Amerikansk fysiker vil skabe en spiral til fortiden

Sådan skildrer Ronald Mallett selv i sin bog “Time Traveler” den skelsættende dag, hvor han for første gang indviede andre teoretiske fysikere i de tanker og teorier, han havde viet sit liv til.

Ved symposiet på Howard University den 25. juni 2002 fremlagde han sine løsninger på en række af de såkaldte feltligninger, som er centrale i Einsteins relativitetsteorier.

Og ikke mindst fortalte han om, at løsningerne beviste, at det er muligt at bygge en tidsmaskine – ikke bare i teorien, men med teknologi, som bliver tilgængelig i løbet af det 21. århundrede.

Malletts idé bygger på en række egenskaber ved lys, som relativitetsteorierne har afdækket.

Ved at lade lys cirkulere i en ring mener Mallett, det er muligt at vride rummet og tiden og skabe såkaldte lukkede tidsringe, der gør det muligt at forlade nutiden og rejse tilbage til fortiden.

Dermed har Mallett måske fundet løsningen på et problem, han har tumlet med, siden en tragisk begivenhed brat forandrede hans liv, da han var ti.

Og nu, 65 år efter, er han klar til at bygge den første prototype, der skal bevise princippet i hans tidsmaskine.

En maskine kan overvinde døden

Ronald var lige faldet i søvn, da hans far døde af et hjerteanfald. Det havde været en lang dag, hvor forældrene havde venner på besøg til middag og drinks.

Den 22. maj 1955 var deres 11-års bryllupsdag, så der var noget at fejre. Nu blev datoen i stedet en helt anden mærkedag for Ronald. Som den ældste i søskendeflokken så han op til sin far og betragtede ham som både idol og rollemodel, og tabet af ham i så ung en alder var ubærligt:

“Min fars død betød enden på mit univers. Den knuste mig. Efter hans begravelse var jeg ligeglad med, om jeg levede eller døde.”

Interessen for teknik og læsning hjalp Mallett videre. Året efter farens død åbnede en bog hans øjne for, hvad der skulle blive missionen med hans liv.

I en kiosk så han forsiden af en tegneserie med titlen “Tidsmaskinen”, en populær version af H.G. Wells’ science fiction-roman med samme titel. Han greb hæftet, bladrede op på første side og læste de første sætninger:

“Videnskabsfolk ved, at tid bare er en slags rum. Vi kan bevæge os frem og tilbage i tiden, ligesom vi kan bevæge os frem og tilbage i rummet.”

Sætningerne ætsede sig ind i hjernen på den unge Mallett, som med det samme indså perspektiverne. Hvis han kunne bygge en tidsmaskine, ville han rejse tilbage i tiden og gense sin far.

I de følgende år blev det klart for ham, at der kun var én vej, hvis drømmen skulle blive til virkelighed: Han måtte blive fysiker.

Sorte huller får tiden til at gå i stå

Mallett begyndte på fysikstudiet i 1968, og her fik han dybere kendskab til Einsteins teorier, og hvad de betyder for tidsrejser.

Den specielle relativitetsteori, som Einstein udgav i 1905, åbner mulighed for at rejse ind i fremtiden. Teorien siger, at tiden går langsommere for et objekt, som bevæger sig.

Jo hurtigere bevægelsen er, desto langsommere går tiden. En mand, der rejser til en stjerne 25 lysår fra Jorden og tilbage igen med en hastighed i nærheden af lysets, vil opleve, at rejsen tager ti år.

Men når han vender hjem, er der gået 50 år på Jorden, så set fra hans perspektiv er han rejst 40 år ind i fremtiden.

Den tidsforsinkelse, som teorien beskrev – og som forsøg senere har bekræftet – fascinerede den unge fysikstuderende, men der var en alvorlig hage: Den åbnede kun mulighed for tidsrejser til fremtiden.

