Reizen in de tijd lijkt misschien een illusie, maar sommige natuurkundigen denken dat het echt mogelijk is. BBC Horizon bekeek enkele van de meest veelbelovende ideeën om dit sciencefictionmodel werkelijkheid te laten worden.
Ron Mallett heeft een droom: hij wil in de tijd reizen.
Dit is niet louter fantasie – Mallett is een gerespecteerd hoogleraar in de natuurkunde.
“Ik zie mezelf als een gewoon mens met een passie, en mijn passie is de mogelijkheid van tijdreizen,” zegt hij.
Prof Mallett wil al bijna zijn hele leven een tijdmachine bouwen. Zijn passie, zo legt hij uit, is terug te voeren op een tragische gebeurtenis vroeg in zijn leven.
Rons vader, een zware roker, stierf op 33-jarige leeftijd aan een hartaanval – toen Prof Mallett nog maar 10 jaar oud was. Ron was er kapot van en trok zich terug in zijn boeken.
“Een jaar daarna, toen ik 11 was, kwam ik het boek tegen dat alles voor me veranderde. Dat was The Time Machine, van HG Wells,” vertelde de natuurkundige van de University of Connecticut aan het BBC-programma Horizon.
“De cover trok mijn aandacht, maar het was toen ik de binnenkant las, en er stond: ‘Wetenschappers weten heel goed dat tijd gewoon een soort ruimte is en dat we vooruit en achteruit kunnen gaan in de tijd, net zoals we dat kunnen… in de ruimte’.
“Toen ik dat las, zei ik: ‘Dit is geweldig!’.”
Prof Mallett legt uit: “Als ik een tijdmachine kon bouwen, dan kon ik teruggaan naar het verleden en mijn vader weer zien en misschien zijn leven redden en alles veranderen.”
Tijdreizen klinkt misschien vergezocht, maar wetenschappers onderzoeken nu al verschillende mysteries van de natuur waardoor Rons droom ooit in vervulling zou kunnen gaan.
Albert Einstein dacht dat de drie dimensies van de ruimte verbonden waren met de tijd – die als een vierde dimensie fungeert. Hij noemde dit systeem ruimtetijd, en het is het model van het heelal dat we vandaag de dag gebruiken.
Maar Einstein dacht ook dat het mogelijk was de ruimte-tijd te vouwen, waardoor een kortere weg ontstaat tussen twee ver van elkaar verwijderde plaatsen. Dit verschijnsel wordt een wormgat genoemd en kan worden voorgesteld als een tunnel met twee openingen, die elk op een ander punt in de ruimtetijd uitkomen.
Wormgaten kunnen van nature in de kosmos bestaan; wetenschappers in Rusland proberen ze zelfs met radiotelescopen te detecteren. Maar het gebruik van wormgaten voor tijdreizen zal niet eenvoudig zijn.
- ‘Sir David Attenborough’ schip klaar voor grote plons
- De ‘monster’ berg: Wat gebeurde er toen?
- Revolution in quake detection technology
De dichtstbijzijnde wormgaten kunnen vele lichtjaren weg zijn. En zelfs als je ze zou kunnen bereiken en de reis er doorheen zou kunnen overleven, is er geen garantie waar je terecht zou komen.
Maar sommige natuurkundigen hebben gespeculeerd dat we in de toekomst misschien op maat gemaakte wormgaten tevoorschijn kunnen toveren – hoewel we op dit moment geen idee hebben hoe.
De natuurkunde voorspelt ook dat wormgaten de gewoonte hebben in te storten, waardoor alles wat zich erin bevindt wordt verpletterd. Als we ooit een tijdmachine willen gebruiken, moeten we een manier vinden om dit ongemak te stoppen.
Het mysterieuze verschijnsel van donkere energie zou een oplossing kunnen bieden. In de jaren negentig ontdekten astronomen dat het heelal sneller uitdijde, in plaats van langzamer, zoals te verwachten was.
“Iets daarbuiten heeft een ‘anti-zwaartekracht’ effect – het duwt in plaats van dat het trekt. We weten niet wat dat is, maar het maakt het grootste deel van het heelal uit. We noemen het donkere energie,” zegt prof. Tamara Davis, kosmoloog aan de Universiteit van Queensland in Australië.
Een wormgat werkt alleen voor tijdreizen als de “mond” ervan lang genoeg open kan worden gehouden om er iets doorheen te laten reizen. Dat vereist iets dat negatieve energie wordt genoemd, en dat bestaat niet echt in de alledaagse wereld.
Maar de donkere energie die de kosmos doordringt, past wel in het plaatje – als we erachter kunnen komen wat het is, kunnen we misschien een wormgat lang genoeg openhouden om er aan de ene kant in en aan de andere kant weer uit te gaan.
“We weten niet of we een wormgat kunnen maken, of dat technisch gezien binnen onze mogelijkheden ligt… Maar wie weet waar een toekomstige menselijke beschaving toe in staat zal zijn,” zegt professor Davis.
De technologie heeft zich zo snel ontwikkeld dat we misschien zelf de ruimte en de tijd in handen kunnen krijgen.
Wormgaten behoren tot de meer speculatieve kant van de natuurkunde en bieden één mogelijkheid tot reizen in de tijd. Maar Ron Mallett heeft een andere.
