Есть ли машина времени на самом деле: Наука: Наука и техника: Lenta.ru

Содержание

Наука: Наука и техника: Lenta.ru

Ученые из США и Канады создали математическую модель машины времени. Статья исследователей опубликована в журнале Classical and Quantum Gravity, пишет ScienceAlert.

По мнению специалистов, она представляет собой «ящик» или «пузырь», который позволяет находящимся внутри него пассажирам перемещаться в прошлое и будущее. Сама машина должна двигаться вдоль круговой траектории, проходящей через пространство-время.

Согласно теории относительности Эйнштейна, в нашей Вселенной возможно существование замкнутых временеподобных кривых (англ. closed timelike curve, CTC). Они могут образоваться только в том случае, если пространственно-временной континуум искривится особым образом, формируя, например, кротовые норы. Если двигаться вдоль этих кривых, можно путешествовать в будущее и прошлое, возвращаясь затем в исходную точку.

Материалы по теме

00:05 — 5 декабря 2016

Были придуманы различные условия, при которых возможно возникновение СТС, однако в каждом случае путешествия во времени оказываются невозможными. Стивен Хокинг предложил гипотезу защищенности хронологии, в которой утверждается, что попытка создания замкнутых временеподобных кривых должна обязательно приводить к появлению черной дыры. Тем не менее авторы работы полагают, что возможно существование СТС, на которые не распространяются данные ограничения.

Ученые предложили математическую модель машины времени, называемую TARDIS (англ. Traversable Acausal Retrograde Domain in Spacetime). По своему принципу действия она напоминает пузырь Алькубьерре, который позволяет находящемуся внутри него космическому кораблю достигать сверхсветовой скорости. Однако TARDIS должна перемещаться по замкнутой кривой, чтобы находящиеся в ней люди испытывали постоянное ускорение. При этом внешний наблюдатель увидит две версии путешественников внутри пузыря: для одной время течет нормально, а для другой — в обратном направлении.

Хотя существование данной машины времени, по мнению исследователей, теоретически возможно, остается неизвестным, каким образом можно искривить пространство-время.

Машина времени TARDIS присутствует в британском фантастическом сериале «Доктор Кто». В нем рассказывается о приключениях инопланетянина по имени Доктор на других планетах и в различных временных эпохах.

миф или реальность? — «Хакер»

Путешествиями во времени человек начал бредить примерно в то же время как осознал, что «в одну и ту же реку нельзя войти
дважды» и «сделанного не воротишь». А так хотелось «воротить!» Практически у каждого гражданина Земли в жизни был тот или
иной случай, в котором мы хотели бы поступить несколько иначе, чем пришлось. А все разговоры на тему «да нет, что вы, я бы
не хотел прожить свою жизнь заново — у меня всё получилось» равносильны по значимости опросам «занимаетесь ли вы
онанизмом»: то, что 2 % из 100 говорят «нет, не занимаюсь» свидетельствует лишь о том, что они вовсе не хотят напоминать
себе о тех немыслимых извратах, которыми подвергали плоть. И когда говорят, что ничего не хотели изменить, знайте, людям
просто безгранично обидно за бесцельно прожитые годы.  

Ну это всё эгоистичные побуждения: себе, да я бы. А как же в общемировом масштабе? Машина времени дала бы уникальную

возможность увидеть как всё было на самом деле, без исторических несоответствий, без лжи, без фальсификаций и
субъективности. Но не только увидеть! В страшном сне историкам не приснится, что в один прекрасный день мы сможем вмешаться
в ход исторического процесса и вмешательство это одна из любимых тем писателей всех мастей. Допустим вы отправляетесь в
прошлое с благородной миссией убить Гитлера. Испепелив фашиста лазерным лучом вы вроде бы спасаете миллионы жизни, но не тут
то было! Ваш прапрадедушка не идёт на вторую мировую войну и не встречает там вашу прапрабабушку-медсестру. У них не
рождаются дети. А у тех детей не появляются ещё дети. В итоге вы и не рождались! А если вы не родились, то как же вы смогли
отправиться в прошлое и убить Гитлера? Но если вы его не убили, значит вы родились, отправились в прошлое и убили его!
Коллапс вселенной — это как минимум. Развивая эту тему можно отправиться в прошлое и самолично убить собственного дедушку. Интересно, что из этого
получится? Парадоксов такое великое множество, что до недавнего времени официальная наука не рассматривала путешествия во
времени по одной простой причине: «этого просто не может быть». Общая теория относительности Эйнштейна, а так же физика
элементарных частиц, в которой не работают привычные нам законы (а присутствуют такие элементы как телепортация) сдвинули
дело с мёртвой точки. Последние исследования в физике чёрных дыр и света теоретически доказали, что путешествие во времени
возможно, хотя бы потому, что само время можно остановить. Так называемое нулевое время скорее всего существует в центре
чёрной дыры и, предположительно, в потоке замороженных фотонов. «Ну и когда, чёрт возьми, построят штуковину, с помощью
которой я смогу отправиться делать барбекю из динозавров?» — спросит проницательный читатель. Терпение — сейчас мы всё
узнаем. 

