Everything will be accomplished that does not violate known fundamental laws of science
Gerald Feinberg
Čeprav sem se v inavguralnem postu ogradil od medgalaktičnih potovanj, me je zaintrigiral članek, ki sem ga pred časom prebral in ki raziskuje zelo eksotične posledice obstoja prehodnih črvin v prostor-času. Raziskuje. kaj se dogaja z lokalnim časom, ko se supercivilizacije (gre vsekakor najmanj za civilizacijo tipa II, če ne celo tipa III), širijo po kozmosu.
Ker se mi zdi izredno zanimiv, ga bom skušal v glavnih obrisih predstaviti in morda malo komentirati.
Vsaka civilizacija, ki se širi po kozmosu, vsili svojo lokalno, osvojeno območje simultanosti ali imperialnega časa drugim.Izraz »imperialni čas« se tu uporablja v smislu »čas konkretne civilizacije«, ki se širi in ga kot univerzalni čas vsiljuje vsem ostalim, se razlikuje od bolj običajnega časovnega okvira, ki ga kozmologi uporabljajo. Oddaljena področja vesolja in tuje civilizacije – če obstajajo – so dosegljiva v kratkih časovnih obdobjih imperialnega časa. Časovne cone razširjajočega imperialnega časa se ob stiku zlivajo in formirajo
absolutni (v Newtonovem smislu), toda umetni univerzalni časovni okvir.
Pri potovanjih s
podsvetlobnimi hitrostmi (slower-than-light, STL) ostanejo kolonizirani predeli
izolirani zaradi ogromnosti prostor-časa. Povezanost takšnih kolonij v ekonomsko-civilizacijske formacije je zato omejena na nekaj sosednih zvezdnih sistemov, oddaljenih kvečjemu nekaj svetlobnih let ali desetletij.
Medzvezdna potovanja in koloniziranje vesolja bo v začetku izvedljivo le s pomočjo nanotehnologije, opremljene z močno AI, ki bo sposobna
samoprilagajanja in znajdenja v novih situacijah
brez ukazov z Zemlje. Ko bomo uspeli naložiti (upload) naše možganske kapacitete v stroje, se bo hitrost mentalnih procesov povečala vsaj za faktor, ki loči hitrost nevroimpulzov in EM valov, torej vsaj za
milijonkrat. Za toliko se bo pospešilo tudi dojemanje subjektivnega časa, ki ga je guru AI Hans Moravec imenoval »cyberspace«. Čas za podvojitev GDP se bo skrajšal z let na mesece ali tedne. Toda zaradi omejitev, ki jih predstavlja SLT, bodo tudi globalna, integrirana gospodarstva ostala izolirana. Poudariti velja, da bo trgovina potekala verjetno izključno z informacijami, ne pa z materialnimi dobrinami, saj bo za civilizacijo tipa III transmutacija elementov otročje lahka. Trgovalo se bo z novimi idejami, tehnološkimi odkritji, novimi dizajni, novicami. Toda pri SLT bo to skoraj nemogoče tudi za najbližje zvezde (Proxima Centauri), kajti stare novice – niso novice.
STL je po definiciji enosmerni proces. Čeprav je Mars oddaljen le 4 svetlobne minute, bo to takrat (zaradi pospešitve subjektivnega časa za 10*6!) predstavljalo zakasnitev nekaj svetlobnih let: 4,000.000÷60÷24÷365=7,6 let!). Tako postanejo planeti oddaljeni kot so danes zvezde, zvezde pa kot so danes galaksije.
Rešitev je potovanje z
nadsvetlobno hitrostjo (faster-than-light, FLT) Prva naloga vsakega dobrega pisca ZF je – če hoče, da je zaplet zgodbe realističen – iznajti uporabno FLT. Posebna teorija relativnosti (PTR) predstavlja hud izziv za domišljijo piscev ZF, saj prepoveduje ne samo vsako FLT, ampak vsako komuniciranje, hitrejše od svetlobe. Toda že sama splošna teorija relativnosti (STR) nudi eno od rešitev: s približevanjem svetlobni hitrosti (c), se subjektivni čas plovila skrajšuje. PTR so poskušali obiti s tahioni (izključeni zaradi fizikalnih razlogov), kvantnimi nadsvetlobnimi efekti (EPR most, kvantna teleportacija (izključeno iz enakih razlogov), vrtečimi črnimi luknjami (izključeno iz enakih razlogov) .