For at gøre sig håb om at gense sin far måtte Mallett i stedet sætte sin lid til Einsteins generelle relativitetsteori. Ifølge teorien, der blev udgivet i 1915, er tyngdekraften ikke en kraft, som rejser gennem rummet, men en kraft, som former rummet.

Et legeme, der har masse, krummer rummet omkring sig, og krumningen påvirker, hvordan andre legemer bevæger sig. Jo større masse et legeme har, desto større er krumningen omkring det.

Endnu mere interessant for Mallett var det, at den generelle relativitetsteori inddrog tiden som en dimension på linje med de tre rumlige dimensioner.

Det betød, at også tiden påvirkes af masse i rummet, og hvis massen er stor nok, får det voldsomme konsekvenser for tiden.

Det gælder fx i nærheden af sorte huller, hvor meget stor masse er koncentreret på et forsvindende lille område. Tæt på det sorte hul, på den såkaldte begivenhedshorisont, går tiden helt i stå.

Siden Einstein fremlagde sin generelle relativitets­teori, har fysikere spekuleret i, hvad den betyder for vores forståelse af tiden. Nogle mener, at sorte huller kan forbindes, så de danner en smutvej gennem rum-tiden, et ormehul.

En rejse gennem et ormehul vil ikke bare føre til et andet sted i universet, men også til en anden tid – enten til fortiden eller fremtiden i forhold til den nutid, man kom fra.

Ifølge den amerikanske fysiker Kip Thorne kan et ormehul i princippet konstrueres, så det er muligt for et menneske at passere igennem, men det kræver, at tunnellen fores med et eksotisk stof, der modvirker tyngdekraften, så hullet ikke klapper sammen, og et sådant stof har fysikerne endnu ikke fundet.

Einsteins rum-tid udfordrer også vores dagligdags forståelse af tiden som en objektiv størrelse, hvor fortid og fremtid er adskilt af et universelt “nu”.

I det såkaldte blokunivers, som Einsteins verdensbillede har givet os, er der ikke noget universelt “nu” og derfor heller ikke noget skel mellem fortid og fremtid. Alle tidspunkter eksisterer ligeværdigt – det er blot et spørgsmål om, hvor i rum-tiden vi befinder os.

Ligesom vi kan bevæge os geografisk fra ét sted til et andet, kan vi også bevæge os fra ét tidspunkt til et andet – i hvert fald i teorien.

Indsigten i Einsteins teorier bekræftede Mallett i, at hans drengedrøm ikke var absurd. Fortiden fandtes stadig. Til gengæld vidste han, at vejen tilbage til den var så vanskelig, at folk ville anse ham for at være skør, hvis han fortalte om sin plan.

Hør Mallett fortælle sin personlige historie

I sin ph.d.-afhandling valgte han at undersøge, hvordan tid opfører sig i et voksende univers, men først langt henne i sin akademiske karriere turde han dele sine hemmelige tanker med andre.

Cirkulerende lys fører til fortiden

Idéen til en tidsmaskine dukkede op, da Mallett mindst ventede det. Smerter i brystet havde tvunget ham på sygeorlov i starten af 1999, og dystre tanker om at dø af et hjerteanfald som sin far kastede ham ud i en depression.

Men en morgen, hvor han, stadig iført slåbrok og tøfler, gik ind i sit hjemmekontor, vendte motivationen pludselig tilbage.

Han gav sig til at gennemgå teorier om tidsrejser og supplerede dem med sin egen forskning i sorte huller, som han havde brugt det meste af tiden på i sit professorat ved University of Connecticut.

De fleste fysikere er enige om, at alle sorte huller har spin, dvs. de roterer om sig selv. Helt tæt på centrum af det sorte hul er rotationen så hurtig, at det ifølge teorien kan føre til lukkede tidsringe, dvs. et område, hvor tiden bogstavelig talt løber i ring.

En tur rundt i en lukket tidsring fører fra fortid til nutid og tilbage igen, så historien kontinuerligt gentager sig selv. Den lukkede tidsring er en følge af en effekt, som kaldes “frame dragging”, og som er forudsagt i feltligningerne i den generelle relativitetsteori.

