Att resa i tiden kan låta som en fantasifull resa, men vissa fysiker tror att det verkligen är möjligt. BBC Horizon har tittat på några av de mest lovande idéerna för att göra detta science fiction-ämne till verklighet.
Ron Mallett har en dröm: han vill resa i tiden.
Detta är inte bara fantasi – Mallett är en respekterad fysikprofessor.
”Jag ser mig själv som en vanlig person med en passion, och min passion är möjligheten att resa i tiden”, säger han.
Professorn Mallett har velat bygga en tidsmaskin under större delen av sitt liv. Hans passion, förklarar han, kan spåras till en tragisk händelse tidigt i hans liv.
Rons far, en storrökare, dog av en hjärtattack vid 33 års ålder – när professor Mallett bara var 10 år gammal. Ron var förkrossad och drog sig tillbaka till sina böcker.
”Ett år efter det, när jag var 11 år, stötte jag på den bok som förändrade allt för mig. Det var The Time Machine av HG Wells”, berättade fysikern från University of Connecticut för BBC:s program Horizon.
”Omslaget fångade min uppmärksamhet, men det var när jag läste insidan och det stod: Vetenskapliga människor vet mycket väl att tid bara är ett slags rum och att vi kan röra oss framåt och bakåt i tiden, precis som vi kan… i rymden”.
”När jag läste det sa jag: ’Det här är underbart!'”
Professor Mallett förklarar: ”Om jag kunde bygga en tidsmaskin skulle jag kunna åka tillbaka till det förflutna och träffa min far igen och kanske rädda hans liv och förändra allting.”
Tidsresor kan låta långsökt, men forskare utforskar redan flera av naturens mysterier som en dag kan leda till att Rons dröm uppfylls.
Albert Einstein trodde att rummets tre dimensioner var kopplade till tiden – som fungerar som en fjärde dimension. Han kallade detta system för rymdtid, och det är den modell av universum som vi använder idag.
Men Einstein trodde också att det var möjligt att vika rumtiden och på så sätt skapa en genväg mellan två avlägsna platser. Detta fenomen kallas maskhål och kan visualiseras som en tunnel med två öppningar som var och en kommer ut på olika punkter i rumtiden.
Maskhål kan existera naturligt i kosmos; forskare i Ryssland försöker faktiskt använda radioteleskop för att upptäcka dem. Men att använda maskhål för tidsresor kommer inte att vara okomplicerat.
- ”Sir David Attenborough”-skeppet är redo för ett stort plask
- ”Monsterberget”: Vad hände sedan?
- Revolution i tekniken för att upptäcka skalv
De närmaste maskhålen kan vara många ljusår bort. Och även om du skulle kunna ta dig till dem och sedan överleva resan genom dem finns det ingen garanti för var du skulle hamna.
Men vissa fysiker har spekulerat i att vi kanske skulle kunna trolla fram skräddarsydda maskhål någon gång i framtiden – även om vi i dagsläget inte har någon aning om hur.
Fysiken förutspår också att maskhålen skulle ha en vana av att kollapsa, vilket skulle krossa vad som än befinner sig i dem. Om en tidsmaskin någonsin ska kunna utnyttja dem måste vi hitta ett sätt att stoppa denna obekväma egenskap.
Det mystiska fenomenet mörk energi kan vara en lösning. På 1990-talet upptäckte astronomer att universums expansion accelererade i stället för att avta som man hade kunnat förvänta sig.
”Något där ute har en ”antigravitationseffekt” – det trycker snarare än drar. Vi vet inte vad det är, men det utgör större delen av universum. Vi kallar det mörk energi”, säger professor Tamara Davis, kosmolog vid University of Queensland i Australien.
Ett maskhål fungerar bara för tidsresor om dess ”mun” kan hållas öppen tillräckligt länge för att något ska kunna resa igenom det. Det kräver något som kallas negativ energi, som egentligen inte existerar i den vanliga världen.
Men den mörka energin som genomsyrar kosmos passar in – om vi kan ta reda på vad det är, kan vi kanske öppna ett maskhål tillräckligt länge för att gå in i ena änden och ut i den andra.
”Vi vet inte om vi kan skapa ett maskhål, om det tekniskt sett ligger inom våra möjligheter… Men vem vet vad en framtida mänsklig civilisation kommer att kunna göra”, säger professor Davis.
”Tekniken har utvecklats så snabbt att själva rummet och tiden kanske är något som kan komma under vår kontroll.”
Wormholes existerar i den mer spekulativa delen av fysiken och erbjuder ett sätt att resa i tiden. Men Ron Mallett har en annan.
