Är tidsresor möjliga eller håller Einstein?

I Charles Dickens En julsaga får vi träffa den snåle och triste Ebeneezer Scrooge. Han är en alldeles osedvanligt osympatisk bankir, eller kanske advokat, som avskyr sina medmänniskor lika mycket som han avskyr julen. Till hans stora lycka, som det så småningom kommer att visa sig, dyker den avlidne kollegan Jacob Marley upp i form av en vålnad för att varna honom för vad som kommer att ske om han inte bättrar sig. Tre julspöken som representerar de förflutnas jular, den nuvarande julen och framtidens jular anlitas för att få Ebeneezer Scrooge att slå in på en bättre och vänligare väg. Han tas med på en resa bakåt i tiden och får se sig själv som en liten pojke under jular för länge sedan. Men kanske ännu märkligare är den resa han får göra till framtidens jular och som skrämmer upp honom ordentligt. Det är ingen trevlig framtid som väntar honom om han inte bättrar sig.

Mina egna minnen av tidiga jular flyter ihop och jag har svårt att skilja den ena från den andra. Jag minns dock mycket tydligt att det nästan alltid var min morfar som var tomte. I och för sig är detta något jag bara kunnat avslöja i efterhand. Jag var vid tiden fullständigt övertygad om att det var den riktiga tomten som kom på besök. Kostymeringen var omsorgsfullt utförd och min morfars agerande i rollen i det närmaste perfekt. Det är måhända lite genant att erkänna det, men det var nog först i nioårsåldern som insikten kom att det kanske inte var på riktigt. Jag minns till och med hur jag en gång på hemväg från skolan försökte övertala grannpojken Gunnar – en vid tiden mer skeptisk natur än jag själv – om det rimliga i att tomten faktiskt existerade.

Jag skulle kunna ge mycket för en resa tillbaka till dessa forna jular. Att åter få känna lukten av granen som min pappa huggit i skogen, att få smaka mammas julkorv och att åter uppleva den närmast magiska förväntan som jag förknippar med barndomens jular. På julaftonens morgon, när knappast någon annan var vaken, brukade jag smyga mig ner till granen och försiktigt flytta om bland klapparna. Tänk att få se och känna allt detta igen. Och framför allt att åter få träffa alla dem som nu är borta. Visst finns det gulnade fotografier att titta på men det är ju knappast samma sak. Det enda som skulle vara gott nog är en resa bakåt i tiden. På riktigt.

Om jag vågade skulle jag möjligen kunna tänka mig en resa också till framtidens jular. En sådan resa företar jag mig i och för sig redan. Det går lite långsamt. Ett år i taget. Men poängen skulle ju vara att besöka dessa okända jular och sedan vända tillbaka igen till nuet. Liksom Scrooge skulle man väl kunna lära sig ett och annat och kanske förändra framtiden till något bättre än vad den är, blir eller kanske blev?

Men hur skulle en sådan resa kunna gå till? Det existerar ju inte ens ett album med fotografier från dessa framtidens jular. Ingenting, inte ens det otydligaste förbleknade minne. Bara drömmar, farhågor, spekulationer och nyfikna undringar.

Men kanske finns det ett litet hopp? En oväntad och otrolig upptäckt inom den fundamentala fysiken skulle kunna ställa allt på ända.

Vid partikelforskningslaboratoriet Cern i Schweiz har man gjort ett märkligt experiment som det skrivits mycket om under hösten. En stråle av neutriner har skjutits i väg med hjälp av en accelerator och passerat djupt nere i berget under Alperna för att komma fram i en grotta i norra Italien. Neutriner är de mest undflyende av partiklar och kan passera nästan obemärkt genom praktiskt taget vad som helst. De är lätta att skapa i partikelfysikens och kärnfysikens laboratorier, men de är oerhört svåra att fånga och mäta. Det krävs gigantiska detektorer för att kunna fånga åtminstone någon enstaka.

Från början trodde man att neutrinerna saknade massa. Men mätningar har visat att detta inte är riktigt sant. De har en pytteliten massa som man indirekt lyckats uppskatta storleken av. Varför de har denna obetydliga lilla massa är det ingen som riktigt vet - kunde de inte lika gärna ha varit helt masslösa? Hade det inte varit lika så gott?

Det finns i alla fall en intressant konsekvens av denna lilla massa. Neutriner finns i tre olika sorter: elektronneutrino, muonneutrino och tauonneutrino. Det har dock visat sig att detta inte är något beständigt utan i stället kan en neutrino av en sort regelmässigt förvandlas till en neutrino av en annan sort. Detta är påvisats experimentellt i flera olika sammanhang. Ett spektakulärt exempel utgörs av neutriner från solen som skapas som biprodukter från de kärnreaktioner som får solen att lysa. Man kan mycket exakt beräkna neutrinoflödet från solen, men underligt nog stämmer detta inte alls med det som anländer här på jorden. Det tog flera decennier innan man fullt ut förstod hur detta hänger ihop och just neutrinons retsamma förvandlingskonster visade sig vara nyckeln.

Experimentet med neutrinerna vid Cern var avsett att studera dessa neutrinernas märkliga egenskaper men av någon anledning fick man för sig att man också skulle mäta neutrinernas hastighet. Varför kan man undra. Svaret är ju givet. Hastigheten är lätt att beräkna och borde i praktiken vara den samma som ljusets. Eller, om man skall vara riktigt noga, lite, lite lägre.

Men detta var inte vad mätningarna visade. Emot alla förväntningar, sunt förnuft och rimlig fysik verkade neutrinerna röra sig snabbare än ljuset. Ett resultat som man egentligen inte hade någon som helst anledning att ta på allvar. Varför är detta då så oväntat?

