Je zou met deze verbazingwekkende technologie berichten naar je vroegere zelf kunnen sturen, zeggen wetenschappers.

Albert Einstein introduceerde in 1907 een gedachte-experiment dat, zoals typisch voor Einstein, meer dan een eeuw later nog steeds veel stof doet opwaaien. Daarin stelde hij een technologie voor, de tachyonische anti-telefoon, waarmee berichten sneller dan het licht naar het verleden konden worden verzonden.

Als deze technologie daadwerkelijk zou werken, zou het tot bizarre paradoxen leiden en het zelfs mogelijk maken om je daden uit het verleden te herschrijven. Maar er is een probleem: we zijn nog steeds op zoek naar tachyonen – de hypothetische, sneller-dan-lichtdeeltjes die ten grondslag zouden liggen aan de tachyonische anti-telefoon. Dat betekent echter niet dat we onze dromen over tijdreizen moeten opgeven ; het gedachte-experiment helpt ons nog steeds de grenzen van de natuurkunde te begrijpen – en het zou onze kennis over de werking van het universum volledig kunnen herschrijven.

Wachten op een supernova
In de speciale relativiteitstheorie toonde Einstein aan dat elektronen en andere deeltjes die langzamer bewegen dan de lichtsnelheid nooit sneller kunnen worden gebracht dan de lichtsnelheid, legt Robert Ehrlich , PhD, emeritus hoogleraar natuurkunde aan de George Mason University, die onderzoek doet naar tachyonen, uit.

“De reden is dat [versnelling] een oneindige hoeveelheid energie zou vergen,” zegt Ehrlich. “Maar Einstein sloot specifiek niet uit dat er deeltjes bestaan ​​die altijd sneller dan het licht gaan. Dat is de crux.”

Er is één fundamenteel deeltje waarvan de massa moeilijk te bepalen is en dat, afhankelijk van die massa, mogelijk sneller dan het licht kan reizen, voegt Ehrlich eraan toe. Het heet een neutrino, een neutraal geladen deeltje dat door sterren wordt geproduceerd. In 2011 deed een alom ontkracht experimentresultaat sommige leden van de natuurkundegemeenschap even denken dat ze deeltjes hadden waargenomen die sneller dan het licht reisden, hoewel de bevindingen sindsdien algemeen zijn weerlegd. Maar er zou een andere manier kunnen zijn om dergelijke deeltjes te vinden.

Ehrlich is de auteur van een artikel dat is gepubliceerd op de preprintserver Arxiv. Daarin gebruikt hij een nabije supernova die in 1987 explodeerde, SN 1987 genaamd, om de massa’s van de tijdens de gebeurtenis waargenomen neutrino’s beter te kunnen bepalen. Hij heeft het artikel momenteel ter beoordeling voorgelegd aan vakgenoten. Het onderzoek maakt deel uit van een groter geheel van Ehrlichs werk over “superluminale” of sneller-dan-licht neutrino’s , een onderwerp dat theoretisch van aard is, maar voor hem wetenschappelijk zeer interessant.

“Als een supernova zijn neutrino’s in een zeer, zeer korte uitbarsting uitstoot, dan vertelt de verandering in aankomsttijd van [verschillende] neutrino’s ons iets over de neutrinomassa,” zegt Ehrlich. Veertig jaar geleden observeerden drie detectoren neutrino’s afkomstig van de supernova in de seconden na de explosie, maar een vierde, kleinere detector pikte een korte uitbarsting van vijf neutrino’s op ongeveer vijf uur daarvoor.

Opmerkelijk is dat deze vierde detector zich onder de Mont Blanc in de Alpen bevond, waardoor deze volgens Ehrlich beter afgeschermd was van achtergrondstraling (of interferentie) dan de andere drie gebruikte detectoren. Ehrlich waarschuwt echter dat de meeste natuurkundigen niet geloven dat de neutrino’s in een korte tijd worden uitgezonden, zelfs niet bij SN 1987. Hij erkent ook dat de meeste andere natuurkundigen van mening zijn dat de detectie bij de Mont Blanc er niets mee te maken had. Als zou blijken dat de neutrino’s wel verband hielden met de supernova, zouden ze kunnen helpen de massa te bepalen, maar er zijn ook andere verklaringen voor de neutrino’s, zoals dat de supernova twee keer een explosie heeft veroorzaakt, erkent hij.

SN 1987 explodeerde op slechts zo’n 168.000 lichtjaar van de aarde. Dat is ver weg voor ons, maar in kosmische termen is het dichtbij: de explosie vond plaats in een van de dichtstbijzijnde sterrenstelsels, de Grote Magelhaanse Wolk. Ehrlich zegt dat het ideaal zou zijn als er nog een supernova in de buurt zou plaatsvinden om de resultaten te bevestigen. Maar er is een probleem: dit soort explosies zo dichtbij de aarde vinden gemiddeld slechts twee keer per eeuw plaats. Als alternatief, zegt hij, is het mogelijk voor natuurkundigen om de massa van een neutrino op aarde te meten, en dat is precies wat het KATRIN-experiment in Duitsland probeert te doen.

