Путешествия во времени осуществляется

Возможно ли путешествие во времени?

Что такое путешествие во времени? Проще говоря, путешествие во времени — это концепция движения между определенными моментами времени, в основном человеком или гипотетическим устройством, известным как машина времени. Машина времени может быть любой формы и размера, в форме автомобиля или портала, соединяющего определенные отдаленные точки в пространстве-времени.

В течение многих лет концепция путешествий во времени была основным продуктом научно-фантастической литературы. Будь то серия «Звездный путь», «Доктор Кто» или «Назад в будущее» 1985 года, где мы видим, как ученые находят способ путешествовать во времени, но на самом деле все гораздо сложнее, даже сама концепция противоречива. Научное сообщество разделяет вопрос о том, возможны ли путешествия во времени или нет, но кто не хотел бы разбираться в своем прошлом или разгадывать будущее. Теперь вопрос, действительно ли это осуществимо, возможно ли путешествие во времени? Давайте разберемся.

Что такое время?

До Альберта Эйнштейна мы думали, что время — это постоянная сущность, как и предполагает нормальная жизнь, но он доказал, что время на самом деле относительное, то есть время течет с разной скоростью для людей, которые движутся относительно друг друга. Согласно Эйнштейну, время — это «четвертое измерение».

Предположим, что вы и ваш двоюродный брат решили синхронизировать время в обычных часах, прежде чем покинуть Землю в космическом шаттле. Путешествуя со скоростью 30000 км / ч относительно Земли, вы решили сделать несколько оборотов вокруг планеты Земля, прежде чем вернуться на землю. После приземления, если вы сравните время ваших часов с временем вашего двоюродным братом, вы обнаружите небольшое отклонение во времени. Это изменение называется замедлением времени.

Один практический пример замедления времени испытывают космонавты, когда они возвращаются на Землю, проведя 6 месяцев на Международной космической станции. Находясь на орбите вокруг Земли на расстоянии около 400 км, астронавты были в возрасте на 0,007 секунды меньше, чем те из нас, кто был здесь на Земле.

Увеличение дилатации времени

Это может быть незначительным, но можно ощутить чрезмерный эффект замедления времени, если он приблизится к скорости света. Теоретически, замедление времени практически ничтожно до 50% скорости света и дает небольшой эффект при 75%, но после этого оно увеличивается в геометрической прогрессии.

Теория специальной теории относительности учит нас тому, как время ускоряется или замедляется в зависимости от вашей относительной скорости к кому-то или чему-то еще. При скорости света внутри космического корабля вы будете стареть намного медленнее, чем ваш брат здесь, на Земле.

Вы можете подумать, действительно ли это путешествие во времени? Что ж! Да. В соответствии с самой природой пространства-времени, вернувшись сюда на Землю после путешествия на 90% скорости света, вы будете в 3 раза моложе людей на Земле, а это означает, что вы путешествовали на годы вперед относительно времени и пространства. Рассмотрим один пример из межзвездного фильма Кристофера Нолана. В поисках подходящей планеты для людей команда Купера достигла массивной водной планеты, которая заперта очень близко к сверхмассивной черной дыре.

С массой, эквивалентной 100 000 000 солнц и скоростью вращения почти 99,8% скорости света, сверхмассивная черная дыра или Гаргантюа заставила время замедляться до крайних пределов, так что один час на планете равен 7 лет на корабле (космический корабль Endurance). Вернувшись на родной корабль (всего через 3 часа), они обнаружили, что их друг-ученый постарел на 23 земных года.

Нет, это не просто выдумка, это действительно то, как это могло бы произойти, если бы это была настоящая жизнь. Технически, они путешествовали на 23 года впереди этих людей на Земле. До сих пор мы исследовали саму возможность путешествовать в будущее, но как насчет нашего прошлого?

Путешествие быстрее света

Технически, теория относительности Эйнштейна позволяет нам путешествовать назад во времени. Но физическое достижение этих математических уравнений может оказаться невозможным в ближайшем будущем. Это может стать возможным, если мы достигнем скорости, превышающей скорость света, которая составляет около 300 000 км/с (299 792 км/с, если быть точным) в вакууме.

Но опять же, уравнения Эйнштейна говорят нам, что объект может достичь скорости света, только если он имеет бесконечную массу и нулевую длину, что, кстати, невозможно в реальном мире. Хотя многие исследователи считают, что уравнения Эйнштейна могут быть изменены в дальнейшем.

