پیشنهاد مدل جدید علمی برای سفر در زمان و «دیدار با خود در گذشته»

برای مثال، اگر ما درست در خارج از افق رویداد سیاهچاله‌ عظیم مرکز کهکشان راه شیری بایستیم و به مدت یک دقیقه در آنجا بمانیم، این یک دقیقه بر اساس نظریه نسبیت عام اینشتین، معادل ۷۰۰ سال در زمین خواهد گذشت، زیرا زمان در میدان گرانشی قوی آنجا بسیار کندتر از زمان روی زمین می‌گذرد.

شاید بسیاری از ما، فیلم اینتراستلار (میان‌ستاره‌ای) را به خاطر داشته باشیم که در آن، شخصیت اصلی داستان یعنی کوپر بر سیاره‌ای نزدیک یک سیاهچاله به نام گارگَنچوا(Gargantua)  فرود می‌آید که هر ساعت آن برابر با ۷ سال زمین است.

کیپ تورن، فیزیکدان مشهور آمریکایی برا این باور است که «سفر در زمان از طریق کرم‌چاله‌ها غیرمحتمل؛ اما ممکن است.» به گفته او اما تکنولوژی و تامین انرژی برای چنین سفری، نه صدها سال بلکه هزاران سال دیگر برای بشر زمان می برد.

اینک جان دی. نورتون استاد دانشگاه پیتسبورگ، مدل ساده‌تری ارائه داده است که در آن ناظران، می‌توانند با دنبال کردن منحنی‌های زمان‌مانند، با نسخه‌های پیشین خود ملاقات کنند. مدلی که نورتون معرفی کرده، اساسا یک فضا-زمان ساده و مسطح در چارچوب نظریه نسبیت عام اینشتین است که ویژگی خاص آن، ایجاد امکان سفر در زمان، بدون نیاز به مواد عجیب یا کرم‌چاله‌ها است.

این مدل در عین حال، با سایر مدل‌های سفر در زمان، تفاوت‌های کلیدی دارد. مدل نورتون در همه جا مسطح است و تنها یک تکینگی مخروطی دوبعدی دارد و این تکینگی، باعث تغییر مسیر منحنی‌های زمان‌مانند می‌شود.

به بیان ساده‌تر، تکینگی مخروطی در این مدل، شبیه به نوک یک مخروط کاغذی است. برخلاف تکینگی‌های معمولی مانند تکینگی‌های سیاهچاله‌ها که در آن‌ها انحنای فضا-زمان بی‌نهایت می‌شود، تکینگی نورتون به صورت موضعی و محلی، مسطح باقی می‌ماند و تنها در ساختار کلی فضا-زمان اختلال ایجاد می‌کند. این تکینگی باعث می‌شود که مسیرهای زمان‌مانند (مسیرهایی که ناظران می‌توانند طی کنند) پس از عبور از آن، به گذشته بازگردند.

تفاوت دیگر این است که در اغلب مدل‌های فضا-زمان‌، می‌توان به طور یکنواخت تعیین کرد که کدام جهت به سمت آینده و کدام به سمت گذشته است. اما در مدل نورتون، این گونه تقسیم‌بندی‌ ممکن نیست. به این معنا که ناظری که در فضا-زمان حرکت می‌کند ممکن است پس از عبور از تکینگی مخروطی، در جهت معکوس زمان حرکت کند و حتی با نسخه گذشته خود ملاقات کند.

در این مدل، یک سفینه فضایی که به طور معمولی حرکت می‌کند و هیچ نیروی خاصی به آن اعمال نمی‌شود، می‌تواند به تکینگی مخروطی برسد، از آن عبور کند و در نهایت به منطقه‌ای از فضا-زمان بازگردد که پیش‌تر در آن حضور داشته است. این فرآیند باعث می‌شود که سرنشینان سفینه با نسخه‌های گذشته خود مواجه شوند که در جهت مخالف زمان پیر می‌شوند.

مدل نورتون اساسا نمونه‌ای از فضا-زمان‌هایی است که طبق نظریه نسبیت عام اینشتین، سفر در زمان را ممکن می‌سازند. هرچند ممکن است این مدل از نظر فیزیکی «غیرواقعی» به نظر برسد، اما از نظر ریاضیاتی و منطقی در چارچوب نظریه نسبیت معتبر است. در همین راستا نورتون تاکید می‌کند که هدف این مدل، اثبات امکان سفر در زمان در جهان واقعی نیست، بلکه نشان دادن انعطاف‌پذیری نظریه نسبیت عام و بررسی پیامدهای منطقی آن است.