Перемещение во времени с точки зрения физики

Концепция машины времени вызывает в воображении образы неправдоподобного устройства, которое слишком часто используется в сюжетах научно-фантастических. Однако согласно общей теории относительности Альберта Эйнштейна, которая объясняет работу гравитации во Вселенной, путешествия во времени — это не только плод воображения. И если в фильмах путешествие во времени — это сюжетный поворот, то как насчет реальности?

Путешествие вперед во времени, согласно теории Эйнштейна, абсолютно возможно. По сути, физикам удалось отправить крошечные частицы под названием мюоны, очень похожие на электроны, вперед во времени, манипулируя гравитацией вокруг них. Это не означает, что технология для отправки людей вперед в будущее станет возможной в ближайшие 100 лет, но все же.

1. Червоточины

Астрофизик Эрик Дэвис из Международного института перспективных исследований EarthTech в Остине считает, что это возможно. Все, что вам нужно — это кротовая нора или червоточина, теоретический проход сквозь ткань пространства-времени, предсказанный в рамках теории относительности.

Червоточины пока не были доказаны, и если их когда-нибудь и найдут, они будут настолько малы, что в них не поместится даже человек, не говоря о космическом корабле. При всем этом Дэвис полагает, что червоточины вполне можно использовать для перемещения обратно в прошлое.

Как общая теория относительности, так и квантовая теория предлагают несколько возможностей для путешествия — например, «закрытую времяподобную кривую» или путь, который сокращает пространство-время, то есть машину времени.

Дэвис утверждает, что современное научное понимание законов физики «кишит машинами времени, то есть многочисленными решениями геометрии пространства-времени, которые позволяют путешествовать во времени или обладают свойствами машины времени».

Как вы понимаете, червоточина позволила бы судну, например, пройти из одной точки в другую быстрее скорости света — почти как в варп-пузыре. Все потому, что корабль прибудет в пункт назначения раньше, чем луч света, пройдя по короткому пути сквозь пространство-время. Транспорт, таким образом, не нарушит правило универсального ограничения скорости, которое накладывает свет, поскольку сам корабль не путешествует с такой скоростью.

Такая червоточина может теоретически вести не сквозь пространство, но и сквозь время.

«Машины времени неизбежны в нашем физическом пространстве-времени», — пишет Дэвис в работе. — «Проходные червоточины включают машины времени».

Тем не менее, добавляет Дэвис, превратить червоточину в машину времени будет нелегко. Понадобятся титанические усилия. Все потому, что как только червоточина будет создана, один или оба ее конца нужно будет ускорить во времени к пункту назначения, что следует из общей теории относительности.

2. Машина времени: цилиндр Типлера

Чтобы использовать машину времени на основе цилиндра Типлера, вам нужно покинуть Землю на космическом корабле и отправиться в космос к цилиндру, который там вращается. Когда вы достаточно приблизитесь к поверхности цилиндра (пространство вокруг него будет по большей части «варпнуто», деформировано), вам нужно будет несколько раз обогнуть его и вернуться на Землю. Вы прибудете в прошлое.

Насколько далеко в прошлое — зависит от того, сколько раз вы обогнете цилиндр по орбите. Даже если вам покажется, что ваше собственное время движется вперед как обычно, пока вы огибаете цилиндр, за пределами искаженного пространства вы неизбежно будете двигаться в прошлое. Это все равно, что вы поднимаетесь по винтовой лестнице и обнаруживаете, что с каждым полным кругом находитесь на одну ступеньку ниже.

3. Пончиковый вакуум

По мнению Амоса Ори из Израильского технологического института в Хайфе, пространство может быть достаточно скручено для создания локального гравитационного поля, которое напоминает пончик определенных размеров. Гравитационное поле образует круги вокруг этого пончика, поэтому пространство и время крепко закручены.

Важно отметить, что такое положение дел сводит на нет необходимость какой-либо гипотетической экзотической материи. Хотя как это будет выглядеть в реальном мире описать довольно трудно. Ори говорит, что математика показала, что через равные промежутки времени внутри пончика в вакууме будет образовываться машина времени.

Все, что вам нужно — это попасть туда. В теории можно будет отправиться в любой момент времени с тех пор, как была построена машина времени.

4. Экзотическая материя

В физике экзотическая материя — это материя, которая так или иначе отличается от нормальной и обладает некоторыми «экзотическими» свойствами. Поскольку путешествие во времени считается нефизическим, физики полагают, что так называемые тахионы (гипотетические частицы, для которых скорость света — это состояние покоя) либо не существуют, либо неспособны взаимодействовать с нормальной материей.

Но когда отрицательная энергия или масса — та самая экзотическая материя, или вещество — скручивает пространство-время, становятся возможными все невероятные явления: червоточины, которые могут выступать туннелями, соединяющими удаленные участки вселенной; варп-двигатель, который позволит путешествия быстрее скорости света; машины времени, которые позволят отправиться в прошлое.

5. Космические струны

Космические струны — это гипотетические 1-мерные (пространственно) топологические дефекты в ткани пространства-времени, оставшиеся еще со времен образования вселенной. С их помощью в теории могут быть образованы поля замкнутых времениподобных кривых, позволяющих путешествовать в прошлое. Некоторые ученые предлагают использовать «космические струны» для построения машины времени.

Если подвести две космические струны достаточно близко одна к другой или одну струну к черной дыре, в теории это может создать целый массив «замкнутых времениподобных кривых». Если делать тщательно рассчитанную «восьмерку» на космическом корабле вокруг двух бесконечно длинных космических струн, в теории можно оказаться где угодно и когда угодно.

6. Сквозь черную дыру

Черная дыра оказывает невероятное влияние на время, замедляя его так, как ничто другое в галактике. По сути, это природная машина времени. Если бы миссией облета вокруг черной дыры управляло наземное агентство, для них облет орбиты занял бы 16 минут. Но для смелых людей на борту корабля, который находится близко к массивному объекту, время шло бы очень медленно. Куда медленнее, чем на Земле. Время для команды замедлилось бы вдвое. За каждые 16 минут они переживали бы только 8.

