Уақыт саяхатының ізденушісі: Рональд Маллеттің өмірі мен ғылыми еңбектері
Ronald Mallett
Американ физигі Рональд Маллетт уақыт саяхаты мүмкіндігін зерттейді. Өмірі, ғылыми еңбектері, әкесінің ерте қайтысы оның зерттеулеріне қалай әсер еткені туралы.
Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Американдық теориялық физик
American theoretical physicist
Рональд Лоуренс Маллетт (30 наурыз 1945 жылы туған) – американдық теориялық физик, академик және жазушы. 1975 жылдан бері Коннектикут университетінде оқытушы болып жұмыс істейді және уақыт саяхатының мүмкіндігі туралы пікірімен белгілі.
Ronald Lawrence Mallett (born March 30, 1945) is an American theoretical physicist, academic and author. He has been a faculty member of the University of Connecticut since 1975 and is best known for his position on the possibility of time travel.
Ерте өмір және білім
Малетт 1945 жылдың 30 наурызында Пенсильвания штатының Роаринг-Спринг қаласында дүниеге келді және Нью-Йорктегі Бронкста өсті. Ол 10 жасында әкесі 33 жасында жүрек талмасынан қайтыс болды, бұл оны үлкен қайғыға ұшыратып, күйзеліске түсірді. Шамамен бір жылдан кейін, 11 жасында Маллетт H. G. Уэллстің "Уақыт машинасы" комиксінің нұсқасын тапты. Осы әдебиеттен шабыттанған ол, әкесін құтқару үшін уақытқа кері саяхаттауға бел буды. Бұл идея өмір бойына оның мазасын білдірмейтін құштарлыққа айналып, уақыт саяхаты туралы зерттеулерінің негізі болды. Маллетт Вьетнам соғысы кезінде АҚШ Әуе күштері қатарында төрт жыл қызмет етті. 1966 жылы бейбіт өмірге оралды. Осы жылы ғылыми-фантастикалық телесериал "Жұлдыздар жолы" басталды, ол оған "тез қызығушылық тудырды". Бірінші маусымда Маллетт "уақыт саяхаты және өткен махаббат тақырыбын қамтитын" "Мәңгілік шегіндегі қала" атты эпизодын көрді, және бұл оның бүкіл сериалдың сүйікті эпизодына айналды. 1973 жылы, 28 жасында Маллетт Пенсильвания мемлекеттік университетінде физика ғылымдарының докторы дәрежесін алды. Сол жылы ол оқытудағы үздіклігі үшін аспирант ассистентінің сыйлығын алды. Маллетт Америка физика қоғамының және Ұлттық қара терілі физиктер қоғамының мүшесі.
Mallett was born in Roaring Spring, Pennsylvania, on March 30, 1945, and grew up in The Bronx in New York City. When he was 10 years old, his father died at age 33 of a heart attack, which made him depressed and devastated. About one year later, at age 11, Mallett found a Classics Illustrated comic book version of H. G. Wells' The Time Machine. Inspired by this literature, he resolved to travel back in time to save his father. This idea became a lifelong obsession and the basis of his research into time travel. Mallett served in the United States Air Force for four years, during the Vietnam War. He returned to civilian life in 1966. This was the year that the science fiction TV series Star Trek started, in which he "quickly became immersed". During its first season, Mallett watched the episode The City on the Edge of Forever that "involved both the theme of time travel and lost love", and this became his favorite of the entire series. In 1973, when he was 28 years old, Mallett earned his Ph. D. in physics from Pennsylvania State University. In the same year, he received the Graduate Assistant Award for Excellence in Teaching. Mallett is a member of both the American Physical Society and the National Society of Black Physicists.
Мансап
1975 жылы Маллетт Коннектикут университетінде қатар профессор болып тағайындалды. 1987 жылы толық профессор атағына көтерілді және көптеген академиялық құрметтер мен наградаларға ие болды. Оның ғылыми қызығушылықтары қара тесіктер, жалпы салыстырмалылық, кванттық космология, релятивистік астрофизика және уақыт саяхаты салаларын қамтиды. 2024 жылға қарай ол Коннектикут университетінің физика бойынша зейнеткер профессор болып табылады. 2007 жылы Маллетттің уақыт машинасы іздеу тарихы This American Life бағдарламасының #324 эпизоды, 2-бөлімінде айтылды.