Han har utarbetat planer för en riktig tidsmaskin, och hans koncept inspirerades av en bok som han läste när han var 12 år gammal om Albert Einsteins ekvationer.
Professorn Mallett har byggt en bordsapparat som illustrerar principer som han tror skulle kunna användas för att bygga en riktig, fungerande tidsmaskin. Först används lasrar för att generera en cirkulerande ljusstråle. Utrymmet inuti denna ”ringlaser” ska bli vridet, ”som att röra om i en kopp kaffe”, förklarar professorn från University of Connecticut.
Då rymd och tid är intimt sammankopplade bör en förvrängning av rymden också förvränga tiden. Professor Malletts teoretiska arbete har visat att det borde vara möjligt att ändra den normalt linjära tidslinje som vi alla lever i, om man ger tillräcklig laserintensitet i ett tillräckligt litet utrymme.
”Om utrymmet förvrängs tillräckligt kraftigt kommer den linjära tidslinjen att förvrängas till en slinga. Om tiden plötsligt vrids till en slinga kan vi resa in i det förflutna”, säger Ron Mallett.
För att få det att fungera skulle konceptet dock kräva enorma mängder kraft och ett sätt att krympa allting till en mikroskopisk skala.
Men när vi väl har en tidsmaskin kommer det att krävas en detaljerad förståelse av själva tiden för att använda den på ett framgångsrikt sätt.
Den allmänt accepterade uppfattningen är att universum är ett oföränderligt ”block” av rumtid; denna idé kommer direkt från Einsteins ekvationer.
”Det viktiga med modellen är idén att det förflutna, nuet och framtiden alla är lika verkliga. Man kan alltså tänka sig att allt som någonsin har existerat, existerar eller kommer att existera på något sätt finns där ute i rumtiden”, säger Kristie Miller, föreståndare för Centre for Time vid University of Sydney i Australien.
”Dinosaurierna finns där ute någonstans i det förflutna och gör dinosaurieprylar, vi är alla här nu och hela framtiden finns också där ute någonstans i rumtiden.”
Ett sätt att visualisera blockmodellen är att tänka sig att andra platser i tiden är som andra platser i rymden: ”Vi befinner oss här i Sydney, men det finns andra människor som befinner sig i Singapore och London. Dessa platser är helt verkliga, det är bara det att vi inte befinner oss på dem”, säger Miller.
Detta är goda nyheter för den som vill resa i tiden, eftersom det tyder på att det inte finns något som hindrar oss från att byta ut den plats där vi befinner oss nu mot en annan plats och tid.
Men viktigare är att det också innebär att det förflutna, nuet och framtiden redan är skrivna, så om vi skulle resa tillbaka i tiden skulle vi inte kunna ändra det. För att ta ett ofta citerat exempel skulle vi inte kunna döda någons mor- eller farförälder så att deras ättling upphör att existera i framtiden.
Blockmodellen behandlar vårt vardagliga tidsbegrepp som en illusion, ett sätt för människan att rationalisera verkligheten. Men professor Lee Smolin från Perimeter Institute i Waterloo, Kanada, håller inte med. Han anser att tidens gång är ett verkligt och grundläggande fenomen.
”Tidsresor är förmodligen omöjliga”, säger han. ”Om det som är verkligt är det nuvarande ögonblicket och det förflutna bara är verkligt i den meningen att det finns minnen och register över det i nuet, och om framtiden fortfarande existerar… finns det ingenstans att ta vägen.”
Hans kollega professor Neil Turok, chef för Perimeter Institute, tror att kvantfysikens märkliga värld skulle kunna vara avgörande för att besvara den här frågan.
Detta område av fysiken uppstår i mycket små skalor, där den klassiska fysikens regler som vi lärt oss om i våra läroböcker i skolan bryts samman. I kvantvärlden kan det till exempel vara möjligt för en partikel att befinna sig på många ställen samtidigt.
”Jag tror att det står klart för mig att det finns en viss sannolikhet för att vi går bakåt i tiden”, säger han. ”Inom kvantfysiken är ingenting omöjligt – partiklar reser genom väggar!”
Prof Turok förklarar att tidsresor förblir ett avlägset hopp eftersom ”ingen egentligen har någon rimlig idé om hur man kan gå bakåt i tiden just nu”. Men han tillägger: ”Man ska aldrig säga aldrig, för någon smart person kommer att komma och berätta hur man bryter mot regeln.”
Horisont: Hur man bygger en tidsmaskin sändes på BBC Two tisdagen den 10 juli och finns nu tillgänglig på BBC iPlayer.