Современная наука допускает несколько возможных способов путешествия в будущее (строго говоря, любой человек путешествует в будущее, даже когда он просто лежит на диване, так что речь идет об ускоренном путешествии) :
Физический (на основе следствий теории относительности) :
Движение со скоростью, близкой к скорости света. Время путешествия, измеренное по часам того, кто двигался с такой скоростью, всегда меньше измеренного по часам того, кто оставался неподвижен («парадокс близнецов») .
Нахождение в области сверхвысокой гравитации, например вблизи горизонта событий чёрной дыры.
Биологический — остановка метаболизма тела с последующим восстановлением. Например, замораживание (крионика) .

Путешествия во времени: возможно ли?

Любой из нас каждые сутки совершает перемещение примерно на 24 часа вперед. Другое дело, что движение это остается таким же ненамеренным, как и неизбежным. В отличие от пространства, мы не можем по собственному желанию встать и переместиться на столько-то «шагов» в прошлое или будущее. или.

Представление о потоке времени, как о чем-то неизменном, постоянном, вечном и равномерном, сидит где-то очень глубоко в нашей психике. Мы измеряем его секундами, часами, годами, но продолжительность этих промежутков может меняться. Как речной поток, который в самом деле часто сравнивают с потоком времени, может то ускоряться на резких перепадах, то замедляться, разливаясь широко, время само подвержено изменениям. Это открытие стало, возможно, ключевым в той научной революции, которую в 1905–1915 гг. совершили работы Альберта Эйнштейна.

Непостоянство времени берет начало в его сложных отношениях с пространством. Три пространственных измерения и одно временное образуют единый, нераздельный континуум – ту сцену, на которой разворачивается все происходящее в нашем мире. Сложные переплетения и взаимодействия этих четырех измерений друг с другом дают нам надежду на то, что путешествия в прошлое и будущее все-таки возможны. Чтобы получить власть над временем, надо всего лишь приручить пространство. Как это возможно?

Для простоты давайте представим, что континуум нашей Вселенной включает не четыре, а только два измерения: одно пространственное и одно временное. Каждый объект, от фотона до Дональда Трампа, движется по этому континууму с постоянной скоростью. Что он ни делает, пересекает ли Галактику или отвечает на вопросы журналистов, сидя на стуле, общая скорость его движения остается неизменной – упрощая, можно сказать, что сумма скоростей, с которой перемещается объект, всегда равна скорости света. Если президент по пространству не перемещается, то вся энергия его движения уходит в перемещение по оси времени. Если фотон движется по пространству со световой скоростью, то на время у него энергии не остается, и для этих частиц время не движется вовсе.

Можно сказать, что перемещение в пространстве «крадет» перемещение у времени. Если Дональд Трамп ускорится – сядет в самолет и на скорости около 900 км/ч пересечет Атлантику, – он замедлит свое движение во времени и окажется где-то на 10 наносекунд в «будущем», в том времени, которое для его «внутренних часов» еще не наступило. Текущий рекордсмен пребывания в космосе Геннадий Падалка за 820 дней на МКС, в течение которых он двигался на скорости около 27,6 тыс. км/ч, переместился в будущее на несколько десятков миллисекунд. При достижении скорости в 99,999% световой за год можно переместиться в будущее на 223 «обычных» земных года.

Это перетекание движения из пространства во время и обратно стоит расширить и на гравитацию. В описании Общей теории относительности гравитация – это деформация пространственно-временного континуума, и в окрестностях черной дыры (да и любого другого гравитирующего объекта) «искривляются» все четыре измерения, причем тем сильнее, чем сильнее притяжение. Время у поверхности Земли течет медленнее, чем на орбите, и сверхточные часы спутников убегают примерно на 1/3 миллиардной доли секунды в сутки. Куда заметнее это перемещение в будущее для тел, находящихся близ более массивных объектов.

Сверхмассивная черная дыра в центре нашей Галактики весит около 4 млн Солнц, и если мы начнем нарезать круги поблизости от нее, то спустя некоторое время – когда на нашем космическом корабле пройдет всего несколько дней – можем оказаться во Вселенной на несколько лет старше нас. Опять же, в будущем. Как мы поняли, формулы Эйнштейна с легкостью допускают такие перемещения, хотя на практике они сложны настолько, насколько сложно набрать скорость, близкую к световой, или выжить в окрестностях сверхмассивной черной дыры. Но как быть с прошлым?

По большому счету, путешествие во времени назад устроить еще проще, чем вперед: достаточно взглянуть на звездное небо. Диаметр Млечного Пути составляет около 100 тыс. световых лет, а свет более далеких звезд и галактик может идти к нам и миллионы, и миллиарды лет. Оглядывая ночной небосвод, мы видим вспышки прошлого – Луну, какой она была около секунды назад, Марс – примерно 20 минут назад, Альфу Центавра почти четырехлетней давности, соседнюю галактику Туманность Андромеды – 2,5 млн лет назад.

Самый дальний предел, доступный такого рода «перемещению» во времени, составляет более 10 млрд лет: картину той невероятно далекой эпохи можно увидеть в микроволновом диапазоне, как следы реликтового излучения Вселенной. Но, конечно, нас такими путешествиями не удовлетворишь; в них чудится что-то «ненастоящее» в сравнении с тем, как такие перемещения выглядят в фантастике. Выбираешь нужную эпоху на экране, нажимаешь кнопку – и.

Интересно, что уравнения Эйнштейна не накладывают ограничений и на такие целенаправленные путешествия в прошлое. Поэтому некоторые теоретики, рассуждая об этом, предполагают, что при движении на скорости большей скорости света время в этой системе отсчета будет течь в обратном относительно остальной Вселенной направлении. С другой стороны, такое движение эйнштейновские теории все же запрещают: масса при достижении световой скорости станет бесконечной, а чтобы разогнать бесконечную массу хотя бы еще чуточку быстрее, понадобится бесконечная энергия. Но, главное, введение таких машин времени способно нарушить не менее фундаментальный причинно-следственный принцип.

Представьте, что вы – яростный сторонник Хиллари Клинтон и решили вернуться в прошлое, чтобы поколотить мелкого Дональда Трампа и навсегда отвадить его от политики. Если это сработало, и Дональд после такого «поучения» еще в 1950-х решил полностью сосредоточиться на бизнесе или на игре в шахматы, то каким образом вы бы вообще узнали о его существовании, не говоря о том, чтобы воспылать нелюбовью к этому политику. Эти парадоксы хорошо раскрывает культовая серия фильмов «Назад в будущее», а многие ученые считают, что они делают путешествия в прошлое принципиально невозможными. С другой стороны, рассуждать и фантазировать мы можем всегда. Давайте попробуем?

