Путешествие назад во времени

Возможны ли путешествия во времени?

О путешествиях во времени грезят многие фантасты. Написано и снято столько художественных произведений, что кажется, будто человечество находится совсем близко к созданию машины по перемещению в прошлое или будущее. Однако не все так просто и пока что люди не могут путешествовать на сотни лет вперёд или назад. В этом материале опишем, как можно перемещаться во времени и какие есть варианты осуществления этого.

Проблемы путешествий во времени

Кроме реализации самой машины времени в далёких путешествиях есть ещё несколько проблем, ответ на которые пока не совсем однозначен. В первую очередь — это парадоксы. Их возникновение носит теоретический характер, хотя отбрасывать такой эффект не стоит. Самый известная проблема путешествий в прошлое — это парадокс дедушки.

Предположим, что некий человек создал или обнаружил машину времени, на которой отправился на несколько десятилетий назад. Там он находит своего дедушку и убивает его. Тогда выходит, что сам путешественник не родится, потому что его отец не появится на свет, не женится на его матери и т.д.

Некоторые эксперты уверены, что никакого парадокса тут вовсе нет. Якобы путешественник во времени просто не сможет убить своего деда, поскольку рождение внука уже состоялось. Вероятно, при полете в прошлое нельзя будет нарушить причинно-следственные связи. Это отчасти объясняется принципом самосогласованности Новикова.

Другим решением «парадокса дедушки» можно считать теорию мультивселенной. Согласно этой концепции, в мире существует бесконечное число миров, в каждом из которых свои особенности. Таким образом выходит, что есть как минимум одна вселенная, в которой путешественник во времени убивает своего деда. Однако ничего катастрофического не происходит — в этой реальности просто не будет его рождения.

Вероятно, теорию мультивселенной можно считать объяснением того, что мы ещё не встретили путешественников во времени. Логично предположить, что, если кто-то в будущем захотел отправиться в 2019 год, то он бы непременно где-нибудь «засветился».

Также пока непонятно, как путешествовать в какой-то конкретный год. В фильмах это решается неким «волшебным» устройством, а в жизни все иначе. Возможно, в будущем этот вопрос будет как-то решён или будет объяснена невозможность такого путешествия.

Путешествовать в будущее можно уже сейчас!

Как бы странно это не звучало, но путешествия во времени возможны уже сейчас! Правда, это будет сверхкороткий отрезок времени, но хоть что-то. Исследователь Чин-Вэнь Чу решил понять, насколько время изменяется с высотой. Для измерений он использовал атомные часы, которые отстают на секунду за. 3.7 млрд лет!

Результаты эксперимента получились следующими. Человек, проживший на верхотуре Эмпайр Стейт Билдинг (443 метра) около 80 лет, продлил бы свою жизнь на 0.00000102 секунды по сравнению с живущими на земле.

Более весомых результатов можно достичь , побыв на Международной космической станции. Здесь идёт вклад сразу двух составляющих: воздействие гравитации и большой скорости МКС (около 27 тысяч км/ч). Итак, выяснилось, что за каждый день космонавты продлевают свою жизнь на 0.000027 секунд. Итого за 100 лет пребывания на МКС человек увеличит свою жизнь всего на 1 секунду относительно людей, живущих на Земле. Не самое быстрое путешествие во времени, конечно.

Намного быстрее можно перемещаться, разогнавшись до околосветовой скорости — 300 тысяч км/ч. В этом случае время замедляется и человек, по факту, путешествует во времени. Данную возможность описал А. Эйнштейн в одном из следствий теории относительности. Однако минусом такого способа является невозможность использования бесконечного количества энергии, требуемого для разгона до световой скорости.

Но если мы не можем использовать бесконечную энергию, то может, используем огромную массу? В соответствии с уравнением относительности E=mc^2 масса пропорциональна энергии, а значит, это возможно. Стивен Хокинг, без сомнения, являлся выдающимся физиком современности. Учёный считал , что искривление пространства-времени, происходящее вблизи массивных звезд и чёрных дыр, может способствовать путешествию во времени. Скорее всего, человеку придётся приблизиться к этим объектам довольно близко, к примеру, к горизонту событий. И в итоге за несколько минут, проведённых у чёрной дыры, человек «прыгнет» во времени на несколько сотен, а то и тысяч лет.

Сможем ли мы когда-нибудь путешествовать в будущее? Как бы это комично не звучало, но время покажет 🙂 А пока что прочтите вторую часть о самых необычных способах путешествий во времени!

Источник

Возможно ли путешествие в прошлое? – что говорят специальная и общая теории относительности

В теории перемещение назад реально. И для этого вовсе не нужна машина времени.