Создание «червоточин» — еще один возможный способ путешествий во времени. Концепция проходимой червоточины подтверждается теорией общей теории относительности. Хотя ученый не нашел червоточины, создание червоточины возможно только в присутствии «экзотической материи» с отрицательной массой / энергией.

Дедушка парадокс

Изображение предоставлено BrightR / Wikimedia Commons

Концепция путешествия во времени в прошлое может привести нас к различным парадоксам и несоответствиям. Одним из таких является парадокс знаменитого деда. Представьте, что вы нашли способ вернуться в прошлое и решили убить одного из своих родителей или деда, не спрашивайте меня, почему. Поэтому, если бы вы убили своего дедушку в прошлом, ваш отец никогда бы не родился, как и вы, следовательно, ваша жизнь навсегда изменилась.

Некоторые ученые считают, что даже если вы не родитесь в нынешней вселенной, вы все равно родитесь в другой. В то время как другие говорят, что вероятность возникновения таких событий (которые меняют прошлое или вызывают парадокс) равна нулю (принцип Новикова).

Другие популярные теории путешествий во времени

Черные дыры

Короткое посещение вблизи черной дыры-это еще один способ достичь путешествия во времени, единственная загвоздка заключается в том, что мы должны двигаться со скоростью света. Представьте, что у вас есть космический корабль, достаточно мощный, чтобы двигать вас с непрерывным ускорением в 1 g, и тогда вы сможете достичь центра галактики Млечный путь (26 000 световых лет) за несколько десятилетий своего времени.

Просто, чтобы дать вам представление о том, как далеко на самом деле находится ядро галактики, рассмотрим тот факт, что ближайшая к Земле звезда находится на расстоянии 4,3 световых лет, а Вояджер (самая дальняя рукотворная вещь) прошли только половину расстояния до сих пор.

Добравшись до черной дыры, сделайте короткую передышку, а затем мчитесь сюда, на Землю. Когда вы вернетесь на Землю, забудьте о встрече со своей семьей или друзьями, есть большая вероятность того, что Земля, которую вы знали десятилетия назад, сейчас превратилась бы в груду обломков, так как прошло бы более 40 000 лет, но вы бы только постарели 40 лет или около того. Некоторые ученые даже считают, что эту ситуацию можно создать искусственно с помощью массивной вращающейся структуры.

Еще в 2010 году всемирно известный физик Стивен Хокинг в разговоре с The Daily Mail сказал:

«Они ходили круг за кругом, испытывая только половину времени каждого, кто находился далеко от черной дыры. Корабль и его экипаж будут путешествовать во времени. Представьте себе, что они кружили вокруг черной дыры в течение пяти своих лет. Десять лет пройдет в другом месте. Когда они вернутся домой, все на Земле состарятся на пять лет больше, чем они сами.”

Цилиндр типлера

Хотя эта теория была впервые открыта Якобом ван Стокумом и Корнелом Ланцошем в 1930-х годах, в научном мире она не была признана до 1970-х годов, когда астроном Франк Типлер проанализировал эту теорию. Типлер предположил, что в пространстве и времени вокруг оси вращается массивный и бесконечный длинный цилиндр с массой, в 10 раз превышающей массу Солнца.

Неистовое вращение со скоростью несколько миллиардов оборотов в минуту может привести к эффекту перетаскивания кадров. Если ближайший космический корабль совершает точные обороты вокруг цилиндра, он может получить его в виде «замкнутой временной кривой».

Машины времени

Это базовое понимание того, что путешествие во времени требует специального устройства, которое мы называем машиной времени. Согласно физике, машина времени должна изгибать пространство-время, чтобы сократить расстояние между двумя точками в пространстве. В настоящее время физики считают, что одним из существенных для нас явлений, путешествующих назад во времени, когда временные линии движутся в виде петель, является «замкнутая временная кривая».

Для того чтобы машины времени могли достичь этого состояния, считается, что им нужна «экзотическая материя» с отрицательной плотностью энергии. Теоретически, эти экзотические вещества существуют, и, скорее всего, они имеют некоторые странные и уникальные свойства, которые еще нигде не видны. Но различные симуляции показывают, что количество, в котором существуют эти негативные явления, очень мало и не подходит для построения машины времени.

Так возможно ли путешествие во времени?

Двумерное пространство изображено в трехмерном пространстве-времени / Изображение предоставлено: K. Aainsqats

Исходя из приведенных выше аргументов, путешествие во времени не представляется возможным. Но с постоянно развивающейся областью физики кто знает, что может произойти в ближайшем будущем. В частности, основные достижения в квантовых полях могли бы дать некоторое представление о том, как преодолеть парадоксы путешествий во времени.