Rešitev so
prehodne črvine.
Za to, da naredimo črvino, še posebej pa za to, da jo držimo odprto dovolj dolgo, da pride skoznjo makroskopičen objekt, potrebujemo
eksotično materijo. Matt Visser je izračunal, da je negativna energija/pritisk reda velikosti tiste, ki jo potrebujemo za »izdelavo« črne luknje te velikosti, saj je premer ustja (throat) črvine enak Schwarzschildovemu premeru črne luknje. Za izdelavo kroglastega vhoda v črvino s premerom en meter potrebujete negativno maso cca 10*27kg, to je samo tisočkrat manj od mase Sonca (10*30kg)!
To je inženirski podvig, ki fantastično presega naše tehnološke zmožnosti, toda za civilizacijo tipa III je dosegljiv! Procesorska moč naših možganov je ocenjena na 10* 15 - 10*18 bit/s. Nanaoelektronska AI primerljive velikosti bi imela kapaciteto 10*32 – 10*35bit/s!
Pasovna širina črvine je zastrašujoča in znaša nepojmljivih 10*52bits/s x masa(kg), zato se bodo uporabljale pretežno za prenos podatkov! Med izjemami je prenos samih črvin.
Pri visokih relativističnih hitrostih postane pomemben faktor dilatacija časa, ki skrajšuje čas potovanja. Recimo pri konstantnem pospešku 1G (zemeljski pospešek, ko stojimo na Zemlji, 9,8 m/s*2) so relativistične hitrosti dosežene po enem letu. Če predpostavimo vodikov fuzijski motor s potiskom 1G, so izračuni časa potovanj naslednji:
Destinacija Razdalja v svetlobnih letih Trajanje poleta (pri 1G)let
Alpha Centauri 4.3 2.3
središče Rimske ceste 30,000 11
Andromeda Galaxy 2,250,000 15
Najbližja tuja civilizacija? 100 M(ilijonov) 19
rob vidnega Vesolja 10,000 M 24
inflacijski balon? 10*30 70
Misija je ves čas v komunikaciji z domačo bazo skozi črvino. Kolonisti se po zaviranju izkrcajo skozi »hčerinsko« črvino, medtem ko matična črvina nadaljuje potovanje.
K predstavi širjenja vesoljskih kolonij pomaga slika mehurčne komore: delec, ki je skoraj neviden, pušča za sabo mehurčno sled; podobno bo matično vesoljsko plovilo za sabo puščalo sled novoformiranih kolonij. Z velike razdalje je vse skupaj videti kot ogromna rastoča 3-D snežinka z Zemljo v središču. Zunanji kraki snežinke označujejo položaj kolonij.
Lotimo se zdaj
časovnega paradoksa črvin, ki jih z relativističnimi hitrostmi nosijo s sabo vesoljske sonde. Dve uri, ena na ustju črvine na Zemlji, druga na drugem ustju milijone svetlobnih let daleč kažeta vedno
isti čas. To je v nasprotju s STR, ki zahteva, da čas na uri, ki pospešuje (ali je v gravitacijskem polju, kar je isto!), teče počasneje. Kako rešimo ta paradoks? Samo tako, da sklepamo, da je oddaljena ura
premaknjena v času-in-prostoru. Če nam črvina omogoči, da prepotujemo od Alfe Centauri 2016 do Zemlje 2012 in nazaj, potem ni paradoksa, saj ni možno, da bi se vrnili na A.C. prej kot v 4,2 letih, kolikor znaša razdalja do A.C. in prispeli
prej kot smo jo zapustili (paradoks kavzalnosti).
Paradoksi pa se pojavijo, ko črvina poveže A.C. 2019 z Zemljo 2012. Zdaj lahko potujemo skozi črvino od A.C. 2019 do Zemlje 2012 in se vrnemo skozi običajen prostor recimo v 5 letih s SLT in tako prispemo nazaj
še prej kot smo odpotovali. Problemi nastanejo brž ko se ustja črvine gibljejo ena proti drugi, časovni potnik, ki izkusi časovno dilatacijo pa se vrne skozi konvencionalni prostor in prispe na mesto odhoda še preden je odpotoval.
