Gottovo rješenje iz 1991. opisuje putanju koja se vraća u prošlost. Kozmičke strune još nisu otkrivene, a fizička ostvarivost takve geometrije ostaje zasebno pitanje.
Može li put kroz svemir završiti prije trenutka u kojem je započeo? Fizičar J. Richard Gott III. objavio je 1991. matematičko rješenje Einsteinovih jednadžbi u kojem dvije kozmičke strune omogućuju upravo takvu putanju. Njegov rad otvorio je pitanje može li geometrija prostorvremena dopustiti povratak u vlastitu prošlost.
Kozmičke strune još su hipotetski objekti, a rješenje traži vrlo posebne uvjete. Prijedlog je zanimljiv zbog razlike između onoga što jednadžbe opisuju i onoga što bi stvarni svemir mogao omogućiti. Ta se dva pitanja moraju ispitati zasebno.
Što bi bile kozmičke strune
Riječ je o uskim koncentracijama energije koje bi mogle nastati pri promjenama u ranom svemiru. U teorijama polja opisuju se kao topološki defekti, odnosno strukture koje ostaju nakon prijelaza u novo stanje. Naziv ne treba miješati s temeljnim strunama iz teorije struna.
Kozmička struna u ovom je opisu objekt koji se proteže kroz prostor i nosi energiju duž svoje duljine. Strune bi se mogle savijati, međusobno djelovati i stvarati petlje. LIGO Scientific Collaboration objašnjava da bi takve petlje gubile energiju emitiranjem gravitacijskih valova.
Oštri pregibi i posebna mjesta na petljama mogli bi stvarati prepoznatljive kratke signale. To daje mogućnost traženja njihovih tragova, iako njihovo postojanje još nije potvrđeno.
Putanja koja se vraća u prošlost
Gottov rad u časopisu Physical Review Letters razmatra ravne strune koje se gibaju i ne sijeku. U paralelnom slučaju prolaze jedna pokraj druge u suprotnim smjerovima. Iznad praga brzine povezanog s njihovom energijom, rješenje sadrži zatvorene vremenske krivulje koje obilaze obje strune.
Takva krivulja opisuje put kroz prostorvrijeme. Promatračev sat tijekom putovanja nastavlja otkucavati prema naprijed, ali geometrija cijele putanje dovodi ga do ranijeg događaja. Neobičan rezultat proizlazi iz rasporeda prostorvremena, a ne iz zaustavljanja sata.
Izračun ne znači da bi bilo koji par eventualno otkrivenih struna omogućio takvo putovanje. Važni su njihova energija, gibanje i uvjeti u širem svemiru. I sam je izvorni rad razmatrao mogućnost da bi konačne petlje prije nastanka vremenske krivulje stvorile crnu rupu.
Može li se takav sustav sastaviti
Sean Carroll, Edward Farhi i Alan Guth istražili su jednu od prepreka u radu iz 1992. U modelu s dvije prostorne dimenzije i vremenom analizirali su ukupnu količinu gibanja sustava. Za otvoreni svemir s ukupnom količinom gibanja koja odgovara fizički uobičajenim uvjetima dobili su ograničenje koje isključuje Gottov vremenski stroj.
Njihov rezultat pokazuje zašto se matematički opisano područje ne može jednostavno smjestiti u proizvoljan svemir. Treba objasniti i kako je takvo područje nastalo te mogu li se potrebni uvjeti uopće ostvariti.
Potraga počinje dokazom da strune postoje
Analiza LIGO–Virgo objavljena 2021. tražila je signale u podacima trećeg ciklusa opservacija, prikupljenima od travnja 2019. do ožujka 2020. Signal kozmičkih struna nije pronađen. Rezultat je omogućio postavljanje ograničenja za razmatrane modele petlji i njihova zračenja.
Ta ograničenja ovise o pretpostavkama o populaciji petlji i njihovim značajkama. Jedna potraga zato ne provjerava sve zamislive oblike kozmičkih struna. Ona sužava određene mogućnosti i pomaže oblikovati buduća istraživanja.
Otkriće struna bilo bi veliko postignuće i bez putovanja kroz vrijeme. Za Gottovu zamisao trebala bi se dodatno utvrditi odgovarajuća geometrija i njezina fizička ostvarivost. Prije razmatranja vremenskog putovanja trebalo bi, dakle, potvrditi postojanje struna i provjeriti mogu li se uvjeti iz modela ostvariti u stvarnom svemiru.