Skälet har att göra med en av relativitetsteorins allra mest fundamentala konsekvenser. För att förstå hur det hänger ihop måste vi bekanta oss med teorins grundpostulat: ljusets hastighet ser alltid ut att vara den samma. Alldeles oavsett hur du rör dig relativt en ljuskälla mäter du samma hastighet relativt dig själv. Du kan aldrig springa i fatt en ljusstråle och faktum är att det inte hjälper att använda sig av det allra snabbaste rymdskepp. Ljuset fortsätter att röra sig bort från dig med samma försmädligt höga hastighet hur mycket du än anstränger dig. För en betraktare på jorden ser det i och för sig ut som om ljusstrålen bara går lite snabbare än ditt rymdskepp om du lyckas accelerera upp det i en fart nära ljusets. Men från ditt perspektiv vid spakarna på skeppet rusar strålen envist och obevekligt i väg med samma eviga hastighet. Varför? För att tiden i rymdskeppet går långsammare. Tiden är inte den samma för olika observatörer. Den går olika fort i enlighet med den speciella relativitetsteorins experimentellt testade ekvationer.

En viktig konsekvens av detta är att man inte kan åka fortare än ljuset. För om tiden verkar stå still vid ljusfarten, vad skulle då hända då om den överskreds? Slutsatsen borde väl bli att den då börjar gå baklänges? Detta vore alldeles oerhört problematiskt och definitivt inget som man som fysiker vill veta av. Förvissningen och förhoppningen är att inte heller naturen har någon fördragsamhet med sådan dårskap.

I och för sig får man väl tillstå att tidsresor skulle vara rätt användbara inte minst för jultomten som ju annars har ett fasligt sjå med att hinna besöka Sveriges alla barn under den korta julaftonen. Efter varje julklappsutdelning skulle han kunna köra i väg med sina renar i överljusfart och på så sätt företa en resa bakåt i tiden och kunna knacka på hos vart och ett av alla snälla barn precis när Kalle Anka är slut. Gång, på gång, på gång, tills alla har fått vad de ska.

Å andra sidan skulle en ansvarslös tomte kunna ställa till det alldeles förskräckligt inte bara för sig själv och alla förväntansfulla barn utan också för världen i övrigt och faktiskt för hela universum. För att förstå varför, låt oss föreställa oss en resa tillbaka i tiden där den oaktsamme tomten landar med sina renar precis innan den tidpunkt då han gav, eller kommer att ge, sig i väg. Och dessutom på samma plats. Då har vi plötsligt två tomtar. Låt oss vidare anta att vår tidsresande tomte efter ankomst lyckas hindra den ursprungliga tomten - det vill säga sig själv - från att ge sig ut på sin tidsresa. Då kan denne tomte heller inte komma tillbaka för att förhindra resan. Och, ja, ihop hänger det inte. Inför en sådan paradox finns risken att hela universum ger upp och försvinner i en förvirrad och uppgiven suck.

Vad är lösningen? Det troligaste är nog att tomtens renar trots allt inte kan röra sig snabbare än ljuset. Inte ens om tomten förmår förvandla dem till en skur av neutriner. Det rimligaste är fortfarande att mätningarna av neutrinostrålen är behäftat med luriga och svårupptäckta fel. Man skall inte underskatt svårigheterna med att korrekt tidsbestämma strålens resa genom 730 km berg mellan Schweiz och Italien. Men riktigt säker kan man inte vara förrän någon annan någon annanstans upprepat experimentet. Kanske i USA eller i Japan.

Liksom många andra hoppas jag - förmodligen förgäves - att det verkligen rör sig om något alldeles nytt och oväntat. En upptäckt som kommer att förändra fysiken och naturvetenskapen och öppna upp helt nya djup i tillvaron. Om resultatet kvarstår - vilket få förväntar sig - är vi på väg mot den största upptäckten i fysiken på hundra år. I pressen har man tagit ut detta i förskott och larmar att "Einstein hade fel!" Tagen bokstavligt är den nyheten ungefär lika upphetsande som "Tomten finns inte!" Ingen sitter inne med den totala och fullständig sanningen. Vare sig Newton eller ens Einstein. Varje vetenskapligt påstående är provisoriskt och målet är att modifiera och villkora. Alla de experiment som hittills utförts och som ger resultat helt i enlighet med relativitetsteorin kommer fortsätta att bekräfta den.

Om neutrinerna färdas fortare än ljuset visar det dock att det finns nya och spännande betingelser där nya fenomen kan uppträda. Einstein hade varit överlycklig om han fått vara med och ta del av de nya upptäckterna.

Men problemet är ju de där hotande tidsresorna. Betyder inte detta att mätningarna av neutrinerna helt enkelt måste vara fel? Förmodligen, men helt säkert är det inte. Man kan tillåta överljusfart om det sker på ett ordnat och disciplinerat sätt och inte hur som helst. Om naturen är tillräckligt fiffig kan tidsresor undvikas och vi kan gå säkra för farliga och paradoxala effekter.

Alldeles oavsett om neutrinerna kan färdas fortare än ljuset eller ej får jag nog nöja mig med att bläddra bland de gamla korten och försöka minnas de gångna jularna så gott jag kan. Inga julgranar luktar förvisso som pappas, och ingen julkorv smakar som mammas, men någon gång ibland när stämningen är den rätta, kan jag nog återfå den där känslan som jag trodde gått förlorad.

Och vad framtidens jular anbelangar är det kanske ändå bäst att inte i förväg veta vilka klappar som väntar.