Imagine: pixabay.com (Commons Creative – free)
În 1957, astrofizicianul Hermann Bondi a scris o lucrare care ia în considerare posibila existență a masei negative în teoria gravitației a lui Albert Einstein. O masă negativă ar respinge o masă pozitivă. Astfel, o pereche de mase pozitive și negative ar putea accelera împreună la viteza luminii. Masa negativă ar împinge masa pozitivă, care la rândul ei ar trage masa negativă. Perechea care fuge ar accelera la infinit, fără a fi nevoie de combustibil sau de un sistem de propulsie. Conservarea energiei nu ar fi încălcată deoarece suma celor două mase este zero.
Existența masei negative în natură ar permite o mașină a timpului în care să putem vizita trecutul. Motivul este simplu. O masă pozitivă întârzie sosirea luminii care trece în apropierea ei, așa cum a stabilit Irwin Shapiro, care a inventat conceptul de „decalajul temporal Shapiro”. Acesta, lângă o masă pozitivă inversează semnul și se transformă într-un „avans în timp Shapiro” lângă o masă negativă. Dacă expeditorul se mișcă suficient de aproape de viteza luminii, avansul în timp Shapiro ar însemna că un semnal luminos poate fi reflectat de o oglindă și poate ajunge înapoi la expeditor atunci când ceasul expeditorului arată cu o oră mai devreme decât timpul de transmisie inițial al acelasi semnal. În mod efectiv, avansul în timp Shapiro este echivalent cu comunicarea cu o particulă mai rapidă decât lumina, care încalcă cauzalitatea.
În cadrul standard al gravitației lui Einstein, termenul tehnic pentru o astfel de mașină a timpului este „curbă închisă a timpului”. Astfel, o masă negativă le-ar permite copiilor să-și împiedice părinții să le dea naștere, o inconsecvență logică. Mașinile timpului pot fi create și folosind găuri de vierme traversabile, care, după cum a recunoscut Stephen Hawking într-un articol din 1992 „Protecția cronologiei”, necesită, de asemenea, energie negativă. Rezumatul lucrării Hawking începe cu propoziția: „S-a sugerat că o civilizație avansată ar putea avea tehnologia de a deforma spațiul-timp, astfel încât să apară curbe închise asemănătoare timpului, permițând călătoria în trecut” și se încheie cu propoziția: „Aceste rezultate susține conjectura de protecție a cronologiei: legile fizicii nu permit apariția unor curbe închise asemănătoare timpului”.
În gravitația lui Einstein, Pământul orbitează în jurul Soarelui, deoarece Soarele curbează spațiul. Curbura spațiu-timp creată de Soare în locația noastră este caracterizată de o scară de lungime care este egală cu inversul rădăcinii pătrate a lui (GM/r³c²), unde G este constanta lui Newton, M este masa Soarelui, r este distanţa Pământ-Soare, iar c este viteza luminii. Dacă se introduc cifrele corespunzătoare, obținem o lungime de curbură de 10.000 de ori mai mare decât distanța dintre Pământ și Soare. O altă modalitate de a obține această cifră este să recunoaștem că viteza Pământului în jurul Soarelui este de 10.000 de ori mai mică decât viteza luminii, c.
Alte obiecte astrofizice arată o curbură mai mare a spațiu-timpului pe o scară de lungime mai mică. Cele mai mari distorsiuni ale spațiu-timpului sunt așteptate în apropierea unei găuri negre. Limitându-ne atenția la regiunea accesibilă din afara orizontului evenimentului, această lungime de curbură se scalează proporțional cu masa găurii negre. Cele mai masive găuri negre din Univers au o masă de zece miliarde de mase solare și o scară de curbură de 1.000 de ori mai mare decât distanţa Pământ-Soare. Lungimea curburii este redusă de miliarde de ori în cazul găurilor negre sau a stelelor neutronice formate în urma prăbușirii stelelor masive.
Care este cea mai mare curbură a spațiu-timpului pe care am observat-o până acum în Univers? Ea corespunde unei scale de lungime de aproximativ 24 de kilometri, de dimensiunea unui oraș mare de pe Pământ, și se desfășoară pe suprafața stelelor neutronice care poartă aproximativ de două ori masa Soarelui în densitate nucleară. Aceeași curbură a spațiului-timp caracterizează un nucleu atomic deoarece are aceeași densitate de materie ca o stea neutronică. Dar o lungime de curbură de 24 de kilometri este cu 19 ordine de mărime mai mare decât dimensiunea unui nucleu atomic și, prin urmare, nu are nicio importanță atunci când nucleele se ciocnesc între ele la Large Hadron Collider al CERN.
În concluzie, pe baza a tot ceea ce știm din observații sau teorie în cadrul modelului standard al fizicii, masele negative sunt interzise din același motiv pentru care mașinile timpului nu sunt permise. Dacă extratereștrii ar fi fost capabili să creeze mase negative și să le folosească pentru a călători, atunci ar fi putut și ei să călătorească în timp. Dacă călătoria în timp ar fi fost fezabilă, atunci generațiile viitoare de fizicieni gravitației cuantice ar fi putut să viziteze Pământul și să ne rescrie istoria după bunul plac. De exemplu, ar fi putut să-l elimine pe Adolf Hitler și să permită șase milioane de evrei să prospere în Europa între 1939 și 1945. Faptul că acest lucru nu s-a întâmplat niciodată sugerează că fie mașinile timpului nu vor fi construite niciodată în viitorul nostru, fie creatorii lor n-au niciun interes în a salva vieți omenești.