Hij heeft plannen voor een echte tijdmachine, en zijn concept is geïnspireerd op een boek dat hij op 12-jarige leeftijd las over de vergelijkingen van Albert Einstein.
Prof Mallett heeft een tafelmodel gebouwd dat principes illustreert die volgens hem kunnen worden gebruikt om een echte, werkende tijdmachine te bouwen. Allereerst wordt er gebruik gemaakt van lasers om een circulerende lichtstraal op te wekken. De ruimte binnen deze “ringlaser” moet gedraaid worden, “zoals het roeren in een kop koffie”, legt de professor van de Universiteit van Connecticut uit.
Omdat ruimte en tijd nauw met elkaar verbonden zijn, zou het kromtrekken van de ruimte ook de tijd moeten kromtrekken. Uit het theoretische werk van professor Mallett is gebleken dat het met voldoende laserintensiteit in een kleine ruimte mogelijk moet zijn om de normaal gesproken lineaire tijdlijn die we allemaal bewonen, te veranderen.
“Als de ruimte sterk genoeg wordt verdraaid, zal deze lineaire tijdlijn in een lus worden gedraaid. Als de tijd plotseling in een lus wordt gedraaid, krijgen we de mogelijkheid om naar het verleden te reizen,” zegt Ron Mallett.
Hoewel, om het concept te laten werken zijn enorme hoeveelheden energie nodig en een manier om alles tot een microscopisch kleine schaal te verkleinen.
Maar als we eenmaal een tijdmachine hebben, vereist het gebruik ervan een gedetailleerd begrip van de tijd zelf.
De algemeen aanvaarde opvatting is dat het heelal een onveranderlijk “blok” van ruimte-tijd is; dit idee vloeit rechtstreeks voort uit de vergelijkingen van Einstein.
“Wat belangrijk is aan het model is het idee dat het verleden, het heden en de toekomst allemaal even reëel zijn. Je kunt dus alles wat ooit heeft bestaan, nu bestaat of in de toekomst zal bestaan, op de een of andere manier allemaal in de ruimte-tijd zien”, zegt dr. Kristie Miller, directeur van het Centrum voor Tijd aan de Universiteit van Sydney, Australië.
“De dinosaurussen zijn daar ergens in het verleden dinosaurusdingen aan het doen, wij zijn nu allemaal hier en de hele toekomst is daar ook ergens in de ruimte-tijd.”
Een manier om het blokmodel te visualiseren is te denken aan andere plaatsen in de tijd als andere plaatsen in de ruimte: “Wij zijn hier in Sydney, maar er zijn andere mensen in Singapore en Londen. Die plaatsen zijn volkomen reëel, alleen zijn wij er niet”, zegt dr. Miller.
Dit is goed nieuws voor de tijdreiziger in spe, want het suggereert dat niets ons ervan kan weerhouden de plaats waar we nu zijn te verruilen voor een andere plaats en tijd.
Maar, en dat is belangrijk, het betekent ook dat het verleden, het heden en de toekomst al geschreven zijn, dus als we terug in de tijd zouden reizen, zouden we niet in staat zijn om die te veranderen. Om een veel geciteerd voorbeeld te nemen: we zouden niet in staat moeten zijn iemands grootouder te doden, zodat diens nakomeling in de toekomst niet meer zal bestaan.
Het blokmodel behandelt ons alledaagse concept van tijd als een illusie, een manier waarop mensen de werkelijkheid rationaliseren. Maar professor Lee Smolin van het Perimeter Instituut in Waterloo, Canada, is het daar niet mee eens. Hij is van mening dat het verstrijken van de tijd een reëel en fundamenteel verschijnsel is.
“Tijdreizen is waarschijnlijk onmogelijk,” zegt hij. “
Als het huidige moment echt is en het verleden alleen echt is in de zin dat er herinneringen en verslagen van zijn in het heden, en de toekomst nog moet bestaan… dan kun je nergens heen.”
Zijn collega prof. Neil Turok, directeur van het Perimeter Instituut, denkt dat de vreemde wereld van de kwantumfysica cruciaal zou kunnen zijn voor het beantwoorden van deze vraag.
Dit gebied van de natuurkunde ontstaat op zeer kleine schalen, waar de regels van de klassieke natuurkunde die we in onze schoolboeken leerden kennen, niet meer gelden. In de kwantumwereld is het bijvoorbeeld mogelijk dat een deeltje op veel plaatsen tegelijk kan zijn.
“Ik denk dat het duidelijk is dat er een kans is dat we teruggaan in de tijd,” zegt hij. “In de kwantumfysica is niets onmogelijk – deeltjes reizen door muren!”
Prof Turok legt uit dat tijdreizen een verre hoop blijft omdat “niemand op dit moment een plausibel idee heeft over hoe je terug in de tijd kunt gaan”. Maar hij voegt eraan toe: “Je moet nooit nooit zeggen, want er komt wel een slimmerik die je vertelt hoe je de regel kunt breken.”
Horizon: How To Build a Time Machine werd op dinsdag 10 juli uitgezonden op BBC Two en is nu beschikbaar op de BBC iPlayer.