מסע בזמן מהווה מניע לספרים וסרטים, החל ממכונת הזמן של וולס ועד לסרטים וספרים שמתפרסמים בימינו. אבל האם מסע בזמן אפשרי מבחינה פיזיקלית, וכיצד?
לפני שננסה להבין האם מסע בזמן הוא אפשרי, נגדיר למה אנחנו מתכוונים כשאנחנו מדברים על מסע בזמן. ראשית, נבדיל בין מסע לעתיד ומסע לעבר.
במסע לעתיד, אדם הנמצא על כדוה"א עושה פעולה שלאחריה פרק הזמן שעבר עליו קצר יותר מפרק הזמן שעבר בכדוה"א. שימו לב שבין רגע תחילת המסע בזמן לבין רגע סיומו, האדם לא חייב להישאר על כדוה"א, אבל בסופו הוא חוזר לנקודה בה התחיל. אפשר, כמובן, להחליף את כדוה"א בכל מערכת ייחוס אחרת.
מסע לעבר יוגדר באופן דומה, אלא שכעת בסיום המסע על האדם להיות בכדוה"א בנקודת זמן הקודמת לנקודה ממנה הוא יצא.
מסע לעתיד הוא עניין יחסית פשוט. עפ"י תורת היחסות הפרטית של איינשטיין, כל שצריך לעשות כדי לנסוע לעתיד זה לזוז מאוד מהר. אם אזוז במחצית ממהירות האור ביחס לכדוה"א, אז על כל שנייה שתעבור אצלי, בכדור הארץ יעברו כ-1.15 שניות. אם אגביר את מהירותי לתשעים אחוזים ממהירות האור, יחלפו בכדה"א כ-2.29 שניות על כל שנייה שלי. אפקט זה נקרא התרחבות זמן, הוא נבדק בניסוי וכתבנו עליו בעבר [1]. יש דרכים אחרות לגרום להתרחבות זמן, למשל באמצעות כבידה [2], אבל לא נכנס אליהן כאן.
מסע לעבר מורכב יותר. אם נבדוק, למשל, האם ניתן לנוע מספיק מהר כך שעל כל שנייה שעוברת עלינו יעבור בכדה"א פרק זמן שלילי, מה שיתן לנו מסע לעבר, נגלה שנצטרך לנוע מהר יותר ממהירות האור, וזה בלתי אפשרי עפ"י תורת היחסות הפרטית. צריך למצוא דרכים אחרות.
תורת היחסות הכללית, שגם עליה כבר כתבנו בעבר [3], עוסקת בכבידה ובהשפעתה על החלל והזמן. לפי תורה זו החלל והזמן מהווים מרחב אחד, שיכול להיות מעוות, כתוצאה מהחומר הנמצא בו. ייתכן שנוכל לעוות את המרחב הזה, החלל והזמן, בצורה שתאפשר לנו לעבור לאורך מסלול שנקודת הזמן בסופו תהיה בעבר של נקודת הזמן שבתחילתו. ואכן ב-1937 הראה הפיזיקאי ווילם ג'ייקוב סטוקום איזה עיוות במרחב ייצור גליל של חומר שהוא אינסופי באורכו, וב-1974 הראה הפיזיקאי פרנק טיפלר שבמרחב הזה ייתכן מסלול שמסתיים לפני שהתחיל [4]. למעשה מה שהראה טיפלר הוא שבמרחב המעוות ישנו מסלול סגור שמתחיל ומסתיים לא רק באותה נקודה בחלל, אלא גם באותה נקודה בזמן. בהכרח במהלך תנועה לאורך מסלול כזה מבצעים מסע לעבר. מסלולים כאלה נקראים עקומים סגורים דמויי-זמן, CTC בקיצור [5]. כמובן שפתרון זה אינו מציאותי כי אין בנמצא גליל חומר אינסופי באורכו.
במהלך השנים הובאו הוכחות נוספות לאפשרות של קיומם של מסלולים כאלה, למשל על ידי הפיזקאי עמוס אורי מהטכניון [6].
האפשרות למסע אל העבר עלולה ליצור פרדוקסים. מה אם אגיע לעבר ועשה שם פעולה שתגרום לכך שלא אוולד? אז כיצד יכולתי לנסוע אל העבר ולבצע את הפעולה? בעייה פילוסופית זו היא כה עמוקה עד שסטיבן הוקינג טען שתחילת היווצרות של CTC תגרום ליצירת מחסום הדומה לאופק האירועים של חור שחור, וה-CTC לא יווצר [7].
לאחרונה התפרסם מאמר נוסף [8], עם פתרון נוסף של מרחב המכיל CTC, אשר מתנהג בצורה דומה למה שהיינו מצפים ממכונה למסע בזמן ביצירת מדע בדיוני (המחברים קוראים לפתרון שלהם טארדיס, על שם החללית המפורסמת מהסדרה "ד"ר הו"). יש אזור במרחב - בזמן שבין היציאה למסע לעבר (ראש הלולאה) לבין ההגעה ליעד (תחתית הלולאה) בו הנוסע בזמן קיים פעמיים, בדיוק כמו שהיינו מצפים שיקרה אם אדם יחזור לעבר - ראו איור מהמאמר המקורי - הציר האנכי הוא ציר זמן והאופקי הוא ציר מקום.


מאמר זה מדגיש את הקשיים המעשיים ליצירת מכונת זמן - אין שום דרך מעשית לגרום לעיוות המאפשר קיום של CTC. אנחנו זקוקים לחומרים בעלי תכונות כה אקזוטיות שכנראה שאינם קיימים ושאין שום דרך ליצור אותם, וגם אילו הייתה כנראה שחומר כזה לא יהיה יציב.
אז האם מסע אל העבר אפשרי? תיאורטית אולי, מעשית לא בעתיד הנראה לעין.