Effekten opstår omkring alle objekter, som har masse, og som roterer om sig selv. Rotationen vrider rum-tiden omkring objektet med sig rundt, så både rum og tid forvrænges. Det sker også omkring Jorden, men her er effekten så lille, at den er uhyre svær at måle.

Den spirende tanke hos Mallett var, at fænomenet ikke nødvendigvis krævede objekter med meget stor masse. Det kunne måske også fremkaldes af lys.

Lyspartikler, såkaldte fotoner, har ingen masse, men de bærer energi, og ifølge Einstein er masse og energi to sider af samme sag. Det fremgår bl.a. af hans berømte ligning E = mc2, hvor E er energi, m er masse, og c er lysets hastighed.

Hvis en koncentreret lysstråle blev sendt i én retning rundt i en ring, ville den muligvis vride rum-tiden omkring sig på samme måde som et roterende sort hul og fremkalde en lukket tidsring.

Mallett grublede over, hvordan teorien kunne bevises i praksis, og her kom gamle erfaringer fra et af hans første jobs ham til gode. Lige efter sin ph.d. arbejdede Mallett et par år for firmet United Technologies, hvor han stiftede bekendtskab med laserteknologi.

Specielt huskede han en særlig opstilling kaldet en ringlaser, hvor en laserstråle sendes gennem et halvgennemskinneligt spejl og reflekteres videre rundt af tre andre spejle, så lyset kastes rundt i et kvadrat.

Denne opstilling kunne måske bruges til at bevise effekten. Hvis man anbragte en neutron i midten af kvadratet, ville frame dragging-effekten få den til at bevæge sig rundt i en cirkel, fordi rum-tiden hvirvlede den rundt og rundt.

De næste par år arbejdede Mallett videre med konceptet og afprøvede andre måder at dirigere lyset på, bl.a. gennem lyslederkabler og krystaller.

Samtidig udvidede han den teoretiske baggrund fra at være en lyscirkel til at være en cylinder af lys. Og her kom det endelige gennembrud.

Hans beregninger viste, at hvis lyset blev kastet rundt i en cylinder, ville rum-tiden i omgivelserne blive vredet så meget rundt, at lukkede tidsringe ville opstå. Langs cylinderens flade ville ringene danne en spiral, som var en slags vindeltrappe tilbage i tiden.

I en tidsmaskine med denne opbygning ville det være muligt at træde ind i toppen af den og bevæge sig ned ad spiralen og stige ud på et tidligere tidspunkt, hvor man ville møde sig selv stå og vente på at træde ind i spiralen. Jo flere ture man tog rundt i spiralen, desto længere tilbage i tiden ville man rejse.

Malletts idéer møder hård kritik

Malletts præsentation af sine resultater for det fine selskab af fysikere på Howard University var næsten slut. Han rundede sin teoretiske gennemgang af med et sidste slide.

Det var et billede fra 1948 af hans familie på udflugt i Bronx Park i New York. Den treårige Ronald Mallett stod foran sin mor, som sad på en bænk. Ved siden af sad hans far – iført et stort smil og solbriller.

“Min oprindelige motivation for alting – at lære matematik og videnskab, at komme på universitetet, at blive fysiker – var drømmen om at se min far igen.”

Stilheden, som fulgte efter, varede længere, end Mallett brød sig om. Men så kom bifaldet og de uddybende spørgsmål og kommentarer. Den sidste bemærkning kom fra hans forbillede, professor Bryce DeWitt:

“Jeg ved ikke, om du nogensinde kommer til at se din far igen.” DeWitt så Mallett i øjnene: “Men jeg er sikker på, at han ville have været stolt af dig.”

Oplevelsen i auditoriet på Howard University i 2002 rustede Mallett til at modtage den kritik, som skeptiske kolleger siden har fremlagt af hans idéer og teorier.