Идея о том, что человек может путешествовать во времени, чтобы изменить прошлое, – один из величайших приемов художественных фильмов, литературы и телешоу. От временных поворотов в «Гарри Поттере» и «Назад в будущем» до повторяющихся циклов в «Дне сурка» – путешествия во времени давали героям возможность исправить ошибки в собственном прошлом. Для большинства людей эта идея представляет что-то из области фантастики – как-никак каждый закон физики указывает на то, что возможно лишь движение вперед.

А если смотреть на вопрос с философской точки зрения, есть несколько парадоксов, которые, кажется, указывают на абсурдность этой идеи. Например, один из них гласит: если бы путешествие назад во времени было возможно, вы могли бы вернуться и убить своего биологического деда до того, как ваши родители были зачаты. Что, в свою очередь, сделало бы невозможным ваше собственное существование.

Так называемый парадокс убитого дедушки. Долгое время казалось, что пути назад нет. Но благодаря некоторым интересным свойствам пространства и времени в общей теории относительности Эйнштейна путешествие во времени все-таки возможно.

Иллюстрация ранней Вселенной, состоящей из квантовой пены, где квантовые флуктуации велики, разнообразны и важны в малых масштабах. Положительные и отрицательные флуктуации энергии могут создавать крошечные квантовые кротовые норы.

NASA / CXC / M.Weiss

Начнем с физической идеи червоточины. В известной части нашей Вселенной в мельчайших масштабах материи пространства-времени есть крошечные квантовые флуктуации – колебания. К ним относятся колебания энергии как в положительном, так и в отрицательном направлении, расположенные близко друг к другу. Очень сильная плотная положительная флуктуация энергии определенным образом создала бы искривленное пространство.

В это же время сильная плотная отрицательная флуктуация энергии искривила бы пространство прямо противоположным образом. Если бы вы соединили эти два кривых пространства вместе, вы могли бы получить квантовую кротовую нору, но лишь на короткое мгновение.

Если бы червоточина просуществовала гораздо дольше, вы бы даже могли транспортировать через нее частицу, позволяя ей мгновенно исчезнуть из одного места в пространстве-времени и появиться в другом.

Точный математический график лоренцевой кротовой норы. Если один конец червоточины построен из положительной массы/энергии, а другой – из отрицательной, червоточина может стать проходимой.

Однако если бы мы захотели увеличить червоточину, чтобы через нее смог пройти человек, это потребовало бы некоторых усилий. Несмотря на то что каждая известная частица в нашей Вселенной имеет положительную энергию и положительную/нулевую массу, в рамках общей теории относительности вполне возможно найти частицы с отрицательной массой и энергией. И хотя ученым еще не удалось их обнаружить, по всем правилам теоретической физики, это все еще возможно.

Если эта материя с отрицательной массой и энергией существует, то создание сверхмассивной черной дыры и ее двойника с отрицательной массой/энергией, а также их последующее соединение должно позволить сотворить проходимую червоточину.

Независимо от того, как далеко вы расположите эти два связанных объекта относительно друг друга, – если бы у них было достаточно массы/энергии (как положительного, так и отрицательного типа), – эта мгновенная связь все равно бы осталась. Все это хорошо подходит для мгновенного путешествия в космос.

А как насчет времени? На этом этапе в игру вступают законы специальной теории относительности.

Для наблюдателей, движущихся с разной относительной скоростью, будет казаться, что «световые часы» работают по-разному, но это связано с постоянством скорости света. Специальная теория относительности Эйнштейна определяет, как происходят эти преобразования времени и расстояния, но это означает, что стационарная и движущаяся части стареют с разной скоростью.

Если вы будете путешествовать со скоростью, близкой к скорости света, вы испытаете явление, известное как замедление времени. Дело в том, что ваше движение в пространстве и ваше движение во времени связаны скоростью света: чем быстрее ваше движение в пространстве, тем медленнее движение во времени.

Представьте, что ваш пункт назначения находится в 40 световых годах от вас, а вы можете передвигаться с невероятно высокой скоростью – более 99,9% скорости света. Если вы сядете в космический корабль и полетите со скоростью, близкой к скорости света, и, почти долетев до финиша, остановитесь, развернетесь и вернетесь на Землю, вы обнаружите что-то странное.

Из-за замедления времени и сокращения длины вы можете добраться до пункта назначения всего за год и через год вернуться обратно. Но вот загвоздка: за этот период на Земле уже пройдет 82 года. И все, кого вы знаете, изменятся до неузнаваемости. Это стандартный способ физического путешествия во времени: он переносит вас в будущее, причем величина путешествия во времени зависит только от вашего движения в пространстве.

