WhatsAppRedditShareEmailTweetPin0 Shares
Одна из любимых тем научной фантастики — путешествия во времени. Герберт Уэллс написал «Машину времени» ещё в 1895 году, но Гаспар, создатель «Анакронопеты», написал её в 1887 году, и в ней также фигурируют путешествия во времени. Чарльз Диккенс написал «Рождественскую песнь» в 1843 году, в которой, технически, человек путешествует как в прошлое, так и в будущее. Наше увлечение этой концепцией сохранилось до наших дней.
Привлекательность путешествий во времени может заключаться в том, что существуют обстоятельства, при которых наука допускает возможность их осуществления, по крайней мере, в теории. Например, все мы прямо сейчас путешествуем в будущее. Это происходит непрерывно со скоростью одна секунда в секунду!
Но большинство из нас, говоря о путешествиях во времени, имеет в виду совсем другое, не так ли? Мы говорим о возвращении в прошлое и поездке верхом на динозавре или о путешествии в далекое будущее и поездке верхом на роботе-динозавре. Так возможно ли это? Давайте разберемся!
Замедление времени и часы
Доктор Ана Алонсо-Серрано объяснила, что пространство и время не являются абсолютными величинами. Математически, то есть на бумаге, можно учесть искривление пространства и времени, создающее замкнутый круг, что и представляет собой путешествие во времени. Но проблема заключается в переносе этих явлений с бумаги в реальность. С физической точки зрения нам необходимо лучше разобраться в этом вопросе, прежде чем все это станет реальностью.
Что мы понимаем, и даже можем продемонстрировать прямо сейчас, так это принцип замедления времени. Идея замедления времени заключается в том, что время течет по-разному для разных наблюдателей в зависимости от нескольких факторов, влияющих на него, включая гравитационные поля и относительное движение. Проще говоря, насколько это нам, находящимся на Земле, понятно, скорость и гравитация влияют на время. Все это является частью теории относительности.
Здесь вступает в игру относительная составляющая теории относительности. Вы, вероятно, слышали, что если вы находитесь на ракете, движущейся со скоростью, близкой к скорости света, то за 5 лет, прошедших с вашей точки зрения, с Земли пройдет, возможно, 36 лет. Это и есть теория относительности в действии. Вам никогда не покажется, что вы каким-то образом перескакиваете во времени. Вы просто движетесь быстро. Но относительно людей на Земле вы движетесь в будущее.
Забавный пример этого, который мы наблюдали в реальном мире, — сравнение братьев-близнецов Скотта и Марка Келли. Скотт провел целый год на орбите, двигаясь со скоростью 17 500 миль в час в условиях гораздо меньшей гравитации, чем та, которую испытывал его брат на Земле. Когда Скотт вернулся с орбиты, Марк оказался на 5 миллисекунд старше своего брата благодаря эффекту замедления времени.
Эксперименты с атомными часами в 70-х годах показали, что часы, которые доставлялись на реактивных самолетах по всему миру, отличались от часов, которые оставались на земле после посадки. Эффект составляет ничтожные доли секунды и никогда не имел бы значения для человека в течение его жизни, но он доказывает истинность теории Эйнштейна. Более современные и еще более точные часы подтвердили это.
Из-за своей скорости и высоты спутники GPS нуждаются в специально настроенных часах. Они отстают примерно на 38 микросекунд каждый день и требуют постоянной корректировки, иначе они никогда не будут работать должным образом на Земле. Каждый день, если их не корректировать, они будут выдавать координаты с погрешностью в 10 километров.
Время течет по-разному в зависимости от относительных условий, и если бы мы могли достичь невероятно высоких скоростей, эффект был бы гораздо более выраженным. На основе наблюдений тех, кого вы оставили позади, вы бы переместились в будущее. На Земле могло бы пройти сто лет, но вы могли бы постареть всего на несколько лет или даже месяцев, в зависимости от достигнутой скорости.
Что мешает нам отправиться в будущее?
Главным препятствием на пути к достижению скоростей, сравнимых со скоростью путешествия во времени, является масса. По мере увеличения скорости увеличивается и масса, а это значит, что требуется больше энергии. Именно поэтому ничто не может двигаться быстрее света. Для перемещения массы со скоростью света потребовалась бы бесконечная энергия, а это просто невозможно. Свет, не имеющий массы, движется с максимально возможной скоростью.