Приближение к какой-нибудь достаточно крупной черной дыре приводит к замедлению времени. Падение внутрь – вряд ли вариант: это занятие чересчур опасно и не позволит сохранить в целости и вас, и вашу машину для перемещений во времени. Однако существует вариант, при котором черная дыра может оказаться вполне подходящим «порталом» в прошлое. На него указали расчеты, проведенные еще в 1960-х известным (а тогда еще очень молодым) новозеландским физиком Роем Керром, который изучал гравитационное поле вращающихся черных дыр.
В самом деле, если обычное сферическое тело сжимается до критического радиуса и образует сингулярность черной дыры, то масса вращающегося тела испытывает влияние центробежных сил. Этот момент импульса не позволяет образоваться обычной «точечной» сингулярности, и вместо нее появляется сингулярность очень необычная – в виде кольца нулевой толщины, но ненулевого диаметра. И если сингулярности обычной черной дыры не избегнет любой, кто дерзнет приблизиться к ней слишком близко, то наблюдатель, сближающийся с кольцеобразной сингулярностью, вполне может «проскочить» ее – и оказаться по ту сторону.

Некоторые ученые предполагают, что эти свойства могут делать «керровские» черные дыры своего рода антиподами обычных – где-то, в ином пространстве-времени они не поглощают, а напротив, выбрасывают из себя все, что попало в них в нашем. Счастливчик, избегнувший полной дезинтеграции в кольцеобразной сингулярности, окажется где-то совершенно в ином месте и времени. Где? Увы, и тут никакого управления пока не предусматривается: как повезет. Пока что мы не уверены даже в существовании сингулярности такой подходящей формы, не говоря уже о том, чтобы контролировать их возникновение и то, какие именно участки пространственно-временного континуума они соединяют. Вам это что-то напоминает?

Если мы вспомним о нашем упрощенном двумерном континууме, который содержит всего одно временно′е измерение и одно пространственное, то нам будет легко представить, как его ткань не только деформируется и изгибается, но и рвется – как в окрестностях массивных тел и в сингулярности черной дыры. Но куда приводят такие разрывы? Видимо, опять же, – в иную часть континуума, – как если б мы взяли плоскую двумерную простыню и сложили пополам, пробив «дырки» с одной поверхности на другую. Ни одна теория не запрещает существование и в нашем четырехмерном пространстве-времени таких дыр – объектов, широко известных как кротовые норы.

Практически физики нигде и никогда их не наблюдали, но существует ряд моделей, описывающих такие кротовые норы, причем к числу их авторов относятся весьма авторитетные фигуры, включая американца Кипа Торна и британца Стивена Хокинга. Последний считает, что кротовые норы существуют лишь на планковских масштабах, в «квантовой пене» виртуальных частиц, которые непрерывно рождаются и аннигилируют в вакууме пространства-времени. Вместе с ними рождаются и рассыпаются бесчисленные туннели кротовых нор, которые на крошечную долю секунды – случайным образом – соединяют совершенно разные области пространства-времени, и снова исчезают.

Чтобы использовать такие норы хоть для какой-либо пользы, их придется научиться стабилизировать и увеличивать в размерах. Увы, расчеты показывают, что для этого понадобятся колоссальные количества энергии, непредставимые ни для американского президента, ни для всего человечества в любой более-менее обозримой перспективе. Поэтому несколько большую надежду на свободные перемещения во времени дает другая полуфантастическая концепция, развитая во второй половине ХХ в. Томасом Кибблом, Яковом Зельдовичем и Ричардом Готтом – речь идет о космических струнах.

Не стоит путать их с суперструнами из другой известной теории: космические струны в представлении Готта – это весьма плотные одномерные складки пространства-времени, возникшие еще на заре существования Вселенной. Упрощенно говоря, «ткань» пространства-времени в ту эпоху еще не «разгладилась», и некоторые из тогдашних складок сохранились до сих пор. Они растянулись до десятков парсек, но по-прежнему необычайно тонки (порядка 10–31 м) и несут огромную энергию (плотность порядка 1022 г на см длины).

Тоньше атома, космические струны пронизывают пространственно-временной континуум, проявляя мощнейшую, хотя и локально ограниченную, гравитацию. Зато если мы научимся ими манипулировать, сближать, скручивать и сплетать, мы можем как угодно «настраивать» и пространство-время вокруг. Такие сверхспособности обещают уже вполне полноценные перемещения в прошлое и будущее по желанию, по надобности или настроению. Если только на это не существует фундаментальных запретов. Помните про «Назад в будущее»?

Нарушение причинно-следственных связей при путешествии в прошлое способно поставить в тупик не только философов, но и любые разумные физические и математические выкладки. Самый известный пример этому – «парадокс убитого дедушки», впервые описанный в научной фантастике еще в 1940-х. В книге французского писателя Рене Баржавеля рассказывается, как неосторожный путешественник во времени убил своего собственного деда, так что впоследствии он не смог появиться на свет, совершить перелет в прошлое и убить дедушку. Тут начинает сбоить любая логика: возникает разорванная цепь причин и следствий, которую не приемлет ни наука, ни наш повседневный опыт.

Одним из решений этого парадокса может быть «постселекция» событий самой Вселенной. Иначе говоря, оказавшись в прошлом, путешественник не сумеет сделать ничего, что нарушило бы правильный ход причин и следствий. Пистолет не сработает, или он не отыщет своего дедушку, или случится тысяча других случайностей, странностей, конфузов, но течение вещей не позволит сбить Вселенную с ее размеренного хода. Но вообще трудно представить себе хоть какое-либо действие в прошлом, которое не имело бы далеко идущих последствий. Вспомним еще один пришедший из фантастики термин – «эффект бабочки», который указывает на свойство некоторых систем усиливать незначительное влияние до больших и непредсказуемых последствий. Возможно, постселективное решение парадоксов времени все равно не позволит нам путешествовать по нему.

