Tiplerov cilindar, koji se naziva i Tiplerov vremenski stroj, hipotetički je objekt za koji se pretpostavlja da je potencijalni način putovanja kroz vrijeme – iako su rezultati pokazali da Tiplerov cilindar može dopustiti putovanje kroz vrijeme samo ako je njegova dužina beskonačna ili ako postoji negativna energija.
Tiplerov cilindar otkrili su kao rješenje jednadžbi opće relativnosti Willem Jacob van Stockum 1936. i Kornel Lanczos 1924., ali nije prepoznat kao dopuštenje zatvorenih vremenskih krivulja sve do analize Franka Tiplera 1974. godine. Tipler je u svom radu iz 1974. godine “Rotirajući cilindri i mogućnost globalnog kršenja uzročnosti” pokazao da u prostor vremenu koji sadrži masivan, beskrajno dugačak cilindar koji se vrtio duž svoje uzdužne osi, cilindar treba stvoriti okvir efekt povlačenja. Ovaj efekt povlačenja okvira iskrivljuje prostor vrijeme na takav način da se svjetlosni konusi predmeta u blizini cilindra naginju, tako da dio svjetlosnog konusa zatim usmjerava unazad duž vremenske osi na prostorno-vremenskom dijagramu. Stoga svemirska letjelica koja ubrzava dovoljno u odgovarajućem smjeru može putovati unatrag kroz vrijeme po zatvorenoj krivulji nalik vremenu.
CTC-ovi su povezani u Lorentzijevim mnogostrukostima koje se fizički tumače kao prostorna vremena, s mogućnošću uzročnih anomalija, poput osobe koja se vraća u prošlost i potencijalno puca u vlastitog djeda, iako bi se paradoksi mogli izbjeći korištenjem nekih ograničenja kao što je Novikov princip samokonzistentnosti. Pojavljuju se u nekim od najvažnijih tačnih rješenja u općoj relativnosti, uključujući Kerrov vakuum (koji modelira rotirajuću crnu rupu) i van Stockum prašinu (koji modelira cilindrično simetričnu konfiguraciju rotirajuće tečnosti ili prašine bez pritiska).
Praktičnost
Prigovor praktičnosti gradnje Tiplerovog cilindra otkrio je Stephen Hawking, koji je tvrdio da je prema općoj relativnosti nemoguće izgraditi vremenski stroj u bilo kojem konačnom području koje zadovoljava slabe energetske uslove, što znači da područje ne sadrži egzotične materije sa negativnom energijom. S druge strane, Tiplerov cilindar ne uključuje negativnu energiju. Tiplerovo originalno rješenje uključivalo je cilindar beskonačne dužine, što je lakše matematički analizirati, i premda je Tipler sugerirao da konačni cilindar može proizvesti zatvorene krivulje nalik vremenu ako je brzina rotacije dovoljno velika, on to nije dokazao. Ali Hawking komentira “to se svugdje ne može postići s pozitivnom gustinom energije! Mogu dokazati da vam je potrebna negativna energija za izgradnju konačnog vremenskog stroja.” Hawkingov argument pojavljuje se u njegovom radu iz 1992. godine o nagađanju o kronološkoj zaštiti (iako argument se razlikuje od same pretpostavke, jer argument tvrdi da klasična opća relativnost predviđa konačno područje koje sadrži zatvorene vremenske krivulje može se stvoriti samo ako postoji kršenje stanja slabe energije u tom području, dok pretpostavka predviđa da zatvorene vremenske krive će se pokazati nemogućim u budućoj teoriji kvantne gravitacije koja zamjenjuje opću relativnost). U radu istražuje “slučaj da se kršenja uzročnosti pojavljuju u konačnom prostoru prostor-vremena bez posebnosti zakrivljenosti” i dokazuje da će “[t] ovdje biti Cauchyjev horizont koji je kompaktno generiran i koji općenito sadrži jedan ili više zatvorenih null geodezija koja će biti nepotpuna. Može se definirati geometrijske veličine koje mjere Lorentzov poticaj i povećanje površine u krugu oko ovih zatvorenih null geodezija. Ako se povreda uzročnosti razvila iz nekompaktne početne površine, mora se na Cauchyju prekršiti prosječno stanje slabe energije horizonta. “
Reference:
- Frank Jennings Tipler, Causality Violation in General Relativity, Ph.D. thesis at the University of Maryland, College Park (1976). Source: Dissertation Abstracts International, Vol. 37–06, Section B, pg. 2923. Also available as Dissertation 76–29,018 from Xerox University Microfilms, Ann Arbor, MI.
- Penrose, Roger. “The Question of Cosmic Censorship.” Journal of Astrophysics and Astronomy Vol. 20 (September, 1999): 233.
- Wald, Robert (ed). Black Holes and Relativistic Stars. University of Chicago Press, 1998. ISBN 0-226-87034-0