In 1975, Mallett was appointed an assistant professor at the University of Connecticut. He was promoted to full professor in 1987 and has received multiple academic honors and distinctions. His research interests include black holes, general relativity, quantum cosmology, relativistic astrophysics and time travel. As of 2024, he is a Professor Emeritus of Physics at the University of Connecticut. In 2007, Mallett's life story of pursuing a time machine was told on This American Life, Episode #324, Act 2.
Уақыт саяхат зерттеулері
Малетттің уақыт машинасы туралы жоспары Эйнштейннің жалпы салыстырмалылық теориясы аясында сақиналы лазердің қасиеттеріне негізделген. Малетт алдымен сақиналы лазердің эксперименттік түрде өлшенетін шектелген мөлшерде кадр сүйреуін тудыратынын айтты: «Эйнштейннің жалпы салыстырмалылық теориясында, материя да, энергия да гравитациялық өріс құруы мүмкін. Бұл жарық сәулесінің энергиясы гравитациялық өріс тудыруы мүмкін дегенді білдіреді. Менің қазіргі зерттеуімде бір ғана үздіксіз айналып тұратын, бір бағытты жарық сәулесінің тудыратын әлсіз және күшті гравитациялық өрістер қарастырылады. Бір бағытты сақиналы лазердің әлсіз гравитациялық өрісінде, сақинаға орналастырылғанда, айналатын бейтарап бөлшектің гравитациялық өріспен сүйрелінетіні болжамдалады». Кейінгі мақаласында Малетт жеткілікті энергия болғанда, айналып тұратын лазер кадр сүйреуін ғана емес, сонымен қатар жабық уақыт тәрізді қисықтарды (CTC) тудыруы мүмкін екенін, бұл уақытқа сапар жасауға мүмкіндік беретінін айтты.
Mallett's plans for a time machine are based upon a ring laser's properties in the context of Einstein's general theory of relativity. Mallett first argued that the ring laser would produce a limited amount of frame dragging which might be measured experimentally, saying:"In Einstein's General Theory of Relativity, both matter and energy can create a gravitational field. This means that the energy of a light beam can produce a gravitational field. My current research considers both the weak and strong gravitational fields produced by a single continuously circulating unidirectional beam of light. In the weak gravitational field of an unidirectional ring laser, it is predicted that a spinning neutral particle, when placed in the ring, is dragged around by the resulting gravitational field. "In a later paper, Mallett argued that at sufficient energies, the circulating laser might produce not just frame dragging but also closed timelike curves (CTC), allowing time travel into the past:
Малетттің «Уақыт саяхатшысы: ғалымның уақыт саяхатын шындыққа айналдыруға бағытталған жеке миссиясы» кітабы 2006 жылы Брюс Хендерсонмен бірлесіп жазылды. 2008 жылдың маусым айында кинорежиссер Спайк Лидің өндіріс компаниясы Малетттің кітабына кино құқығын сатып алғанын жариялады. Ли фильм сценарийін бірлесіп жазуды және оны түсіруді жоспарлаған. Лидің жобасы аяқталған жоқ. 2006 жылы Малетт айналмалы жарық сәулесіне негізделген уақыт саяхатының мүмкіндігі келесі он жылдың ішінде расталатынын мәлімдеді. Малетт өзінің талаптарын негіздеу үшін жалпы салыстырмалылық теориясын пайдаланды. Ол лазерлерді кеңістік пен уақытты бұратын айналмалы жарық сәулесін қалай жасауға болатынын көрсететін прототип жасады және оның теориясын қолдайтын теңдеуі бар.
Mallett's book, Time Traveler: A Scientist's Personal Mission to Make Time Travel a Reality, co written with author Bruce Henderson, was published in 2006. In June 2008, motion picture director Spike Lee's production company announced it had acquired the film rights to Mallett's book. Lee planned to co write the movie script and direct the picture. Lee's project was never completed. In 2006, Mallett declared that the possibility of time travel using a method based on a circulating light beam could be verified within the following decade. Mallett used general relativity to attempt to substantiate his claims. He created a prototype illustrating how lasers could be used to create a circulating beam of light that twists space and time, and has an equation which he claimed supports his theory.