Je grootvader vermoorden

Tachyonen zijn op zichzelf al een lastig onderwerp, maar het is nog moeilijker om je een apparaat voor te stellen dat met het verleden kan communiceren. Desondanks is het een onderwerp dat nauw verwant is aan het onderzoek van Barak Shoshany , PhD, universitair docent natuurkunde aan de Brock University in Canada. Sinds 2019 heeft hij zich grotendeels gericht op tijdreizen en sneller-dan-leven-reizen. Shoshany is met name geïnteresseerd in het begrip causaliteit – bijvoorbeeld wat er zou gebeuren als we theoretisch een bericht terug in de tijd zouden kunnen sturen.

Shoshany legt uit dat het grootste deel van zijn door vakgenoten beoordeelde werk op dit gebied fungeert als een reeks gedachte-experimenten om de grenzen van de natuurkunde te testen. “Geen van deze experimenten bespreekt iets dat in ons universum zou kunnen bestaan ​​op basis van de huidige natuurkundige wetten”, zegt hij. “Het idee is echter dat we door deze modellen te onderzoeken de beperkingen van de huidige theorieën kunnen leren kennen en tijd en causaliteit beter kunnen begrijpen, zelfs als de modellen zelf onrealistisch zijn.”

Advertentie – Lees hieronder verder
In het dagelijks leven werkt causaliteit als volgt: een gebeurtenis heeft een effect, zoals het omstoten van een glas van een tafel, het zien vallen en vervolgens in stukken breken. Maar – zoals alle goede tijdreisfilms laten zien – het tarten van onze lineaire tijdlijn zet causaliteit volledig op zijn kop.

Meer tijdverhalen

Kan het bewustzijn door de tijd reizen?

Deze eigenschap helpt sommige mensen om tijd te ‘zien’.

Je hersenen kunnen de tijd rekken.
Een vaak aangehaald voorbeeld van causaliteitsproblemen is het theoretische scenario waarin iemand door middel van tijdreizen naar het verleden reist om zijn of haar eigen ouders of grootouders te vermoorden, waardoor het voor de moordenaar onmogelijk wordt om überhaupt geboren te worden. Deze situatie staat bekend als een paradox: een probleem waarbij twee dingen die niet tegelijkertijd waar kunnen zijn (het bestaan ​​van de moordenaar of niet), wél tegelijkertijd bestaan.

Waar wordt de “tachyonische anti-telefoon” dan paradoxaal? Het is een apparaat dat de natuurwetten lijkt te schenden, aangezien communicatie niet sneller kan gaan dan het licht volgens Einsteins speciale relativiteitstheorie, die verklaart hoe ruimte en tijd worden beheerst en hoe ze zich tot elkaar verhouden. In een reeks lezingen die in 2019 in SciPost Physics Lectures Notes werden gepubliceerd , onderzocht Shoshany wat er zou gebeuren als je zou proberen een bericht naar het verleden te sturen met een soortgelijk apparaat.

“Stel, je kunt een bericht versturen van 2027 naar 2026,” zegt Shoshany. “Je besluit het volgende experiment uit te voeren: als je in 2026 een bericht ontvangt, verstuur je er geen in 2027, en als je in 2026 geen bericht ontvangt, verstuur je er wel een in 2027. Omdat het bericht dat je in 2027 verstuurt hetzelfde is als het bericht dat je in 2026 ontvangt, is dit duidelijk een paradox; het bericht is alleen verzonden als het niet verzonden is.”

Hoewel het vermogen om contact te maken met het verleden praktische implicaties lijkt te hebben, is het bestaan ​​van de deeltjes waarop ze gebaseerd zijn – tachyonen – nog niet bewezen. Daardoor heeft het momenteel geen effect op ons leven, aldus Shoshany. Zo is er bijvoorbeeld geen manier te voorzien om betere communicatiemiddelen te ontwikkelen met behulp van de tot nu toe niet-bestaande tachyonen.

Het zou een zeer hoge bewijslast vergen om tachyonen als echte deeltjes te accepteren, voegt Shoshany eraan toe. “Deze deeltjes zijn verboden door de kwantumveldentheorie, een van de fundamentele theorieën van de moderne natuurkunde, en dat is experimenteel met extreem hoge precisie bevestigd”, zegt hij. “Tachyonen zijn nog nooit in een experiment waargenomen. Als ze al bestaan, zouden we onze huidige natuurkundige theorieën moeten herschrijven – of op zijn minst aanzienlijk moeten aanpassen – maar er is geen reden om aan te nemen dat ze bestaan.”

Voorlopig lijken tachyonen en tachyonische anti-telefoons slechts gedachte-experimenten te zijn, maar wetenschappers blijven ze bestuderen om de grenzen van de natuurkunde op te zoeken. Hoewel je zo’n apparaat waarschijnlijk niet zult gebruiken om met het verleden te communiceren, is het toch leuk om je voor te stellen hoe je de grenzen van de tijd zou kunnen trotseren. Tenminste, zolang je jezelf niet per ongeluk uit de tijdlijn wist.

Bron