Видео: Возможны ли путешествия во времени

Источник

# чтиво | Возможны ли путешествия во времени?

Со времен эпохи королевы Виктории и до сегодняшнего дня понятие путешествий во времени будоражило умы любителей фантастики. Каково это — путешествовать сквозь четвертое измерение? Самое интересное, что для путешествий во времени не нужна машина времени или нечто вроде «кротовой норы».

Вы наверняка заметили, что мы постоянно перемещаемся во времени. Движемся сквозь него. На базовом уровне понятия время ­— это скорость изменения Вселенной, и вне зависимости от того, нравится нам это или нет, мы подвержены постоянным изменениям. Стареем, планеты движутся вокруг Солнца, вещи разрушаются.

Мы измеряем ход времени секундами, минутами, часами и годами, но это совсем не означает, что время течет с постоянной скоростью. Как вода в реке, время идет по-разному в разных местах. Короче говоря, время относительно.

Но что вызывает временные флуктуации на пути от колыбели до могилы? Все сводится к отношению между временем и пространством. Человек способен воспринимать в трех измерениях — длина, ширина и глубина. Время же дополняет эту партию как самое важное четвертое измерения. Время не существует без пространства, пространство не существует вне времени. И эта парочка соединяется в пространственно-временной континуум. Любое событие, происходящее во Вселенной, должно вовлекать пространство и время.

В этой статье мы рассмотрим наиболее реальные и повседневные возможности путешествия сквозь время в нашей вселенной, а также менее доступные, но от этого не менее возможные пути сквозь четвертое измерение.

Временные путешествия в будущее

Поезд — реальная машина времени.

Если вы хотите прожить пару лет немного быстрее, чем кто-то другой, вам нужно управляться с пространством-временем. Спутники глобального позиционирования совершают это каждый день, обгоняя естественный ход времени на три миллиардных доли секунды. На орбите время течет быстрее, поскольку спутники находятся далеко от массы Земли. А на поверхности масса планеты увлекает за собой время и замедляет его в относительно небольших масштабах.

Этот эффект называется гравитационным замедлением времени. Согласно общей теории относительности Эйнштейна, гравитация искривляет пространство-время, и астрономы используют это следствие, когда изучают свет, проходящий вблизи массивных объектов (о гравитационном линзировании мы писали здесь и здесь).

Но какое отношение это имеет ко времени? Помните — любое событие, происходящее во вселенной, вовлекает как пространство, так и время. Гравитация не только стягивает пространство, но и время.

Будучи в потоке времени, вы едва ли заметите изменение его хода. Но достаточно массивные объекты — вроде сверхмассивной черной дыры альфы Стрельца, расположенной в центре нашей галактики — будут серьезно искривлять ткань времени. Масса ее точки сингулярности — 4 миллиона солнц. Такая масса замедляет время в два раза. Пять лет на орбите черной дыры (без падения в нее) — это десять лет на Земле.

Скорость движения тоже играет важную роль в скорости течения нашего времени. Чем ближе вы подходите к максимальной скорости движения — скорости света — тем медленнее течет время. Часы в быстро идущем поезде к концу путешествия начнут «опаздывать» на одну миллиардную секунды. Если поезд достигнет скорости в 99,999% световой, за один год в вагоне поезда можно перенестись на двести двадцать три года в будущее.

По сути, на этой идее строятся гипотетические путешествия в будущее в будущем, простите за тавтологию. Но как насчет прошлого? Можно ли повернуть время вспять?

Временные путешествия в прошлое

Звезды — пережитки прошлого.

Мы выяснили, что путешествие в будущее происходит все время. Ученые доказали это экспериментально, и эта идея лежит в основе теории относительности Эйнштейна. В будущее вполне можно переместиться, вопросом остается только «насколько быстро»? Что касается путешествий в прошлое, то для ответа на этот вопрос нужно взглянуть в ночное небо.

Галактика Млечный Путь шириной примерно в 100 000 лет, а значит, свету от далеких звезд нужно преодолеть тысячи и тысячи лет, прежде чем он достигнет Земли. Уловите этот свет, и по сути, вы просто заглянете прошлое. Когда астрономы измеряют космическое микроволновое излучение, они заглядывают в тот космос, каким он был 10 миллиардов лет назад. Но все ли это?