Впрочем, существует и другой подход, куда более многообещающий. Согласно популярной сегодня гипотезе Мультивселенной, в мироздании может реализовываться любой возможный (и невозможный) вариант, просто все они «расходятся» по разным параллельным вселенным. Вы можете переместиться в прошлое и застрелить дедушку, и он действительно не родит вашего отца, а тот – вас, но в другом, параллельном мире. Так же, как где-то там Дональд Трамп может проиграть выборы, или вовсе не появиться на свет, или оказаться знаменитым велогонщиком. Так же, как где-то существуют миры, населенные зелеными мыслящими медузами или вообще подчиняющиеся иным законам физики.

Так, путешествие во времени парадоксальным образом приводит нас к проблемам фундаментального устройства пространственно-временного континуума. Проблемам, окончательно решить которые поможет разве что первый опыт настоящего перемещения в прошлое – жаль, что в нашем мире этого невероятного события придется подождать еще неопределенное время.

Возможны ли путешествия во времени с точки зрения науки?

Никогда не мечтали отправиться куда-нибудь в другое время? Нет, не с обычной скоростью, с которой мы «скучно» идем вперед — секунда за секундой. Либо:

• быстрее, чтобы можно было забраться далеко в будущее, оставшись в прежнем возрасте;
• медленнее, чтобы можно было сделать гораздо больше, чем другие, за тот же промежуток времени;
• в обратном направлении, чтобы можно было вернуться в эпоху прошлого и изменить ее, возможно, изменив будущее или даже настоящее?

Это может показаться совершенно научно-фантастическим, но не все в этом списке будет сугубо «фантастическим»: путешествие сквозь время — это научно возможный процесс, который всегда с вами. Вопрос лишь в том, как можно манипулировать им в своих целях и контролировать движение во времени.

Когда в 1905 году Эйнштейн выдвинул специальную теорию относительности, понимание того, что каждый массивный объект во Вселенной должен путешествовать во времени, стало лишь одним из ее поразительных последствий. Мы также узнали, что фотоны — или другие безмассовые частицы — не могут испытывать время в своей системе отсчета вообще: с момента, когда одна из них испускается, до момента, когда она поглощается, только массивные наблюдатели (вроде нас) могут видеть течение времени. С позиции фотона вся Вселенная сжимается в одну точку, и поглощение и излучение происходят одновременно во времени, мгновенно.

Но у нас есть масса. И все, что имеет массу, ограничено тем, чтобы всегда путешествовать со скоростью меньше скорости света в вакууме. И не только это, но и независимо от того, насколько быстро вы двигаетесь относительно чего-либо — ускоряетесь вы или нет, неважно — для вас свет всегда будет двигаться с одной постоянной скоростью: с, скорость света в вакууме. Это мощное наблюдение и осознание приходит с удивительным следствием: если вы наблюдаете за движущимся относительно вас человеком, его часы будут идти медленнее для вас.

Представьте себе «световые часы», или часы, которые работают по принципу отражения света взад-вперед в направлении вверх-вниз между двумя зеркалами. Чем быстрее человек движется относительно вас, тем больше будет скорость движения света в поперечном (вдоль) направлении, а не в направлении вверх и вниз, а значит, тем медленнее будут идти часы.

Точно так же ваши часы будут двигаться медленнее относительно них; они будут видеть время, которое течет медленнее для вас. Когда вы снова соберетесь вместе, один из вас будет старше, а другой моложе.

Такова природа «парадокса близнецов» Эйнштейна. Короткий ответ: если предполагать, что вы начинали в одной системе отсчета (например, в состоянии покоя на Земле), и попадете в ту же систему отсчета позже, меньше постареет путешественник, поскольку для него время будет идти «медленнее», а тот, кто остался дома, столкнется с «нормальным» течением времени.

Поэтому если вы хотите ускоренно двигаться во времени, вам придется разогнаться до околосветовой скорости, двигаться в таком темпе некоторое время, а после вернуться в изначальное положение. Придется немного развернуться. Проделайте это и сможете переместиться на дни, месяцы, десятилетия, эпохи или миллиарды лет в будущее (в зависимости от снаряжения, конечно).

Вы могли бы засвидетельствовать эволюцию и разрушение человечества; конец Земли и Солнца; диссоциацию нашей галактики; тепловую смерть Вселенной самой. Пока у вас будет достаточно энергии на космическом корабле, вы сможете заглядывать так далеко в будущее, как захотите.

Но вот вернуться обратно — это другая история. Простой специальной относительности, или отношения между пространством и временем на базовом уровне, было достаточно, чтобы доставить нас в будущее. Но если мы захотим вернуться в прошлое, обратно во времени, нам потребуется общая теория относительности, или отношение между пространством-временем и материей и энергией. В этом случае мы расцениваем пространство и время как неразделимую ткань, а материю и энергию — как то, что искажает эту ткань, вызывает изменения в самой ткани.

Для нашей Вселенной, как мы ее знаем, пространство-время довольно скучное: оно почти идеально ровное, практически не изогнутое, и ни в какой форме не зацикливается на себе.

Но в некоторых моделируемых вселенных — в некоторых решениях эйнштейновской общей теории относительности — можно создать замкнутую петлю. Если пространство зацикливается само на себе, вы можете двигаться в одном направлении долгое, долгое время, чтобы вернуться туда, откуда начали.

Что ж, бывают решения не только с замкнутыми пространствоподобными кривыми, но и замкнутыми времениподобными кривыми. Замкнутая времениподобная кривая подразумевает, что вы можете буквально путешествовать во времени, пожить в определенных условиях и вернуться в ту же точку, из которой вышли.

Но это математическое решение. Описывает ли эта математика нашу физическую Вселенную? Кажется, не совсем. Кривизны и/или разрывы, которые нам нужны для такой Вселенной, дико несовместимы с тем, что мы наблюдаем даже вблизи нейтронных звезд и черных дыр: самых экстремальных примеров кривизны в нашей Вселенной.

Наша Вселенная может вращаться в глобальном масштабе, но наблюдаемые пределы вращения в 100 000 000 раз жестче тех, что допускают замкнутые времениподобные кривые, которые нам нужны. Если вы хотите отправиться вперед во времени, потребуется релятивистский DeLorean.