Возможно ли путешествие во времени? Вполне. С достаточно большой червоточиной, которая была бы создана сверхмассивной черной дырой и соединена с собственной копией с отрицательной массой и энергией.

Но если вам удастся построить описанную выше червоточину, история изменится. Представим, что один конец червоточины останется почти неподвижным и будет расположен близко к Земле, а другой отправится в релятивистское путешествие, близкое к скорости света. Что будет, если вы войдете в быстро движущийся конец червоточины после того, как она пробудет в движении около года?

Что ж, год одинаков далеко не для всех из нас, особенно если мы по-разному перемещаемся во времени и пространстве! Если говорить о тех же скоростях, что и раньше, то «движущийся» конец червоточины постарел бы на 40 лет, а «обездвиженный» состарился бы лишь на год. Шагните в релятивистский конец червоточины, и вы вернетесь на Землю всего через год после того, как была создана червоточина. Хотя ваш путь мог занять 40 лет.

Приближение к скорости света приведет к тому, что время будет течь иначе для путешественника и человека, который остается в неизменной системе отсчета.

Если бы 40 лет назад кто-то создал такую ​​пару запутанных червоточин и отправил их в путь, можно было бы войти в одну из них сегодня и вернуться назад во времени через конец другой – в 1980-й год. Единственная проблема в том, что вы не сможете оказаться в том же самом месте, – для этого вам нужно быть на другом конце червоточины или отправиться в путешествие по космическому пространству, чтобы его догнать.

Cortez III Service Corp.

Варп-путешествие, предусмотренное для НАСА. Если вы создадите червоточину между двумя точками в пространстве и при этом одна будет релятивистски перемещаться относительно другой, наблюдатели на движущемся конце постареют на совсем иное количество лет, чем наблюдатели на неподвижном конце.

К счастью, и эта форма путешествия во времени запрещает парадокс убитого дедушки! Даже если червоточина была создана до зачатия ваших родителей, вы не можете существовать на другом конце червоточины, чтобы вернуться и найти своего деда до критического момента.

Лучшее, что вы можете сделать, – посадить своих новорожденных родителей на корабль, чтобы попасть в другой конец червоточины, дать им возможность повзрослеть, подарить вам жизнь, а затем отправить себя обратно через червоточину. Только так вы сможете встретить своего дедушку, когда он будет еще очень молод (возможно, даже моложе, чем вы сейчас), но это по-прежнему произойдет уже после рождения ваших родителей.

Если частицы с отрицательной массой и энергией действительно существуют, множество необычных вещей во Вселенной становятся вполне реальными – и путешествия назад во времени остаются самым безумным из того, что мы когда-либо могли себе представить.

Из-за некоторых странностей специальной и общей теорий относительности путешествия назад в прошлое все-таки возможны!

Источник

Как сделать путешествие назад во времени физически возможным?

Мысль о том, что мы могли бы вернуться назад во времени, дабы изменить прошлое, стала одним из любимых приемов в фильмах, литературе и телесериалах. «Гарри Поттер», «Назад в будущее», «День Сурка» и многие другие фильмы обещали нам возможность сделать повторный выбор в своем прошлом. Для большинства людей такая возможность будет оставаться фантастической, потому что все законы физики указывают на то, что движение вперед во времени — это неизбежно и необходимо. В философии даже возник парадокс, подчеркивающий абсурдность такой возможности: если бы путешествия назад во времени были возможны, вы могли бы отправиться назад во времени и убить своего дедушку до того, как ваши родители вообще встретились, тем самым устранив возможность своего собственного существования. Долгое время считалось, что пути обратно нет. Но благодаря прелюбопытнейшим свойствам пространства и времени в общей теории относительности Эйнштейна, путешествие назад во времени может стать возможным, считает физик Итан Зигель.

Иллюстрация ранней Вселенной, состоящей из квантовой пены, в которой квантовые флуктуации проявляются на мельчайших масштабах. Положительные и отрицательные флуктуации энергии могут создавать крошечные квантовые червоточины

Начнем с физической идеи червоточины. В известной нам Вселенной в мельчайших масштабах на ткани пространства-времени проявляются крошечные квантовые флуктуации. Сюда входят энергетические флуктуации в положительных и отрицательных направлениях, зачастую происходящие очень близко друг к другу. Сильная, плотная, положительная флуктуация энергии может создавать определенным образом изогнутое пространство, а сильная, плотная, отрицательная флуктуация энергии будет искривлять пространство противоположным образом. Если соединить два этих региона кривизны, вы получите — ненадолго — квантовую червоточину. Если червоточины проживет достаточно долго, вы можете попробовать провести через нее частицу, так что она мгновенно исчезнет в одном месте пространства-времени и появится в другом.