В теории относительности Эйнштейна нет ничего, что исключало бы возможность путешествие в прошлое, но само возможное существование кнопки, которая могла бы вернуть вас во вчерашний день, нарушает закон причинности или причины и следствия. Когда во вселенной что-то происходит, событие порождает новую бесконечную цепочку событий. Причина всегда рождается раньше следствия. Просто представьте себе мир, где жертва бы умирала до того, как пуля попадет ей в голову. Это нарушение действительности, но несмотря на это, многие ученые не исключают возможности путешествий в прошлое.

Например, полагают, что движение быстрее скорости света может отправить назад в прошлое. Если время замедляется по мере того, как объект приближается к скорости света, то может преодоление этого барьера повернет время вспять? Конечно, при приближении к скорости света растет и релятивистская масса объекта, то есть приближается к бесконечности. Ускорить бесконечную массу представляется невозможным. Теоретически, варп-скорость, то есть деформация скорости как таковой, может обмануть универсальный закон, но даже это потребует колоссальных затрат энергии.

А что, если путешествия во времени в будущее и прошлое зависят не столько на наших базовых знаниях космоса, а больше от существующих космических феноменов? Давайте взглянем на черную дыру.

Черные дыры и кольца Керра

Что находится по ту сторону черной дыры?

Покружитесь около черной дыры достаточно долго и гравитационное замедление времени забросит вас в будущее. Но что, если вы угодите прямо в пасть этого космического монстра? О том, что будет при погружении в черную дыру, мы уже писали, но не упоминали такую экзотическую разновидность черных дыр, как кольцо Керра. Или черная дыра Керра.

В 1963 году новозеландский математик Рой Керр предложил первую реалистическую теорию вращающейся черной дыры. Концепция включает нейтронные звезды ­— массивные коллапсирующие звезды размером с Санкт-Петербург, например, но с массой земного Солнца. Нейтронные дыры мы включили в список самых загадочных объектов во Вселенной, обозвав их магнетарами. Керр предположил, что если умирающая звезда сколлапсирует во вращающееся кольцо нейтронных звезд, их центробежная сила не даст им превратиться в сингулярность. И поскольку у черной дыры не будет точки сингулярности, Керр посчитал, что вполне можно будет попасть внутрь, без страха быть разорванным гравитацией в центре.

Если черные дыры Керра существуют, мы могли бы пройти сквозь них и выйти в белую дыру. Это как выхлопная труба черной дыры. Вместо того, чтобы засасывать все, что только можно, белая дыра будет, напротив, выбрасывать все, что можно. Возможно, даже в другом времени или другой Вселенной.

Черные дыры Керра остаются теорией, но если они действительно существуют, они являются своего рода порталами, предлагающими одностороннее путешествие в будущее или прошлое. И хотя чрезвычайно развитая цивилизация могла бы развиваться таким образом и перемещаться во времени, никто не знает, когда «дикая» черная дыра Керра исчезнет.

Кротовые норы (червоточины)

Теоретические кольца Керра являются не единственным способом возможных «сокращенных» путей в прошлое или будущее. В научно-фантастических фильмах — от «Звездного пути» до «Донни Дарко» — часто рассматривается теоретический мост Эйнштейна-Розена. Вам эти мосты более известны под названием червоточин.

Общая теория относительности Эйнштейна допускает существование червоточин, поскольку в основе теории великого физика лежит искривление пространства-времени под воздействием массы. Чтобы понять эту кривизну, представьте себе ткань пространства-времени в виде белого листа и согните его пополам. Площадь листа останется прежней, сам он не деформируется, но вот расстояние между двумя точками соприкосновение явно будет меньшим, чем когда лист лежал на плоской поверхности.

В этом упрощенном примере пространство изображается в виде двухмерной плоскости, а не четырехмерной, каким на самом деле и является (вспомним четвертое измерение — время). Аналогично работают и гипотетические кротовые норы.

Перенесемся в космос. Концентрация массы в двух разных частях Вселенной могла бы создать своеобразный туннель в пространстве-времени. В теории этот туннель соединил бы два разных отрезка пространственно-временного континуума между собой. Разумеется, вполне возможно, что какие-нибудь физические или квантовые свойства не дают таким червоточинам зарождаться самостоятельно. Ну или они рождаются и тут же гибнут, будучи нестабильными.

По словам Стивена Хокинга, десять самых интересных фактов из жизни которого мы вам недавно представляли, червоточины могут существовать в квантовой пене — самой мелкой среде во Вселенной. Крошечные туннели постоянно рождаются и разрываются, связывая отдельные места и время на короткие мгновения.