Но назад? Возможно, будет лучше, если вы не сможете отправиться назад во времени, чтобы не помешать вашему отцу жениться на вашей матери.

В общем, подводя итоги, можно заключить, что путешествия назад во времени всегда будут очаровывать людей на уровне идеи, но, вероятнее всего, останутся в недостижимом будущем (как ни парадоксально). Это не невозможно математически, но Вселенная построена на физике, которая является специальным подмножеством математических решений. Исходя из того, что мы наблюдали, наши мечты исправить наши ошибки, отправившись в прошлое, вероятно, останутся только в наших фантазиях.

Возможны ли путешествия во времени?

Все о возможности путешествия во времени с точки зрения современной науки.

В современной науке есть несколько способов путешествия в будущее (строго говоря, все люди путешествуют в будущее, чем бы они не занимались, время-то на месте не стоит, а идет вперед, так что разговор идет ускоренном путешествии):

1. Физический (который основывается на общей теории относительности Эйнштейна):

А) при движении со скоростью, близкой к скорости света, время для движущегося объекта практически останавливается, в то время как все остальные объекты во Вселенной продолжают стареть. Доказано, что чем выше скорость перемещения объекта, тем медленнее для него идет время; это касается как объектов биологического происхождения (человека), так и его изобретений (с небоскреба сбрасывали таймер и засекали его одновременно с таймером, находящимся на земле; засеченное время сброшенного таймера на микросекунды отличалось от «неподвижного результата», но отличалось же, что доказывает замедление времени при увеличении скорости).

Б) Нахождение в области притяжения чёрной дыры. В теории, время остановится вообще, а попавший в поле тяготения сможет увидеть развитие и смерть окружающей вселенной, причем всего за несколько субъективных минут, тогда как по факту пройдут многие миллиарды лет. «Вечность» для такого наблюдателя закончится вместе с коллапсом Вселенной.

2. Биологический. А) Остановка обмена веществ с последующим восстановлением (к примеру, криоконсервация – мгновенная заморозка биологического объекта, в настоящее время проводятся эксперименты в этом направлении).

Б) Спячка у теплокровных животных тоже является своеобразным «путешествием в будущее». Организм стареет, зато трех месяцев зимы как не бывало.

Осуществление путешествий в прошлое гораздо сложнее, нежели в будущее, однако есть несколько теоретических способов попасть во «вчерашний день»:

1. С помощью «кротовых нор», гипотетическое существование которых допускает Общая теория относительности Эйнштейна, которые представляют собой некие туннели, соединяющие наше время-пространство с другим временем. Есть небольшая сложность: уравнения Эйнштейна говорят, что кротовая нора схлопнется до попадания в нее путешественника во времени, если ее не удержит материя с отрицательной плотностью энергии (существование которой уже доказано). То есть в теории попасть в прошлое таким образом можно, но вот «куда?» и «в какое время?» еще неизвестно.

2. Машина времени Дойча — Политцера. «Работает» эта «машина» через субъективное восприятие человека, ее принцип работы заключается в следующем: пока вы вспоминаете прошлое, вы в прошлом.

Вообще, наша реальность равно нашим ощущениям. Смотря на Солнце, мы видим его таким, каким оно было около 8 минут назад. Мы смотрим на дерево и видим его таким, каким оно было одну квадриллионную секунды назад. Данные ощущения являются основой нашего «сейчас», невзирая на их приход из прошлого. Благодаря восстановлению этих ощущений, мы создаем своё собственное субъективное прошлое.

Парадоксальные моменты путешествий во времени:

Небольшая логическая задача: «Если я отправлюсь в прошлое и убью собственного деда, то что станет со мной? Ведь мое рождение в будущем невозможно, но я же сейчас существую?». В идеале из-за воздействия на прошлое будущее просто изменится, где «внука» просто нет. В не очень идеальной системе «внук» умрет одновременно с «дедом». Вселенная не потерпит парадоксов.

Документированные общедоступные факты пребывания в нашем времени путешественников из будущего отсутствуют.

Фактически, путешествие во времени можно осуществить с точки зрения наблюдателя. Астрофизик Нил Деграсс Тайсон под на пресс-конференции в Университете Майами говорил: «Знаете, что самое классное? Если вы сейчас отправитесь в галактику под номером М100, которая находится на расстоянии 65 миллионов световых лет отсюда.

Что в этом классного? Свет от астероида, который привел к вымиранию динозавров, только сейчас приближается к этой галактике. Вот это просто невообразимо! Таким образом, оказавшись сейчас в той галактике, вы бы обогнали свет, вы бы могли достать свой телескоп и наблюдать за вымиранием динозавров. Это же просто неописуемо! Таким образом, Вселенная – нечто вроде Машины времени. Вы видите вещи не такими, какими они являются сейчас, а такими, какими они однажды были».

Побывать в прошлом можно лишь теоретически, но увидеть его можно. Осталось дождаться космических кораблей, которые смогут мгновенно перемешать нас в соседние галактики, чтобы мы смогли хотя бы не поучаствовать, но пронаблюдать за нашим прошлым.

Путешествие во времени возможно: О чем говорил Стивен Хокинг и другие физики

В своей последней книге Стивен Хокинг сделал довольно громкое заявление, над которым стоит задуматься.

Вернемся в 2009 год. Вот Хокинг сидит в украшенной воздушными шарами комнате. Он явно ждет гостей — стол накрыт, шампанское охлаждается в ведерке со льдом. Это был закрытый праздник, на который астрофизик ждал только путешественников во времени из будущего — но к нему никто не явился.

Тогда Хокингу не удалось доказать возможность путешествий во времени и, согласно отчету IFLScience, в 2012 году, выступая на симпозиуме, он сказал: «У меня есть экспериментальные доказательства того, что путешествие во времени невозможно». После чего ученый рассказал, как устраивал вечеринку для гостей из будущего, но на нее никто не пришел.

Тем не менее мы знаем, что к моменту смерти в марте 2018 года астрофизик не исключал возможности путешествий во времени — в своей посмертной книге «Краткие ответы на большие вопросы» он снова возвращается к этой теме. Он пишет, что это «очень серьезный вопрос», но отмечает, что если подать заявку на грант для изучения путешествий во времени, тебя немедленно уволят.