Razne rešitve so bile predlagane kot izhod iz te zagate, vendar nihče ni našel zadovoljive rešitve do
Hawkingove domneve časovne zaščite (Chronological Protection Conjecture, CPC), ki pravi, da
Vesolje ne dovoljuje časovnih potovanj. Matt Visser je 1993 predlagal fizični mehanizem za uresničitev CPC. Poenostavljeno Visser pravi, da ustji črvin, ki bi povzročili časovno razliko
ne smeta biti tako blizu skupaj, da bi povzročili kršitev kavzalnosti. Kvantno mehanski in gravitacijski učinki povzročijo, da se črvini izničita (collaps) ali povzročita medsebojni odboj.
Tako mora ustje ene črvine biti vedno zunaj svetlobnega stožca druge. Časovno potovanje (v preteklost) je tako onemogočeno, toda črvine omogočajo druge strahovito čudne pojave.
Vzemimo potovanje od tu do Andromede s stalnim pospeškom 1G, ki nosi s sabo črvino, z gledišča potnikov te sonde. Ob lansiranju recimo leta 3000 je videti Zemlja skozi črvino enaka tisti, ki jo vidi posadka z vesoljske ladje. Po 15 letih potovanja z 1G plovilo doseže Andromedo. Pogled na Zemljo skozi črvino kaže Zemljo v letu 3015. Toda, če posadka izračuna potovalni čas z uporabo standardne geometrije Minkovskega relativno na nepremičnega opazovalca na Zemlji, se izkaže, da je na Zemlji leto 2,253.001! Iz tega lahko samo zaključimo, da črvina povezuje ne samo zelo oddaljene točke v prostoru, ampak tudi zelo
oddaljene časovne trenutke. V našem primeru Zemljo v trenutku 3015 z Andromedo v letu 2,253.001!
CPC preprečuje kavzalne paradokse.
Ključno je, da časovni okvir (time frame), definiran z ekspanzijo črvin (t.i. imperialni čas)
NE sovpada s kozmološkim časovnim okvirom. Kozmološki časovni okvir definiramo kot prostorsko-časovni okvir, v katerem je povprečna razporeditev materije ozadja nespremenljiva.Ta kozmološki časovni okvir (co-moving frame, inercialni sistem) se širi s Hubblovo širitvijo Vesolja. Čeprav STR zahteva, da so vsi inercialni sistemi relativni, večina astronomov šteje kozmološki inercialni sistem (Schellingov okvir, sevanje ozadja) kot naravni izbor za referenčni okvir.
Črvine, ki smo jih s skoraj svetlobno hitrostjo poslali na Andromedo, prispejo tja v letu 2,253.001 po kozmološkem času, toda v letu 3015 po imperialnem času! Pod predpostavko, da ko je enkrat tehnologija črvin zmojstrena in se civilizacija širi s skoraj svetlobno hitrostjo, površina konstantnega imperialnega časa tvori obrnjeni stožec v kozmološkem prostor-času z Zemljo v konici stožca ( v resnici je to dvodimenzionalni model 3D sfere). Potovanje znotraj tega stožca vas pripelje v fantastično oddaljeno bodočnost v kozmološkem času (2,253.001), ne pa po imperialnem času( 3015).
Imperialni čas je čas v regiji, vsiljen s črvinami, ki jo povezujejo. V tem »imperiju« (ki nima nujno zveze z neko centralno oblastjo) so
ure sinhronizirane, pod pogojem, da so relativno blizu črvine. To omogočajo povezane črvine, ki predstavljajo referenčni okvir, ozadje, ki definira položaj in hitrost. Ker je ta okvir za vse prebivalce imperija
skupen in enak, lahko razvrščajo dogodke v časovnem zaporedju, kot so se zgodili. Vsaki spremembi enkrat definiranega imperialnega časovnega okvira se upira CPC. Če želite storiti to, morate ponovno poseliti črvine po regiji s črvinami, ki potujejo z zelo različnimi hitrostmi od tistih prvotnih.
