Bisakah perjalanan waktu bertahan dengan teori segalanya?

Tom Siegfried

Di banyak alam semesta, biasanya yang ada di acara TV atau di film, perjalanan waktu tidak jauh lebih sulit daripada mengemudi di pusat kota di kota besar mana pun selama jam sibuk. Tentu, lalu lintas bisa menjadi sangat sulit, tetapi tidak ada hukum fisika yang mencegah Anda mencapai tujuan pada akhirnya.

Dalam kehidupan nyata, perjalanan waktu tidak mudah. Bahkan, itu mungkin tidak mungkin, sebuah fantasi yang lebih tidak masuk akal daripada mengunjungi Alice’s Wonderland, menemukan emas di akhir pelangi atau membersihkan semua ucapan kebencian dari Facebook.

Namun perjalanan waktu tidak serta merta melanggar hukum fisika. Dalam teori gravitasi Einstein – relativitas umum – ruang dan waktu digabungkan sebagai ruangwaktu, yang memungkinkan kemungkinan jalur yang dapat membelok kembali ke masa lalu dan berputar kembali ke masa depan.

Jalur seperti itu dikenal sebagai kurva mirip waktu tertutup. Mereka sedikit seperti lingkaran besar di sekitar permukaan bumi – jika Anda memulai dari satu arah dan terus berjalan lurus, pada akhirnya Anda kembali ke tempat Anda memulai. Jika demikian, kelengkungan bumi memandu Anda kembali ke titik sebelumnya di ruang angkasa; dengan kurva mirip waktu tertutup, geometri ruangwaktu memandu Anda kembali ke saat sebelumnya.

Tidak ada yang berpikir bahwa loop waktu relativitas umum akan praktis untuk perjalanan waktu bahkan jika mereka mungkin. Untuk satu hal, mereka mungkin ada hanya dalam keadaan tertentu – alam semesta harus berputar, dan tidak meluas – seperti yang ditunjukkan oleh matematikawan Kurt Gödel di tahun 1940-an. Tetapi alam semesta mengembang, dan mungkin tidak berputar, sehingga meredam prospek untuk mengunjungi kembali Zaman Batu atau mendapatkan dinosaurus peliharaan.

Selain itu, bahkan jika jalur semacam itu memang ada, membangun sebuah kapal untuk melintasinya akan lebih mahal daripada yang dilakukan semua orang DeLorean (dan semua kendaraan transportasi lain). Itu akan membutuhkan kecepatan jelajah 140.000 mil per detik. Dan tanpa ada tempat untuk berhenti untuk gas (atau apa pun), tangki bahan bakar harus lebih dari satu triliun kali ukuran kapal tanker minyak.

Jadi untuk tujuan praktis, waktu perjalanan belum tiba. Tetapi bahkan jika itu hanya mungkin pada prinsipnya, konsekuensi potensial untuk fisika dasar alam semesta mungkin menjadikannya layak untuk menginvestigasinya. Time loops mungkin tidak memungkinkan Anda untuk melintasi kosmos dalam TARDIS, tetapi mungkin masih bisa membantu Anda memahami kosmos lebih dalam.

Langkah pertama adalah mencoba untuk mencari tahu apa sebenarnya hukum fisika yang relevan. Relativitas umum Einstein luar biasa, tetapi pasti bukan kata terakhir tentang fisika alam semesta. Bagaimanapun, ia hidup berdampingan secara tidak nyaman dengan mekanika kuantum, yang mengatur dunia subatomik dan mungkin, karena semuanya terbuat dari benda-benda subatomik, juga seluruh alam semesta. Apakah kombo relativitas kuantum-umum benar-benar memungkinkan perjalanan waktu mungkin tergantung pada teori yang paling tepat menggabungkan keduanya.

Beberapa kandidat teori telah dikembangkan untuk menggabungkan relativitas umum dan mekanika kuantum ke dalam teori terpadu. Adalah pertanyaan terbuka apakah para kandidat ini akan memungkinkan perjalanan waktu dalam sesuatu seperti cara relativitas umum, filsuf Christian Wüthrich dari University of Geneva mencatat dalam sebuah makalah baru.