Так возможно ли путешествие во времени? Удастся ли человеку когда-нибудь решить эту проблему? В колонке в издании The Conversation ученый из Школы физики и астрономии Университета Ноттингема по имени Питер Миллингтон попытался разобраться с некоторыми из этих вопросов.

Скорость света — самое важное в путешествии во времени

Миллингтон пишет: «Мы считаем возможность позвонить друзьям и родственникам в любой уголок планеты само собой разумеющимся, но на самом деле их голоса и изображения путешествуют хоть и быстро, но совсем не мгновенно».

Никакой сигнал — или, как говорят физики, электромагнитная волна — не может распространяться быстрее скорости света, а это ровно 299 792 458 метров в секунду. Эйнштейн в рамках своей теории относительности постулировал, что скорость света является универсальной постоянной, то есть свет движется в вакууме всегда с одинаковой скоростью — и независимо от наблюдателя.

И, если мы говорим о возможности путешествия во времени, это условие становится очень важным — вывод, что ничто не может перемещаться быстрее скорости света, следует из принципа причинности, который гласит, что действие может произойти только после причины — что и делает путешествие во времени невозможным. Миллингтон объясняет: «Если я возвращаюсь в прошлое и предотвращаю собственное рождение, я меняю причину и следствие местами».

Возможно ли путешествие в будущее в рамках теории относительности Эйнштейна?

Из постоянства скорости света, однако, следует, что пространство и время не абсолютны, а относительны, а время идет с разной скоростью в зависимости от быстроты движения объектов. Например, часы, идущие в автомобиле, движущемся с постоянной скоростью, идут медленнее, чем у стороннего наблюдателя, который стоит на улице.

Это уже похоже на путешествие в будущее — даже если разница во времени между движущимся водителем и наблюдателем составляет лишь миллиардную долю секунды.

Миллингтон объясняет это на следующем примере: «Если бы мне пришлось очень быстро улететь на космическом корабле, а потом вернуться на Землю, для меня прошло бы меньше времени, чем для тех, кого я оставил дома. Они бы решили, что у меня все замедлилось, что я постарел меньше, чем они, а мне бы они казались, наоборот, убежавшими от меня вперед».

Что же было бы, если бы мы, вопреки Теории относительности, могли двигаться быстрее света? Неужели мы бы смогли вернуться в прошлое?

Ответить на этот вопрос непросто. Миллингтон говорит, что в этом случае принцип причинности станет неприменим, и мы уже не сможем сказать, движется время вперед или назад. Более того, Теория относительности утверждает, что масса и энергия — это одно и то же, а значит, что для разгона любой частицы, имеющей массу покоя, быстрее скорости света, потребовалась бы бесконечная энергия, а частиц без массы покоя мы пока не обнаружили.

Путешествие в будущее через пространственно-временной тоннель

Однако, как пишет Стивен Хокинг в своей книге, возможно, способ путешествовать в прошлое все же есть — через пространственно-временной тоннель или, как еще говорят, червоточину, соединяющую две удаленных части Вселенной.

В Общей теории относительности Эйнштейна гравитация является следствием искажения пространства-времени под действием массы — которое в отчет влияет на движение массы. В физике понятие «пространство-время» характеризует комбинированное представление, включающее трехмерное пространство и одномерное время, в виде четырехмерной математической структуры.

Миллингтон пишет: «Чем большую массу мы концентрируем в некоторой области пространства, тем больше деформируется пространство-время и тем медленнее идут часы, расположенные неподалеку. Если мы сожмем достаточную массу, эти искажения достигнут такой величины, что даже свет не сможет избежать гравитационного притяжения — в этом случае образуется черная дыра».

Впрочем, к путешествиям во времени имеет отношение только край черной дыры: время там идет бесконечно медленно относительно удаленного наблюдателя. Физики предполагают, что червоточины могут образовываться из черных дыр.

Червоточины — это своего рода тоннели в пространстве-времени, позволяющие перемещаться между точками А и В со скоростью света, но для стабилизации такого тоннеля нужно место с отрицательной кривизной пространства, то есть отрицательной плотностью энергии. Но может ли плотность энергии вообще быть отрицательной?

Большинство людей, знакомых с классической физикой XIX века, ответили бы на этот вопрос уверенным «нет», но современная квантовая механика не исключает существования отрицательных плотностей энергии: согласно этой теории, пустое пространство вовсе не пусто, а заполнено парами частиц, которые постоянно появляются и исчезают, и область, в которой появляется и исчезает меньше пар, чем в других местах, будет иметь отрицательную плотность энергии.

Правда, как объясняет Миллингтон, до сих пор не существует теории, которая совместила бы теорию гравитации Эйнштейна с квантовой механикой, так что пока ответ на вопрос, возможно ли путешествие в прошлое, остается одним из многих секретов нашей вселенной.

Подписывайтесь на наш канал в Яндекс.Дзен. Не толь­ко технологии и крипта, но и много экс­клю­зив­ных ис­то­рий, по­лез­ных ма­те­ри­а­лов и кра­си­вых фото.

Топ-10: безумные идеи и интересные теории о путешествиях во времени

Идея создания машины времени давно пленит воображение человечества. Мы снимаем фильмы про путешествия в будущее и в прошлое (Терминатор, Назад в будущее), а некоторые энтузиасты даже верят в то, что путешественники во времени уже побывали среди нас или до сих пор скрываются среди небезызвестных личностей.

На сегодняшний день никаких доказательств в пользу существования подобных технологий у нас пока что нет. Однако ученые посвящают немало времени этому вопросу, разрабатывая всевозможные теории о том, как претворить в жизнь механизм, способный переносить человека в разные отрезки времени, чтобы разгадать самые важные тайны Вселенной. Перед вами подборка из 10 таких теорий.

10. Общая теория относительности Альберта Эйнштейна

Фото: Oren Jack Turner

Первой теорией в этом списке станет знаменитая Общая теория относительности великого Альберта Эйнштейна. Его труд во многом помог современным ученым, размышляющим о способах реализации путешествий во времени. В общей тории относительности описывается, как объекты в космосе могут создавать искажение в пространственно-временном континууме, который мы также называем гравитацией. Сама по себе гравитация не приводит к перемещениям во времени, но с ней связан реально существующий феномен, который мог бы привести нас и к путешествиям во времени.