CPC zahteva, da dve črvini povzročata motnje, če se približata bližje, kot znaša njuna časovna razlika v njunem imperialnem času krat svetlobna hitrost. To pomeni, da se dve črvini s časovno razliko eno leto imperialnega čas ne moreta približati na manj kot eno svetlobno leto, ne da bi bili kataklizmično uničeni.
Ko je enkrat imperialni časovni okvir definiran, ga je vedno težje spremeniti. S porastom števila naseljencev in njihovo ekonomske ekspanzijo, narašča tudi sistem povezanih črvin. Lahko rečemo, da
ekonomska rast rojeva tudi časovno stabilnost.
Opisani sistem omogoča odgovor na ontološka vprašanja o usodi našega Vesolja. Ali se bo pospešeno širilo, kot je ugotovljeno? Kakšno bo v daljni prihodnosti? Je prostorsko zaprto? Pošljite odpravo s pospeškom 1G. Iz tabele spredaj lahko vidite, da lahko znotraj enega samega stoletja imperialnega časa poročate iz skoraj nepojmljivih razdalj
in bodočnosti o usodi našega vesolja. Lahko obiščete rob vidnega vesolja in se vrnete! Toda pozor! To je možno le v
odprtem, praznem nenaseljenem vesolju! Če je le-to zaprto ali naseljeno z Nezemljani, obstoji meja, do katere lahko potujete, preden vam to prepreči CPC.
Z naprednimi nanotehnološkimi z AI opremljenimi sondami je možno kolonizirati našo galaksijo v (kozmološko) kratkem času, recimo v milijonu let, nato pa še našo Lokalno skupino galaksij.
Na podlagi statističnih razmislekov in Fermijevega paradoksa (kje so, če so tam zunaj?) lahko domnevamo, da je razdalja med civilizacijami v vesolju v povprečju 100 milijonov svetlobnih let. Z relativističnimi hitrostmi in s črvinami na krovu lahko vzpostavimo Kontakt z Njimi v nekaj desetletjih
imperialnega časa skoraj ne glede na to, kako daleč so (glej tabelo!).
Toda nobena odprava ne more prodreti v njihov imperialni časovni okvir! Tako naša odprava ne prečka le njihove prostorske, ampak tudi časovne cone. Ko se približujemo domu Nezemljanov, prodiramo vedno globlje v njihovo bodočnost po njihovem imperialnem času; CPC prepoveduje takšna potovanja tako, da uniči črvine, ki poskušajo prodreti znotraj prekrivajočih imperialnih časov.
To postavlja vesoljsko vojskovanje in osvajanje na povsem druge temelje, kot jih gledamo v (slabih) ZF filmih! Ob prvem znaku napada Branilci uničijo svoje črvine v coni napada in se umaknejo s taktiko »požgane zemlje«. Struktura njihovega imperialnega časa favorizira branilce. Napadalci prodrejo globoko v osrčje galaktičnega jedra v nekaj letih njihovega imperialnega časa. »Medtem« se branilci umikajo in enega za drugim zapuščajo naseljene svetove znotraj desettisočletij
svojega_ imperialnega_časa. Vsako svetlobno leto, ki ga napadalci prečkajo, tehnologija in ekonomija branilcev napreduje za eno leto, medtem ko tehnologija napadalcev stagnira. Končno tehnologija, ekonomika in teža številk obrnejo vojno srečo v korist branilcev.
Toda za tako napredne civilizacije (tipa III) je to malo verjeten scenarij; bolj realističen je, da se ob kontaktu dogovorijo za »nevtralno cono«, kjer se vpliv črvin ne prekriva.
Imperialni časi se zlivajo, ko se zlivajo imperiji. Ure v enem se sinhronizirajo z urami v drugem. V začetnem stadiju izgradnje sistema črvin mora potnik prečkati
nevtralno cono, ko potuje iz enega imperija v drugega. Ko pa se črvine izmenjajo, je možno direktno potovanje. Imperialna časovna okvirja se zlijeta v enega in tvorita dvojna stožca. Če se je imperij Nezemljanov pričel širiti prej (po kozmološkem času), pomeni potovanje k njim v bistvu potovanje v preteklost v ero kozmološkega časa, ki predhodi naši sedanjosti.