Составление карты

Итак, у нас есть пункт А в настоящем и пункт Б в прошлом.

Что понадобится в первую очередь, чтобы добраться из пункта А в
Б? Кто сказал водка? Выключите ваши мозги, расслабьтесь и получайте удовольствие: нам понадобится схема маршрута.
Непосредственно путешествовать во времени можно лишь в собственных воспоминаниях, поскольку время это не элементарные
частицы (хотя такая теория тоже существует). Но время неотрывно связано с понятием пространства и двигаться нам придётся по
пространству, а вернее — подпространству. Через дыру, которую в физике называют червоточиной. 
Идею использования червоточин в качестве переходов во времени предложили ещё в 70-е гг. 20 века, однако в настоящий момент
проблема реализации выглядит куда более сложней чем 30 лет назад. Стивен Хсу и Роман Буний из университета Орегон
установили, что так называемые червоточины, скорее всего, не удастся использовать для путешествий во времени. Во всяком
случае, сделать это будет несравненно труднее, чем представлялось ранее. 
Путешествие во времени (а также и на межзвёздные расстояния) с помощью червоточин неразрывно связано с представлением об
искривлении пространства-времени и считается самым научным способом (в теории, разумеется), таких путешествий. Обычно для
наглядного представления червоточины зрителя просят вообразить лист бумаги (это упрощённая аналогия пространства-времени) и
две удалённые точки на нём. Если сложить лист так, чтобы точки соприкоснулись, а затем проткнуть бумагу можно попасть из
одной части Вселенной в другую по короткому пути.  

Этот «прокол» физики и называют червоточиной. Теория не запрещает возможность её создания. И даже подсказывает, что,
вероятно, заполнение горла и прилегающих участков червоточины экзотической материей
поможет стабилизировать эту странную «дверь» в иную точку пространства. При определённых условиях эта же дверца, по современным представлениям, способна
переносить путешественников и во времени. Экзотическая материя, вроде бы, уже проявляла себя в некоторых экспериментах. Общепринятая модель мира, во всяком случае,

не запрещает ей существовать.  Эта материя интересна тем, что испытывает гравитационное отталкивание и обладает отрицательной энергией, то есть меньшей,
чем у совершенной пустоты. Теперь необходимо упомянуть, что червоточины могут быть двух типов — те, что подчиняются исключительно законам квантовой
механики, и те, внутри которых справедлив (или почти) ряд классических законов.
Пока ещё не вполне понятно как создать червоточины, но учёные, по крайней мере, не объявляют их чистой фантастикой.
Казалось бы — ещё немного и машины времени можно будет ставить на поток. А про путешествия к звёздам, как на пикник за город
— и говорить нечего. Однако новые детальные расчёты Стивена и Романа показали: чтобы в реальности воспользоваться такой «дырой» в пространстве и
времени, нужно выполнить ряд немыслимых ограничений. 

Так, червоточины, которые подчиняются исключительно законам квантовой механики, оказались бы стабильными образованиями, но
всегда выбрасывали бы путешественников в совершенно произвольную (непредсказуемую) точку, как во
времени, так и в пространстве, что лишает путешествия какого-либо смысла.
Другие червоточины, так называемые «полуклассические», могли бы позволить путешественникам задавать пункт назначения, но,