Точный математический график лоренцевой червоточины. Если один конец червоточины построен из положительной массы/энергии, а другой из отрицательной массы/энергии, червоточина станет проходимой

Чтобы масштабировать все это, например, и позволить пройти через червоточину человеку, потребуется кое-что сделать. Хотя все известные частицы в нашей Вселенной обладают положительной энергией и либо положительной, либо нулевой массой, возможно существование частиц с отрицательной массой и энергией в рамках ОТО. Конечно, мы их пока не нашли, но если верить физикам-теоретикам, нет ничего, что исключало бы возможность их существования.

Если вещество с отрицательной массой и энергией существует, создание сверхмассивной черной дыры и ее аналога с отрицательной массой и энергией, а затем последующее их соединение позволит создать проходимую червоточину. Независимо от того, как далеко вы разводите два этих совмещенных объекта, если у них имеется достаточно массы и энергии — как положительных, так и отрицательных — мгновенная связь сохранится. Все это замечательно подходит для мгновенных путешествий через пространство. Но как насчет времени? И вот здесь-то в игру вступают законы специальной теории относительности.

Согласно закону специальной теории относительности, стационарные и движущиеся части стареют с разной скоростью

Если вы путешествуете близко к скорости света, вы испытываете явление, известное как замедление времени. Ваше движение в пространстве и движение во времени связаны скоростью света: чем быстрее вы движетесь через пространство, тем медленнее — через время. Представьте, что у вас есть пункт назначения в 40 световых годах отсюда, а вы можете двигаться с невероятной скоростью: свыше 99,9% скорости света. Если вы сядете в корабль, отправитесь к звезде почти на скорости света, затем остановитесь, развернетесь и вернетесь на Землю, обнаружится нечто странное.

Из-за замедления времени и сокращения длины, вы можете добраться до места назначения всего за год, а затем вернуться еще через год. Но на Земле пройдет 82 года. Все, кого вы знали, сильно постареют. Именно так с точки зрения физики возможны путешествия во времени: вы отправляетесь в будущее, и путешествие во времени будет зависеть только от вашего движения в пространстве.

Возможны ли путешествия во времени? Имея достаточно большую червоточину, например, созданную двумя сверхмассивными черными дырами (положительных и отрицательных масс и энергий), мы могли бы попытаться

Если же вы построите червоточину вроде той, что мы описали выше, история изменится. Представьте, что один конец червоточины будет недвижим, например, где-нибудь рядом с Землей, а другой будет путешествовать на скорости, близкой к световой. После года быстрого движения одного из концов червоточины, вы через нее проходите. Что происходит дальше?

Что ж, год будет для всех разным, особенно если все будут двигаться во времени и пространстве по-разному. Если мы говорим о тех же скоростях, что и раньше, «движущийся» конец червоточины постареет на 40 лет, но «спокойный» конец — всего на 1 год. Встаньте в релятивистский конец червоточины и попадете на Землю только через год после создания червоточины, а вы сами постареете на 40 лет.

Если 40 лет назад кто-то создал такую пару запутанных червоточин и отправил их в подобное путешествие, можно было бы шагнуть в одну из таких сегодня, в 2017 году, и отправиться в 1978 год. Единственная проблема заключается в том, что вы сами тоже не могли быть в этом месте в 1978 году; вам нужно было быть с одним из концов червоточины или же путешествовать через космос, чтобы догнать ее.

Варп-путешествие в представлении NASA. Если создать червоточину между двумя точками пространства, чтобы одна нора двигалась релятивистски относительно другой, проходящие через нее наблюдатели старели бы по-разному

И кстати, такая форма путешествия во времени также запрещает парадокс дедушки! Даже если бы червоточина была создана до того, как были зачаты ваши родители, вы никаким образом не могли бы появиться на другом конце червоточины достаточно рано, чтобы вернуться обратно во времени и найти своего дедушку до этого важнейшего момента. В лучшем случае вы могли бы взять своих новорожденных отца и мать на корабль, догнать другой конец червоточины, дать им повзрослеть, постареть, зачать вас и затем отправиться самостоятельно по червоточине обратно. Тогда вы встретите дедушку в расцвете сил, но технически это будет происходить уже в то время, когда родились ваши родители.

Вселенная дает волю самым необычным вещам. Особенно если отрицательная масса и энергия действительно существует во Вселенной и их можно контролировать. Но путешествие обратно во времени — это что-то совершенно из ряда вон выходящее. Из-за странностей как специальной, так и общей теории относительности путешествие во времени в прошлое может быть возможным не только в фантастике.

Источник