Уақыт саяхат зерттеуін сынға алу
Кен Олум мен Аллен Эверетттің мақаласында авторлар Малетттің талдауында кемшіліктер бар екенін мәлімдеді. Олардың бірі – Малетт талдауында қолданған кеңістікте лазер қуаты өшірілген кезде де сингулярлық болатыны, ал егер айналмалы лазер бұрынғыда бос кеңістікте іске қосылса, онда бұл табиғи түрде туындамайды. Маллетт Олум мен Эвереттке жарияланбаған жауап берген жоқ, бірақ "Уақыт саяхатшысы" кітабында жарық жолын бүгіп, тура сызықта емес, айналып өтетін оптикалық талшық немесе фотондық кристалды тікелей модельдей алмағанын айтты; сондықтан ол "сызықтық көзді" (бір өлшемді сингулярлықтың бір түрі) таңдап, оны "геометриялық шектеу" ретінде пайдаланды, ол кеңістік-уақытты жарықты вакуумда спираль тәрізді жолмен айналып өтуге мүмкіндік беретіндей етіп бұрады (бұрынғы шешімде шексіз цилиндр СТҚ-ны құрады, бірақ бұл жағдайда цилиндрдің өзінің айналуынан, емес, жарықтың айналуынан туындаған, Типлер цилиндрін қараңыз). Ол уақытқа ұқсас тұйық қисықтар сызықтық көз бен айналмалы жарық бар кеңістікте ғана болатынын, сызықтық көз ғана бар кеңістікте болмайтынын атап өтті, сондықтан "уақыттағы жабық циклдер айналмалы жарық ағынынан, емес, қозғалмайтын сызықтық көзден пайда болды". Дегенмен, ол бізді басқа кеңістікте уақытқа ұқсас қисықтарды көруге болатынына сендіру үшін қосымша аргумент келтірмейді, онда сызықтық көз жоқ, ал жарық сызықтық көздің айналасындағы қисық кеңістіктегі уақытқа байланысты вакуумда айналудың орнына фотондық кристал сияқты физикалық зат арқылы өту арқылы айналады. Олум мен Эверетттің тағы бір қарсылығы – Малетттің кеңістік таңдауы дұрыс болса да, кеңістікті жеткілікті түрде бұру үшін қажетті энергия өте зор, ал бүгінгі лазерлермен сақинаның шеңбері байқалатын ғаламнан әлдеқайда үлкен болуы керек. Маллетт бір кезде вакуумда энергия талаптарының орындалмасы мүмкін екенін мойындады, бірақ қажетті энергия жарық жылдамдығы төмендеген сайын азаяды. Ол жарықты ортадан өткізу арқылы едәуір баяулатса (Лене Хаудың экспериментіндегідей, жарық суперсұйықтық арқылы өткізіліп, секундтына 17 метрге дейін баяулатылды), қажетті энергияға қол жеткізуге болады деп мәлімдеді. Алайда, физик Дж. Ричард Готт жарықты ортадан өткізу арқылы баяулатуды жалпы салыстырмалылық теңдеулеріндегі c тұрақтысының (вакуумдағы жарық жылдамдығы) төмендетуімен тең деп қарастыруға болмайды дейді: "Бос кеңістіктегі жарық жылдамдығы тұрақты, ал кез келген басқа орта арқылы өте өзгермелі болуы мүмкін. Мысалы, жарық су арқылы бос кеңістікке қарағанда баяу жүреді, бірақ бұл сіз су астында суға секіргенде баяу қартайтыныңызды немесе су астында кеңістік-уақытты бұрмалау оңайырақ екенін білдірмейді. Осыған дейін жасалған тәжірибелер бос кеңістіктегі жарық жылдамдығын төмендеткен жоқ, тек ортадағы жарық жылдамдығын төмендетті және кеңістік-уақытты бұрмалауды жеңілдетпеуі керек. Сондықтан, мұндай ортада белгілі бір мөлшердегі қара тесік немесе уақыт машинасы құру үшін бұдан кем массалық энергия қажет болмайды". Кейін Маллетт энергияны азайту үшін баяу жарықты пайдалану идеясынан бас тартып, былай деп жазды: "Бір кезде мен жарықты баяулату сақиналы лазердің гравитациялық кадр сүйреу әсерін арттыруы мүмкін деп ойладым. Алайда, ақырын жарық менің зерттеулеріме көмектесті". Соңында Олум мен Эверетт 1992 жылы Стивен Хокингтің уақыттық хронологияны қорғау жөніндегі болжамы туралы мақаласында дәлелдеген теореманы атап өтті, ол жалпы салыстырмалылық теориясына сәйкес, әлсіз энергия шартын қанағаттандыратын кез келген шекті аймақта жабық уақытқа ұқсас қисықтарды жасау мүмкін емес екенін көрсетті, яғни аймақта теріс энергиясы бар экзотикалық материя жоқ. Малетттің бастапқы шешімі шексіз ұзындықтағы сызықтық көзді қамтитын кеңістікті қамтыды, сондықтан ол экзотикалық материяның болмауына қарамастан, бұл теореманы бұзған жоқ, бірақ Олум мен Эверетт теорема "бұл кеңістіктің кез келген шекті өлшемді шамамен CTC құруына жол бермейді" деп атап өтті.