Кротовые норы могут оказаться слишком малы и кратковременными для перемещения человека, но вдруг однажды мы сможем их найти, удержать, стабилизировать и увеличить? При условии, как отмечает Хокинг, что вы будете готовы к обратной связи. Если мы захотим искусственным образом стабилизировать туннель пространства-времени, радиация от наших действий может его уничтожить, как обратный ход звука может повредить динамик.

Космические струны

Эти струны пронизывают всю Вселенную, будучи тоньше атома и находясь под сильным давлением. Естественно, из этого следует, что они дают гравитационную тягу всему, что проходит рядом с ними, а значит объекты, прикрепленные к космической струне, могут путешествовать во времени с невероятной скоростью. Если подтянуть две космические струны поближе друг к другу или расположить одну из них рядом с черной дырой, можно создать то, что называется замкнутой времениподобной кривой.

Используя гравитацию, производимую двумя космическими струнами (или струной и черной дырой), космический корабль теоретически мог бы отправить себя в прошлое. Для этого нужно было бы сделать петлю вокруг космических струн.

Между прочим, квантовые струны сейчас очень горячо обсуждаемые. Готт заявил, что для путешествия назад во времени, нужно сделать петлю вокруг струны, содержащей половину массы-энергии целой галактики. Другими словами, половину атомов в галактике пришлось бы задействовать как топливо для вашей машины времени. Ну и как всем хорошо известно, нельзя вернуться во времени раньше, чем была создана сама машина.

Кроме того, существуют и временные парадоксы.

Парадоксы путешествий во времени

Убил деда — убил себя.

Как мы уже сказали, идея путешествия в прошлое слегка омрачается второй частью закона причинности. Причина следует перед следствием, как минимум в нашей вселенной, а значит может испортить даже самые продуманные планы путешествий во времени.

Для начала представьте: если вы отправитесь в прошлое на 200 лет, вы появитесь задолго до своего рождения. Подумайте об этом секунду. В течение какого-то времени следствие (вы) будет существовать прежде причины (ваше рождение).

Чтобы лучше понять, с чем мы имеем дело, рассмотрим известный парадокс деда. Вы — убийца, который путешествует во времени, вшаа цель — ваш собственный дедушка. Вы проникаете сквозь ближайшую кротовую нору и подходите к живой 18-летней версии отца вашего отца. Вы поднимаете пистолет, но что происходит, когда вы нажимаете на спусковой крючок?

Подумайте. Вы еще не родились. Даже ваш отец еще не родился. Если вы убьете деда, у него не будет сына. Этот сын никогда не родит вас, и вы не сможете отправиться в прошлое, выполняя кровавую задачу. И ваше отсутствие никак не нажмет на курок, тем самым отрицая всю цепочку событий. Мы называем это петлей несовместимых причин.

С другой стороны, можно рассмотреть идею последовательной причинной петли. Она, хоть и заставляет задуматься, теоретически избавляет от временных парадоксов. По мнению физика Пола Дэвиса, подобная петля выглядит следующим образом: профессор математики отправляется в будущее и похищает сложнейшую математическую теорему. После этого выдает ее самому блестящему студенту. После этого перспективный студент растет и учится с тем, чтобы однажды стать человеком, у которого профессор однажды спер теорему.

Кроме того, есть еще одна модель путешествий во времени, которая включает в себя искажение вероятности при приближении к возможности парадоксального события. Что это означает? Давайте вернемся в шкуру убийцы вашего деушки. Эта модель путешествия во времени может убить вашего дедушку виртуально. Вы можете нажать на курок, но пистолет не сработает. Птичка чирикнет в нужный момент или произойдет еще что-нибудь: квантовая флуктуация не даст парадоксальной ситуации состояться.

И наконец, самое интересное. Будущее или прошлое, в которое вы отправитесь, попросту может существовать в параллельной Вселенной. Представим это как парадокс разделения. Вы можете уничтожить все, что угодно, но на ваш домашний мирок это никак не повлияет. Вы убьете деда, но не исчезнете ­— исчезнет, возможно, другой «вы» в параллельном мире, ну или сценарий пойдет по уже рассмотренным нами схемам парадокса. Однако, вполне возможно, что такое путешествие во времени будет одноразовым и вы никогда не сможете вернуться домой.

Совсем запутались? Добро пожаловать в мир путешествий во времени.

Источник