Mungkin, katanya, bahwa teori yang menggantikan relativitas umum mungkin masih dalam beberapa hal termasuk setara dengan loop mirip waktu relativitas umum. Dan bahkan jika teori dasar tidak termasuk loop seperti itu, mereka mungkin masih muncul dalam praktik.

“Meskipun teori fundamental kemudian akan tetap tidak ramah untuk perjalanan waktu itu sendiri, itu akan mentolerir kemungkinan perjalanan waktu pada skala lain, yang kurang mendasar,” tulis Wüthrich dalam makalahnya, yang diposting online pada bulan Juni. “Bergantung pada apa hubungan antara teori fundamental dan ruangwaktu yang muncul mungkin dalam setiap kasus, kita mungkin menemukan bahwa struktur ruangwaktu makroskopik yang muncul memungkinkan perjalanan waktu.”

Meninjau proposal utama untuk teori gravitasi kuantum tidak memberikan banyak harapan. Satu pendekatan, yang dikenal sebagai teori himpunan kausal, membutuhkan serangkaian peristiwa yang harus dipesan dalam hubungan sebab-akibat yang tepat. Jadi ide utamanya sepertinya mengesampingkan kurva tertutup waktu.

Pendekatan populer lainnya, yang dikenal sebagai loop quantum gravity, membayangkan ruang yang akan dibangun dari loop fundamental (semacam “atom ruang”). Pandangan ini telah mengalami kesulitan teknis, salah satunya adalah bagaimana memasukkan waktu ke dalam gambar dengan ruang. “Jadi, kita tampaknya dihadapkan pada struktur sementara yang tidak berbahaya di mana tidak ada arti perjalanan waktu yang berarti,” tulis Wüthrich.

Mungkin saja jaringan “atom ruang” ini dapat menghasilkan ruangwaktu tingkat tinggi yang memang mengandung kurva mirip waktu tertutup. Tetapi analisis rincian pada tahap loop loop gravitasi pengembangan ini tidak menawarkan banyak alasan untuk optimisme, Wüthrich menyimpulkan.

Masa depan perjalanan waktu mungkin terlihat sedikit lebih cerah jika pendekatan yang benar terhadap gravitasi kuantum ternyata adalah teori string, yang saat ini merupakan pesaing paling populer. Dalam teori string, partikel-partikel dasar materi adalah potongan-potongan kecil energi yang bergetar, yang disebut “string” karena mereka memanjang dalam satu dimensi. Beberapa versi teori string telah dikonstruksi, menunjukkan bahwa mereka adalah manifestasi berbeda dari teori master yang lebih mendasar yang dikenal sebagai teori-M.

“Karena teori-M belum ada, tidak mungkin untuk menentukan putusannya tentang perjalanan waktu,” tulis Wüthrich. Tetapi penyelidikan dari berbagai skenario teori string memang menunjukkan bahwa teori pamungkas akan, pada kenyataannya, secara alami menggabungkan kurva mirip waktu tertutup.

Meskipun loop waktu ada dalam teori fundamental, namun, masih belum ada jaminan bahwa mereka akan dipertahankan dalam ruangwaktu berskala besar yang muncul yang akan relevan dalam kehidupan nyata. Dalam hal ini, Wüthrich menunjukkan, memprediksi keberadaan loop perjalanan waktu dapat dianggap sebagai bukti terhadap teori tersebut, mengingat kemungkinan serius bahwa perjalanan waktu benar-benar tidak mungkin sama sekali.

Jadi apakah loop relativitas umum akan bertahan dalam teori yang lebih dalam tetap menjadi pertanyaan terbuka. “Teori yang lebih mendasar mungkin mengakui struktur sebesar kurva mirip waktu tertutup dan dengan demikian memungkinkan perjalanan waktu,” Wüthrich menegaskan. “Ini jelas merupakan pilihan langsung pada tingkat pengetahuan saat ini.”

Dalam kasus apa pun, menyelidiki apakah teori gravitasi kuantum mempertahankan celah perjalanan waktu relativitas umum dapat menerangi banyak pertanyaan sulit yang harus dijawab untuk mengembangkan teori yang sukses dan memahami bagaimana kaitannya dengan relativitas umum. “Untuk alasan ini saja,” tulis Wüthrich, “pertanyaan tentang perjalanan waktu di luar relativitas umum adalah hal yang pantas untuk kita.”

Leave a comment

Your email address will not be published. Required fields are marked *