In a paper by Ken Olum and Allen Everett, the authors claimed to have found problems with Mallett's analysis. One of their objections is that the spacetime which Mallett used in his analysis contains a singularity even when the power to the laser is off, which would not be expected to arise naturally if the circulating laser were activated in previously empty space. Mallett has not offered a published response to Olum and Everett, but in his book Time Traveler, he mentions that he was unable to directly model the optical fiber or photonic crystal which bends the light's path as it travels through it, so the light circulates around rather than moving in a straight line; as a substitute, he chose to include a "line source" (a type of one dimensional singularity) which would act as a "geometric constraint", bending spacetime in such a way that the light would circulate around on a helix shaped path in vacuum (for an older solution involving an infinite cylinder which creates CTCs, in this case due to the cylinder's own rotation rather than light circulating around it, see the Tipler cylinder). He notes that closed timelike curves are present in a spacetime containing both the line source and the circulating light, while they are not present in a spacetime containing only the line source, so that "the closed loops in time had been produced by the circulating flow of light, and not by the non moving line source." However, he does not provide any additional argument as to why we should expect to see closed timelike curves in a different spacetime where there is no line source, and where the light is caused to circulate due to passing through a physical substance like a photonic crystal rather than circulating in vacuum due to the curved spacetime around the line source. Another objection by Olum and Everett is that even if Mallett's choice of spacetime were correct, the energy required to twist spacetime sufficiently would be huge, and that with lasers of the type in use today the ring would have to be much larger in circumference than the observable universe. At one point, Mallett agreed that in vacuum, the energy requirements would be impractical but noted that the energy required goes down as the speed of light goes down. He then argued that if the light is slowed down significantly by passing it through a medium (as in the experiments of Lene Hau where light was passed through a superfluid and slowed to about 17 metres per second), the needed energy would be attainable. However, the physicist J. Richard Gott argues that slowing down light by passing it through a medium cannot be treated as equivalent to lowering the constant c (the speed of light in vacuum) in the equations of General Relativity, saying:One has to distinguish between the speed of light in empty space, which is a constant, and through any other medium, which can vary enormously. Light travels more slowly through water than through empty space, for example, but this does not mean that you age more slowly while scuba diving or that it is easier to twist space time underwater. The experiments done so far don't lower the speed of light in empty space; they just lower the speed of light in a medium and should not make it easier to twist space time. Thus, it should not take any less mass energy to form a black hole or a time machine of a given size in such a medium. Later, Mallett abandoned the idea of using slowed light to reduce the energy, writing that, "For a time, I considered the possibility that slowing down light might increase the gravitational frame dragging effect of the ring laser Slow light, however, turned out to be helpful for my research." Finally, Olum and Everett note a theorem proven by Stephen Hawking in a 1992 paper on the Chronology Protection Conjecture, which demonstrated that according to General Relativity it should be impossible to create closed timelike curves in any finite region that satisfies the weak energy condition, meaning that the region contains no exotic matter with negative energy. Mallett's original solution involved a spacetime containing a line source of infinite length, so it did not violate this theorem despite the absence of exotic matter, but Olum and Everett point out that the theorem "would, however, rule out the creation of CTC's in any finite sized approximation to this spacetime."