Generelt afviser de ikke, at cirkulerende lys måske kan skabe den frame dragging-effekt, som er kernen i Malletts tidsmaskine, men om det kan lade sig gøre at udnytte den, er et helt andet spørgsmål.

I 2004 gennemgik de to fysikere Ken Olum og Allen Everett de beregninger, som Mallett har fremlagt, og undersøgte, hvad der rent praktisk skulle til for at få tidsmaskinen til at virke.

De to fysikere nåede frem til, at hvis maskinen skal frembringe lukkede tidscirkler, kræver det enten, at dens diameter er større end det synlige univers, eller at maskinen fodres med en mængde energi, der svarer til energien i et sort hul.

Med andre ord: Malletts idé om en tidsmaskine er umulig at udføre i praksis.

Mallett anerkender kritikken, men mener samtidig, at den hviler på et begrænset udsyn, fordi den tager udgangspunkt i nutidens teknologi.

“Jeg tror, at problemerne kan løses med tilstrækkelig kreative teknologiske nyskabelser,” som han siger.

Tidsrejsende forhindrer sin egen fødsel

En anden og måske endnu væsentligere udfordring for Malletts vision handler om et generelt problem, der knytter sig til rejser tilbage i tiden.

Det såkaldte bedstefarparadoks går ud på, at hvis det er muligt at rejse tilbage i tiden, er det også muligt at ændre historien.

Hvis du fx rejser tilbage i tiden og skyder din morfar, før han møder din mormor, vil konsekvensen være, at de ikke kan blive forældre til din mor, og at du derfor aldrig vil blive født. Men hvem har så dræbt din morfar?

Mallett har ikke nogen endelig løsning på paradokset, men henviser til de såkaldte multivers-teorier. Ifølge disse teorier er vores univers kun ét af mange.

Hvert enkelt muligt udfald af en hændelse skaber et nyt univers, uanset hvor lille hændelsen er, og den tidsrejsende vil derfor ankomme i et parallelt univers.

Desværre har alle multivers-teorier det problem, at de hurtigt fører til uendelig mange universer med uendelig mange hændelser.

Det matematiske problem har to canadiske fysikere Jacob Hauser og Barak Shoshany for nylig forsøgt at løse ved at regne på en forenklet multivers-model. Her forestiller de sig, at alle hændelser foregår i det samme univers, men at alle objekter har flere såkaldte tidslinjer.

Som tidsrejsende vil du forlade din tidslinje og ankomme til en anden, hvor du har mulighed for at påvirke begivenhederne.

Hvis du på den anden tidslinje affyrer et skud mod din morfar, men rammer ved siden af, vil du senere på denne tidslinje blive født og opleve din morfar fortælle dig den dramatiske historie om en person, som lignede en ældre udgave af dig selv, og som forsøgte at slå ham ihjel, længe før du blev født.

Ifølge de to fysikere vil antallet af tidslinjer og begivenheder i denne model ikke nødvendigvis blive uendeligt.

Rejser tilbage i tiden rummer kolossale teoretiske og praktiske problemer, men Ronald Mallett tror stadig på, at de bliver mulige.

I første omgang vil han gerne gennemføre forsøget, hvor en ringlaser vrider rum-tiden og påvirker en neutron. Han anslår, at startomkostningerne vil beløbe sig til 250.000 dollars, og han håber stadig, at det vil lykkes at rejse midlerne til det.

Én ting har han dog opgivet: at se sin far igen. For selvom det skulle lykkes at bygge hans tidsmaskine, vil den have sin begrænsning.

Mallett mener selv, at den ikke vil kunne bruges til at rejse længere tilbage i tiden end til det tidspunkt, hvor den blev skabt. Måske er det en generel begrænsning ved alle tænkelige tidsmaskiner.

I givet fald vil det give en god forklaring på, at vi – så vidt vi ved – endnu ikke har fået besøg fra fremtiden.

Artiklen blev udgivet første gang i 2020.