Физики использовали общую теорию относительности во многих своих трудах, включая описание так называемых кротовых нор и черных дыр. Об этих явления мы еще упомянем в следующих пунктах этого списка. Оба они тесно связаны с теориями о путешествиях во времени, в которых эти феномены выступают в качестве своеобразных мостов между мирами. Без основополагающего труда Эйнштейна современные исследователи не смогли бы связать черные дыры и кротовые норы с предположительно возможными путешествиями во времени.

9. Кротовые норы

Вторая теория, которую мы рассмотрим в этой подборке, внушает исследователям очень большие надежды на прорыв, но в то же самое время она не подкреплена никакими реальными свидетельствами в пользу ее состоятельности. Никто пока не смог доказать существование кротовых нор. Никто не сталкивался с ними в космосе, но ученые до сих пор считают, что они где-то там есть. Вопреки всем тщетным поискам, исследователи верят в существование этих червоточин, поскольку они очень хорошо вписываются в теорию относительности Эйнштейна, а ведь этот гениальный физик предсказал целый ряд сложнейших явлений еще до того, как человечество обладало необходимыми для их подтверждения технологиями. Если кротовина (альтернативное название) на самом деле существует, она сможет стать ключом к реализации путешествий во времени.

Согласно распространенной гипотезе кротовые норы – это своеобразные тоннели, возникающие в пространственно-временном континууме. Это значит, что если бы кто-то вошел в такую червоточину в одном месте, этот человек (или предмет) смог бы очутиться в другом конце Вселенной или в другом времени за ничтожно короткий срок. Проблема в том, что если кротовина – реальное явление, оно, скорее всего, по своей природе настолько крошечное, что человек в нее просто не поместится. Выходит, что в этом контексте о целых космических кораблях не может быть и речи. Впрочем, отсутствие каких-либо доказательств существования этой уникальной топологической особенности никак не мешает ученым считать теорию о кротовых норах одной из ведущих гипотез о путешествиях во времени.

8. Черные дыры

Черные дыры – это области во Вселенной с такой мощной гравитацией, что покинуть ее не способны даже кванты света. Не исключено, что феномен этот связан с формированием сверхновых звезд или со столкновением звезд. Астрофизики считают, что любой объект, попавший в черную дыру, никогда оттуда больше не выберется. Теоретически, гравитационное притяжение этих областей пространства-времени настолько сильное, что даже время там замедляется и протекает совсем иначе. Согласно одной из гипотез, для изучения возможности путешествий во времени нам было бы необходимо облететь ближайшую черную дыру вокруг максимально близко к ее границам, но достаточно далеко, чтобы космическое судно не затянуло за так называемый горизонт событий.

Поскольку притяжение черных дыр невероятно сильное, время, необходимое на полет вокруг этой области, разительно отличается от наших представлений о нем на Земле. Для космонавта, решившегося на участие в подобной экспедиции, на орбите черной дыры могли бы пройти дни или месяцы, в то время как дома этот срок растянулся бы на долгие годы. Другими словами, если бы вы отправились к черной дыре и потом полетели назад на Землю, домой вы бы вернулись, не особо постарев, в отличие от своих ровесников, которые прожили бы уже за время вашего отсутствия долгие годы. Никто пока ничего подобного не совершал, но не исключено, что в будущем ученые смогут разработать необходимые для таких полетов технологии.

7. Космические струны

Теоретически космические струны – это астрономические объекты, представленные в виде тонких конусов энергии, которые простираются по всей Вселенной. Их считают реликтами (остатками), существующими еще со времен раннего космоса. Ученые предполагают, что эти комические струны обладают внушительной массой, достаточной, чтобы искажать пространственно-временной континуум вокруг себя. Их также сравнивают с одномерной складкой пространства-времени. Физики предполагают, что эти струны бывают либо в форме петли, либо похожи на бесконечные линии. Если космические струны, действительно, существуют и простираются по всей Вселенной, они могли бы помочь нам открыть способ путешествия во времени.

Некоторые исследователи считают, что если две такие струны пролегают параллельно друг другу и находятся при этом максимально близко одна ко второй, они могут образовывать особенную связь пространства-времени. Если бы подобные связи были реальными, это свидетельствовало бы в пользу возможности путешествовать во времени. Над доказательством существования космических струн трудится немало ученых, основывающих свои работы на наблюдениях за гравитационными линзами в окрестностях галактики CSL-1 и за далекими квазарами. Кстати, у этой теории есть некоторые общие моменты с теорией о черных дыра.

6. Машина времени

Все мы пересмотрели немало фильмов про героев, забегающих в диковинные устройства, и отправляющихся в захватывающие путешествия, как в интригующее будущее, так и в загадочное прошлое. Многие из вас наверняка до сих пор мечтают, что однажды машину времени все же изобретут, и уж тогда вам точно доведется ее испробовать. Теоретически такого сложного механизма пока что не существует, но все в этом мире начинается с идей и гипотез, а уж теорий о том, как создать машину времени, великое множество.

Исследователи предполагают, что для успешной работы машины времени нам необходима экзотическая материя, обладающая отрицательной плотностью энергии. Такая материя гипотетически способна на очень странные вещи, поскольку она нарушает одно или сразу несколько классических условий, или же не состоит из известных элементарных частиц. Например, эта материя будет реагировать на воздействие противоположным образом, нежели обычная материя, и двигаться она также будет в обратном направлении. Проблема состоит в том, что если такая экзотическая материя и существует, то ее вряд ли хватит для использования в машине времени. Существует еще множество других теорий о создании и принципах работы столь уникального механизма, но гипотеза, описывающая использование экзотической материи, пока что самая многообещающая.

5. Путешествие на скорости, превышающей скорость света

Вы будете смеяться, но впервые об этой теории мир узнал от супермена. В фильме «Супермен» 1978 года главный герой в полете смог развить такую высокую скорость, что ему удалось отмотать время назад. Он просто очень быстро летел в направлении, противоположном вращению Земли вокруг собственной оси. Это все, конечно же, лишь увлекательная выдумка, но она породила размышления на тему того, как движение со скоростью выше скорости света могло бы помочь нам отправиться в путешествие во времени. Возможно ли такое? Как это осуществить? Современные физики уверены, что нет ничего быстрее скорости света, но ведь мы еще так мало знаем об устройстве нашего мира. Даже собственную планету мы изучили далеко не до конца. Теоретически если объект сможет перемещаться со сверхсветовой скоростью, чтобы достигнуть цели своего путешествия, время для него будет измеряться в отрицательных числах. То есть по своей сути, это будет путешествие в прошлое.