Допустим, вы хотите двигаться со скоростью, составляющей долю скорости света. Вам всё равно потребуется много энергии. Для удвоения скорости необходимо увеличить кинетическую энергию в четыре раза. Для утроения скорости потребуется увеличить кинетическую энергию в девять раз.
Математически, чтобы переместить груз массой 50 кг со скоростью, составляющей 1% от скорости света, потребуется 200 триллионов джоулей энергии, что равно среднему суточному потреблению энергии двух миллионов американцев. Это отнюдь не невозможно, но и не очень практично или легко осуществить. Кроме того, средний космический челнок весит 2 миллиона кг, поэтому потребление энергии необходимо увеличить соответствующим образом.
Ещё один важный момент, касающийся подобных путешествий во времени, заключается в том, что вы куда-то едете. Если бы вы просто захотели совершить круговорот в космосе и вернуться на Землю в будущем, теоретически это было бы возможно, но вернуться назад вы бы уже не смогли. Путешествие в будущее со скоростью, близкой к скорости света, — это путешествие в один конец.
Скорость и время
Теоретически, путешествие со скоростью, близкой к скорости света, — один из способов попасть в будущее. Но многие теории путешествий во времени сосредоточены на возвращении в прошлое. Возможно ли это вообще? Одна из теорий гласит, что это возможно, если двигаться быстрее скорости света, что, как мы только что объяснили, невозможно. Тем не менее, это лишь теоретические рассуждения, так что давайте просто поэкспериментируем.
Для наблюдателя на Земле, если бы вы отправились в путь на корабле, движущемся со скоростью, превышающей скорость света, а затем вернулись, люди на Земле увидели бы возвращение корабля, его отъезд задним ходом, а также его остановку прямо там, откуда он стартовал. Дальше всё становится ещё сложнее. Но ничто из этого на самом деле не переносит вас во вчерашний день. Это просто гарантирует, что вы всегда здесь, в космосе и одновременно движетесь в обратном направлении.
Другие, например Стивен Хокинг, утверждали, что даже если бы путешествия во времени в прошлое были возможны, вы никогда не смогли бы отправиться в эпоху до создания машины, позволяющей путешествовать во времени. Это всё равно что сказать, что вы никогда не смогли бы доехать на метро до места, где нет станции метро.
Путешествие во времени под действием гравитации
Возможно, вы слышали, что время замедляется по мере приближения к чёрной дыре. Даже если бы вы оказались на горизонте событий чёрной дыры, время остановилось бы полностью. Это не имеет ничего общего со скоростью, а связано с гравитацией. Это обратная сторона медали теории относительности Эйнштейна. Чем сильнее гравитация, тем медленнее течение времени.
Время течет медленнее ближе к центру Земли и быстрее по мере удаления от него. Отчасти поэтому работают эксперименты с атомными часами. На них влияет гравитация Земли. Теоретически, если бы мы понимали всю физику и обладали технологиями для ее освоения, мы могли бы использовать черную дыру в качестве машины времени. В то время как в нашей машине времени проходили бы минуты, за ее пределами потенциально могли бы проходить годы. Конечно, нужно только убедиться, что вас не затянет внутрь.
Этот эффект вымышленно показан в фильме «Интерстеллар», где планета находится рядом с чёрной дырой, и время резко меняется. В реальности это, вероятно, никогда не произойдёт, но, опять же, теоретически, возможно.
Вперед против назад
Таким образом, движение вперед во времени возможно несколькими способами. Но назад? Это сложный вопрос. Законы термодинамики не одобряют обратное путешествие во времени, потому что Вселенная не может вернуться в прежнее состояние. Вещи остаются прежними или со временем становятся более хаотичными; они не становятся более упорядоченными, особенно в том виде, в каком были раньше.
Путешествия во времени открывают мир парадоксов, которые трудно разгадать. Например, парадокс дедушки. Если бы вы вернулись в прошлое и убили своего собственного дедушку, тем самым предотвратив рождение одного из своих родителей и, следовательно, предотвратив ваше собственное рождение, как бы вы вообще смогли вернуться в прошлое?