Ob tempu ekspanzije, o katerem je govora, kmalu pridemo do situacije, ko povprečno število civilizacij, s katerimi je ta civilizacija v direktnem stiku, doseže približno tri. V našem scenariju 1G odprav je ta točka dosežena v roku 4-5 mesecev po prvem stiku, se pravi po 20 letih ekspedicij.
Po Stiku so se zlili vsi lokalni imperialni časi in tvorijo
univerzalni čas ali opno simultanosti (simultaneity surface). Na zelo velikem merilu sovpada površina univerzalnega časa s kozmološkim povprečjem. Na malem merilu (reda velikosti milijard svetlobnih let) univerzalni čas kaže stožčaste, luknjam podobne vdolbine, ki označujejo mesto nastanka vsake od civilizacij in njen časovni odtis na okoliški prostorsko-časovni topologiji
pred zlitjem s sosednjimi conami. Takšen je pogled nas subjektivnih opazovalcev. S tališča nekega bodočega »cybermind«-a pa so točke rojstva civilizacij videti kot
konice_stožcev v kozmološkem časovnem površju, relativno glede na ravno površino univerzalne časovne površine. Univerzalni čas so bo pretežno uporabljal za razgovore o življenju, zgodovini, politiki, itd.
Če ste pazljivo spremljali naracijo, ste verjetno zapazili izredno
podobnost med univerzalnim časom in Newtonovim absolutnim časom. Univerzalni časovni okvir, definiran s črvinami,
je produkt civilizacij v Vesolju, je dosti bolj zadovoljivo stanje stvari, kot pa moderna znanstvena paradigma, ki jo oblikuje STR.
Po verjetnostnem računu bo približno polovica civilizacij, ki jih bomo srečali, po kozmološkem časovnem okviru obstajala že milijone ali celo milijarde let. Dostop do njihovih imperialnih časovnih con bo omogočil našim astronomom opazovanje in razlago širjenja vesolja v daljni preteklosti (čeprav vedno bolj oddaljeni od nas v Prostoru kot znaša kozmološki čas!). Pojav prvih tehnoloških civilizacij v vesolju je zadnja časovna meja, preko katere ne moremo potovati v preteklost v kozmološkem času.
Kozmološke teorije, razvite zadnjih 10-20 let, se nagibajo k ugotovitvi, da je naše vidno Vesolje le
infinitezimalen drobec v večjem postinflatornem vesoljskem balonu, ki se razteza preko 10*30 svetlobnih let in je videti približno enako povsod.
Če ne bomo vzpostavili Stika, ne bomo mogli nikoli direktno opazovati inflacijskih balonov v multiversu, kajti ta območja se bodo drastično spremenila v stoletju ali dveh imperialnega časa (>10*30 let kozmološkega časa), kolikor je potrebno, da jih dosežemo.
Če so civilizacije razsute po vesolju na cca vsakih 100 milijonov svetlobnih let, je v vesolju s premerom 10*30 svetlobnih let še vedno
10*60 matičnih kultur Nezemljanov. Zelo malo je verjetno, da bi kdo kadarkoli s kakršnimikoli pripomočki katalogiziral 10*60 civilizacij. Morali se bomo vrniti v srednji vek, obkroženi z legendami o mitskih in fantastičnih bitjih. Izdelava enotne univerzalne karte ali potovalnega priročnika bo nemogoča. Kulturni šok ob soočenju z vsemi temi podatki nas bo verjetno zaposloval za nič kaj dosti manj kot za - večnost…
Izhod leži v izdelavi »otroških vesolij« (basement universes), kajti
obvladovanje tehnologije izdelave črvin predpostavlja obvladovanje tehnologije izdelave otroških vesolij.
Ker je količina fizičnega prostora na civilizacijo verjetno omejena na cca 10*24 kubičnih svetlobnih let, bo na koncu prostor postal omejena dobrina. Skozi črvine ga bomo našli v novih otroških vesoljih, narejenih v kleti civilizacije tipa III.
Naslednji omejitveni faktor pri neskončnem širjenju v evklidskem prostoru je
količina informacij na volumen prostora. Bekensteinova meja zahteva, da če želimo zagotoviti neomejen prostor za shranjevanje informacij, se mora sistem širiti vedno bolj razredčeno in delovati vedno počasneje s tendenco proti nič, ali pa se zrušiti v črno luknjo. Takšne meje s produkcijo otroških vesolij ni.