to bylo zajímavě ztvárněno ve výborném filmu Interstellar. Ani to nám ale nepomůže, žádný objekt s dostatečně silnou gravitací v našem dosahu není stejně jako nejsme schopní dosáhnout dostatečného zrychlení.

Závěrem: cestování do budoucnosti ve smyslu zpomalování toku času oproti okolí fyzikální zákony umožňují, je to dokonce experimentálně ověřeno. Bohužel ale zatím nejsme schopní vyvinout technologii, která by těchto efektů byla schopná využít. Pokud by se to přesto podařilo, nevyhnutelně bychom řešili další problém: jak se vrátit zpátky?

Do minulosti? Jeden problém vedle druhého

Tady už mám horší zprávy. Pro cestování do minulosti ještě nemáme ani návod. Zatím není znám spolehlivý přírodní zákon, který by to umožňoval, jako v případě cestování do budoucnosti. Navíc zde vyvstává veliká otázka, co by se dělo, pokud by se stroj času do minulosti podařilo sestrojit a někdo by se do ní vydal. Řeč je o časových paradoxech, které by tím vznikaly. Vše rozeberu v této části článku.

Když můžeme tok času zpomalit, proč ho neobrátit?

Pokud bychom navázali na způsob cestování do budoucnosti, lze odvodit, že do minulosti bychom se mohli dostat v případě, že bychom docílili toho, aby čas Zemi začal z našeho pohledu plynout zápornou rychlostí, tedy zpět. Plynutí času Země se vůči kosmonautovi zrychluje tak, jak zrychluje rychlost prostorem. Když stojí na Zemi, Země se pohybuje časem stejně rychle jako on, plyne jim stejně. Aby tedy Země vůči kosmonautovi obrátila svůj tok času, musel by se pohybovat v prostoru zápornou rychlostí. Rychlost je vzdálenost dělená časem, ale bohužel nic jako záporná vzdálenost nebo záporný čas (pro nás zatím) neexistuje. Když se vrátíme k analogii s nádobami, znamenalo by to prázdnou nádobu rychlosti v prostoru ještě více vyprázdnit, čímž by se více naplnila nádoba rychlosti v čase. Jak bylo ale řečeno, objem nádob je roven rychlosti světla a tu zvýšit nejde, to je prostě fyzikální zákon, na který jsme krátcí. Navíc to, co je prázdné, nelze už více vyprázdnit. Tudy tedy cesta nevede.

Nejisté teorie

Fyzikální teorie, jak cestovat do minulosti, existují, ale žádná zatím nestojí na pevných základech. Cestování časem do minulosti jako takové má mezi fyziky své příznivce i odpůrce, zatím proto nemůžeme říct, zda to možné je či není. Aktuální teorie se ohánějí exotickými pojmy jako kosmické struny, černé a červí díry, kvantové pole, virtuální částice a další. Nic to ale nemění na tom, že všechny mají trhliny. Nelze také opomíjet fakt, že i kdyby některá z nich našla shodu mezi větším množstvím fyziků, šance, že se některou z nich podaří experimentálně ověřit, je v tuto chvíli čiré sci-fi.

Co s časovými paradoxy?

Další obecně řešený problém, který je rovněž poměrně populární v umění, je vznik paradoxů v případě vycestování do minulosti. Kromě klasických násilných příkladů lze uvést třeba scénář, že sestrojíte stroj času, odcestujete jen pár dní do minulosti a tam rozpracovaný stroj času zničíte. V tu chvíli už je tedy nemožné, abyste sestrojili stroj času, vycestovali do minulosti a zničili si jej. Fyzikální zákony se s tímto musí nějak vypořádat, je-li cestování do minulosti vůbec možné. Teorií, jak to dělají, je několik. Některé znějí jako výmysl scénáristů, jiné dávají docela smysl. Zkusím nastínit ty nejzajímavější.

Vznik paralelního vesmíru. V případě, že by někdo vycestoval do minulosti, vytvořil by se tím paralelní vesmír, ve kterém by se budoucnost od tohoto okamžiku vyvíjela jinak, než v původním vesmíru. Kdybyste si tak znemožnili sestrojit stroj času, vůbec ničemu by to nevadilo, protože by se to odehrálo v jiném vesmíru než v tom, ve kterém k sestrojení došlo. Zároveň by to vysvětlovalo, proč v našem vesmíru nepotkáváme cestovatele do minulosti, kteří přišli ze vzdálené budoucnosti, kde už umějí cestovat časem. To je věc, na kterou často ukazují skeptici cestování časem do minulosti. Možná tahle teorie o paralelních vesmírech zní někomu jako sci-fi, ale počítají s nimi i některé seriózní vědecké teorie. Ty například tvrdí, že paralelní vesmíry vznikají vždy, když je na výběr z více možností. Každý paralelní vesmír je pak realizace jedné z možností. Tímto výběrem může být třeba rozhodnutí jedince nebo kvantový stav částice (který dost možná ovlivňuje i naše rozhodování). Znamenalo by to, že se v každý okamžik oddělují miliardy nových paralelních vesmírů, ve kterých se věci dále odehrávají jinak. V tomto jste se rozhodli číst tyto řádky, v jiném jste se třeba místo toho vydali na setkání, kde najdete svou životní lásku. A v jiném si zase cestou na setkání váš řidič autobusu splete brzdu s plynem a vy skončíte v nemocnici. Je to určitá útěcha v tom smyslu, že si můžete říkat, že když jste udělali nějakou chybu, vždycky existuje nějaký vesmír, kde jste ji neudělali. Horší je, že to asi nikdy nezjistíme, ani neověříme, a proto je tato teorie sice elegantní, ale nejspíš neověřitelná a možná až příliš jednoduchá.