В теории про сверхзвуковую скорость есть еще много пробелов, поскольку для ее подтверждения нам необходим анализ неких гипотетических частиц, не взаимодействующих с обычными частицами. Только в этом случае нарушался бы принцип причинности, что и позволило бы передачу сигналов из будущего в прошлое. Ученым, работающим над этим концептом, пришлось признать, что для подходящих сценариев необходим целый ряд специфических факторов. Гипотетически, для скачка во времени одного движения быстрее скорости света недостаточно, а ведь это лишь одна из нескольких составляющих невообразимо сложного уравнения.

4. Цилиндр Типлера (Tipler)

Доказать эту теорию практически невозможно, но это не делает ее менее интересной с точки зрения размышлений о количестве массы вещества, необходимого для путешествий во времени. Согласно теории о цилиндре Типлера, для путешествий во времени нам необходима доля материи, которая бы в 10 раз превышала массу Солнца. Затем ее нужно было бы собрать в очень плотный, бесконечно длинный и тонкий цилиндр. В нашей Вселенной существуют тела, масса которых в 10 раз больше солнечной, но совершать над ними подобные манипуляции просто за гранью человеческих возможностей.

Ну а если все это не показалось вам сложным, то продолжим. Согласно все той же теории, чтобы совершить путешествие во времени, этот невероятно длинный и тяжелый цилиндр нужно раскрутить до скорости нескольких миллиардов оборотов в минуту. Если все вышеперечисленное было бы возможным, нам бы оставалось «всего лишь» отправить космический корабль по максимально точному маршруту вокруг гипотетического цилиндра Типлера. Только тогда ученые и смогли бы войти в некую замкнутую временную складку и совершить скачок во времени. Или погибнуть.

В фильме «Интерстеллар» (Interstellar, 2014) тема путешествий во времени была раскрыта сразу в нескольких вариантах. Герои сюжета отправились прямиком в кротовую нору, чтобы облететь вокруг черной дыры и спасти вымирающее человечество. В этом же фильме зрителям показали возможность путешествия во времени с помощью передачи гравитационных сигналов, посылаемых с обратной стороны горизонта событий. В кино подобное стало возможным благодаря так называемому тессеракту, четырехмерному гиперкубу.

На сегодняшний день науке известны трехмерные и двухмерные тессеракты. Для путешествия во времени исследователям понадобился бы куб с числом измерений, превышающим тройку. Согласно одной из теорий, когда объект попадает в тессеракт, время для него становится плоскостями некоего пространства. Таким образом возникают разные временные уровни, между которыми объект гипотетически может путешествовать примерно так же, как это показано в фильме «Интерстеллар». Это, конечно, абсолютно фантастическая теория, но кто знает, какие удивительные открытия и возможности у нас появятся в будущем… Не секрет, что часто именно фантазии мечтателей становились основой для новых изобретений, изменявших мир.

2. Парадокс убитого дедушки

Эта теория в первую очередь посвящена не столько путешествиям во времени, сколько возможности стереть факт своего существования, создав таким образом логический парадокс. Иными словами, если у кого-то появилась бы возможность совершить путешествие в прошлое, этот человек смог бы полностью изменить ход истории и даже стереть самого себя. Допустим, вы построили машину времени. Затем вы отправились на несколько десятков лет назад, встретили своего дедушку еще до того, как у него вообще появились дети. По какой-то одной вам понятной и известной причине вы убиваете своего дедушку. Выходит, что ваши родители никогда не родятся, а это значит, что и вас в живых быть не может и не должно. Если вы никогда не рождались, то как же вы построили машину времени и попали в прошлое, чтобы убить своего дедушку, из-за чего вы не появились на свет? Все сложно.

Режиссеры не раз использовали подобную концепцию во многих фильмах и сериалах: злодеи отправлялись в прошлое, чтобы убить кого-то до того, как этот человек сможет сделать что-то хорошее в будущем. Именно так и произошло в легендарном фильме «Терминатор». Идея подобных путешествий захватывает воображение, но стоит ли говорить о том, что она также несет и большую угрозу всему человечеству?

1. Путешественники во времени уже среди нас?

Теорий и историй про путешественников во времени очень много. Известно много необыкновенных случаев, когда люди реально верили в то, что гости из будущего или из прошлого уже давно скрываются среди нас.

Один из довольно громких примеров был связан с премьерой фильма Чарли Чаплина «Цирк» (The Circus, 1928). В 2010 году один из зрителей этой киноленты заметил кое-что невероятное на кадрах, снятых у кинотеатра перед дебютным показом в Лос-Анджелесе, и вошедших в дополнительные материалы к раритетному релизу. В толпе якобы появилась женщина, говорящая по мобильному телефону. Поскольку «Цирк» был выпущен еще в 1928 году, о существовании столь продвинутых технологий в те годы не могло быть и речи. Черно-белое немое кино, размытая картинка и вдруг компактное технологичное средство связи посреди улицы, полной людей? Это возможно только при одном условии – неизвестная была путешественницей во времени.

Согласно другой теории заговора, создатель знаменитого телешоу «Симпсоны» — тоже гость из будущего. На протяжении всего существования этого культового мультсериала не раз сюжеты некоторых выпусков спустя много лет после их появления на экранах буквально совпадали с произошедшими событиями особенной значимости. Например, Дональд Трамп стал президентом США сначала в серии Симпсонов 2000 года, а затем в реальности в 2017 году. Вдобавок в мультфильме был предсказан год, когда бейсбольная команда Chicago Cubs победит в Мировой серии (в 2016 году). А ведь этот клуб проигрывал на протяжении предыдущих 108 лет. Подобные предсказания вызвали у особо суеверных американцев серьезные подозрения в том, что в написании сценариев участвует настоящий гость из будущего… Совпадение?