Одна из попыток объяснить это заключается в том, что вы, очевидно, не убивали своего деда, и если кто-то и убивал, то для нас он никогда не существовал, и поэтому мы не помним его, чтобы знать, что он это сделал. Так что это не парадокс, просто, если бы вы это сделали, вы бы никогда об этом не узнали, потому что вас никогда не существовало, и никто никогда не знал об этом, чтобы сказать обратное. Как вам такая головоломка?
Другая теория, которую исследователи считают математически обоснованной, предполагает, что любой созданный вами парадокс неизбежно разрешится сам собой по необходимости. По сути, время само себя корректирует, несмотря ни на что.
На практике, по мнению большинства ученых, путешествие во времени традиционными способами просто невозможно. Но существуют нетрадиционные способы.
Особые случаи для путешествия назад
Эйнштейн снова открывает нам возможность быстрого путешествия во времени. Червоточины — проходы, позволяющие пространству-времени искривляться и переносить вас в место и время, которые уже существовали, — являются теоретической возможностью. Крайне теоретической, поскольку никто никогда раньше их не видел, и у нас нет доказательств их существования, просто наука не исключает их существования.
В научной фантастике любят червоточины, потому что они делают путешествия во времени и пространстве удобными. И хотя мост Эйнштейна-Розена звучит хорошо на бумаге, мы пока не видели особых доказательств его существования в реальной жизни. Но космос огромен, так что никогда не знаешь наверняка. Что еще важнее, не все верят, что даже если бы они существовали, их можно было бы использовать для путешествий во времени.
Если бы червоточина могла перемещаться в прошлое, как бы это работало? Одна из теорий предполагает наличие трубки в пространстве-времени, соединяющей черную дыру с белой дырой. Математически белая дыра имеет смысл и представляет собой именно то, что подразумевает её название — противоположность черной дыры. В то время как ничто не может покинуть черную дыру, ничто не может остаться в белой дыре. Она излучает энергию так же, как черная дыра её всасывает.
Если белая дыра соединена с чёрной дырой, то эффект замедления времени на одном конце может означать, что момент входа в дыру и момент выхода из неё будут значительно отличаться. Настолько сильно, что вы можете выйти раньше, чем вошли.
Главная проблема здесь в том, что для прохождения через эту червоточину необходимо преодолеть горизонт событий черной дыры, а это технически невозможно.
Ещё один потенциальный путь в прошлое — это космические струны. Эти струны, представляющие собой «одномерный топологический дефект», созданный в самом начале времени, могли бы создавать замкнутые времениподобные кривые, которые, теоретически, позволили бы нам вернуться в прошлое.
Космическая струна теоретически образовалась на заре формирования Вселенной. По мере того, как время, пространство и всё остальное разрастались, в ткани самой реальности появлялись маленькие трещины или складки, по сути, несовершенства. Это струны, и теоретически они могут многое. Если они восходят к самому началу, и вы сможете найти такую струну, вы сможете использовать её, чтобы добраться до любого места во времени.
Конечно, если такие струны существуют, они были бы невероятно нестабильны. Чрезвычайно плотные и обладающие почти неизмеримой энергией, они были бы подобны лазерам, прорезающим всё на своём пути, включая путешественников во времени и планеты. Чтобы путешествовать во времени, нужно было бы научиться очень осторожно обходить такую струну.
Если две нити пересекутся, машина времени сможет переместиться в прошлое, следуя по ним.
Как вы заметили, слово «теоретически» здесь встречается очень часто. То, что работает в уравнениях, не всегда работает в реальности, и мы далеки от возможности проверить всё это на практике. Например, чтобы обнаружить чёрную дыру с помощью наших современных технологий, потребуются столетия. А потом нам ещё нужно будет придумать, как в ней перемещаться.
Возможно ли путешествие во времени? Да. Мы даже доказали это на примере перемещения объектов во времени вперед. Но можем ли мы посетить наших предков или мир будущего, а затем вернуться к ужину? Похоже, это никогда не произойдет.
Другие статьи, которые могут вас заинтересовать