Fyzikální zákony zabraňující vzniku paradoxu. Tato teorie tvrdí, že když už by někdo do minulosti vycestoval, nebylo by přírodními zákony umožněno, aby vznikl paradox. Stáli byste prostě s nabitou pistolí namířenou proti vlastnímu dědovi a stejně by se vám nepodařilo jej zabít. No nevím, zdá se mi, že tato teorie vyžaduje nějaký podivný, nepřirozený mechanismus, který by nad děním dohlížel. Byl použit třeba v seriálu Futurama (Benderovo parádní terno), kde se v důsledku cestování časem začnou tvořit duplikáty jednotlivých tvorů. Aby nedošlo k paradoxu, časový duplikát je vždy nakonec nějakým způsobem přírodními zákony usmrcen. Princip je tam ale kombinován s teorií uzavřených smyček, protože vycestováním vždy dojde i k ovlivnění přítomnosti.

Uzavřené časové smyčky. Ty v podstatě prezentují myšlenku, že vše, co se stalo a stane, je již hotovo, my jen vidíme malý zlomek celého toho kontinua. Znamenalo by to, že všechny případné cesty časem jsou již v každé přítomnosti zakomponovány. Pokud tedy nepotkáváme cestovatele z budoucnosti, je to zkrátka buď tím, že se to nikdy nikomu nepodaří, nebo že to jde pouze do doby sestrojení stroje času, nebo zde již cestovatelé byli a jsou, ale nevíme o nich. Cestovatel, který by do minulosti vycestoval, by tím jen naplnil svůj osud, žádný paradox by nevznikl, protože minulost s tím již počítala. Tuto teorii ztvárňuje například opět Futurama v díle Rozval Roswell, ve kterém hlavní hrdina omylem zabije vlastního dědečka a potom se vyspí se svou (ještě mladou) babičkou. Tím se stane svým vlastním dědečkem, kterého ve své přítomnosti neznal. Narodil se tedy vlastně právě díky tomu, že později odcestoval do minulosti. Časová smyčka se uzavřela.

Časové vlny. Jde opět spíše o oblíbenou sci-fi teorii, že pokud cestovatel v minulosti něco změní, přítomnost se tím skokově promění v závislosti na provedené změně. Některá změna způsobí radikální přeměnu přítomnosti, jiná drobnou. Něco na ten způsob, že cestovatel pokácí jeden strom, což shodou náhod byl původně strom, který spadl na významného státníka, jenž jel zrovna někomu vyhlásit válku. Svět se od této doby do přítomnosti postupně promění dle scénáře následujícího po změně. Tato teorie je podle mě spíše vděčné téma sci-fi tvůrců, neboť fyzikální základ k tomuto chování mi není znám. Objevila se v mnoha filmech a seriálech jako třeba Terminátor, Ztracený svět, Hvězdná brána a opět i Futurama (Čest rodiny Farnsworthů).

Jistě nejsem jediný, koho by zajímalo, jak by se vesmír s cestovateli do minulosti vypořádal. Za mě se jako nejpravděpodobnější jeví uzavřené časové smyčky a paralelní vesmíry. Možná se s tím ale vypořádává tak, že cestování do minulosti vůbec neumožňuje. Zatím tomu bohužel vše nasvědčuje, ale válka ještě prohraná není. Některé teorie i experimenty udržují světlo naděje naživu a jak víme z minulosti, výzkum může být nevyzpytatelný.

Závěr

Situace je tedy taková, že pro nás existuje jednosměrná letenka do budoucnosti, nemáme na ni však ani zdaleka peníze. Máme za sebou jen drobné krůčky, které nám umožnily tuto cestovku časem otestovat. Možná někdy budou finance na pořádný let, ale ruku v ruce s tím to bude chtít zjistit, jak si objednat také letenku zpáteční. O ní toho zatím nevíme téměř nic, ale bez ní se nedoporučuje létat příliš daleko. Co když je cílová destinace nehostinná?