увы, были бы крайне нестабильны. «Мы не говорим, что вы не можете построить червоточину. Но те из них, что позволили бы вам предсказать, что господин Спок,
приземлится в Нью-Йорке в два часа пополудни и в такой то день, похоже, развалятся», пояснил доктор Хсу.
Он показал, что сочетание экзотической материи и классических законов физики даёт нарушение принципа, известного физикам
как «нулевое энергетическое условие», а это нарушение, по результатам прежних расчётов, ведёт к разрушению червоточины.
Ещё одно новое исследование Криса Фюстера из университета Йорка и Томаса Романа из центрального университета Коннектикута
показало, что препятствие, описанное Хсу и Бани, можно обойти.
Надо, мол, использовать для стабилизации червоточины необычайно маленькое количество экзотической материи. Однако взамен
появляется новая проблема точность настройки геометрии этого «прокола».
Оказывается, притом, что не вполне ещё ясно как вообще тут можно что-то настраивать, необходимая точность соблюдения
геометрии составляет одну часть на десять в шестидесятой степени. Это если горлышко должно пропустить лишь одного человека.
А если автомобиль или целый звездолёт можно смело прибавлять ещё несколько порядков.
Как видим, даже пресловутый парадокс с убийством собственного дедушки — далеко не единственное препятствие на пути к
созданию машины времени. В конце концов — данный парадокс — всего лишь человеческая логика, а вот проблемы со стабильностью
червоточин — физика, пусть пока и «бумажная». Любопытно, что ещё в 1980-х годах всемирно известный кембриджский астрофизик Стивен Хоукинг выдвинул гипотезу о
«сохранности хронологии», по которой какой-нибудь закон природы (пусть пока нам не известный), непременно «позаботится»,
чтобы нам не пришлось сталкиваться с нарушениями причинности. Пока так и получается. 

Парадоксов нет?

Определённые выводы уже можно сделать: когда-нибудь куда-нибудь отправиться мы сможем. Но как всё таки быть с причинностью?
В известном рассказе Рея Бредбери герой, отправившийся в прошлое охотиться на динозавров, случайно сходит с тропы и
наступает на бабочку. В результате многочисленных причинно-следственных связей (бабочка не рождает других бабочек, эти
бабочки не кормят птиц, ещё через пару миллионов лет от голода умирает пещерный человек и т. д.) во времени жизни героя к
власти приходит совсем другой человек — диктатор. Такие дела. Исследователи долгое время бились над причинностью, пока в

большинстве своём не пришли к выводу, что вмешаться в ход истории всё-таки можно. Никакие природные законы не остановят вас
в праведном желании убить Гитлера (или, если смотреть правде в лицо, Деймоса, пока он не пришёл к власти). Изменив историю
вы ровным счётом измените… всё. Но не для всех, а для себя лично. В нашем с вами мире ничего не изменится, всё останется как
есть, разве что утренние газеты выйдут с заголовками «Исчез ещё один хрононавт». Вы же окажетесь в
параллельной реальности, где никогда не было Второй Мировой Войны, где нету ваших родных, потому что они не встретились, где вы — чуждый пришелец из ниоткуда.
Вселенная в мгновение ока отпочкуется от Единственного прототипа в альтернативную реальности в тот самый момент как вы
окажетесь в прошлом. Вы останетесь заложником. Чего же проще — сесть в машину времени и рвануть обратно в будущее! Но это
приведёт к тому, что вы родите ещё одну вселенную Будущего Изменённого Прошлого. Так можно скитаться довольно долго, пока на
планете не начнут править тараканы под руководством кибернетического мозга-желе.
Справедливость этой гипотезы подтверждает хотя бы тот факт, что несмотря на теоретическую возможность путешествий во
времени, сами путешественники не очень то и активны. Учащийся Массачусетского технологического института Амал Дорэй 7 мая
собирался проводить в студенческом городке необычное мероприятие
— собрание путешественников во времени. Дорэй говорил, что
съезд будет проведён один-единственный раз, и он не ожидает увидеть много гостей: «Мне хватило бы и одного. Шансы, что хоть
один путешественник обнаружит себя, невелики, но если это случится, то станет одним из самых великих событий в человеческой
истории». От делегатов студент многого не требовал, просил лишь, чтобы гости предъявили какое-нибудь доказательство своего
прибытия из будущего: лекарства от рака или реактора холодного синтеза было бы достаточно. На тот случай, если MIT не
доживёт до того момента, когда машина времени будет изобретена, в приглашениях (они отправлены в будущее с помощью
библиотечных книг) Дорэй указал географические координаты университетского городка. «Большинство из нас готово держать пари, что путешествия
во времени невозможны, но ни один из нас не может этого доказать», так прокомментировал идею своего студента профессор
физики Алан Гат. Сам Дорэй не считал себя ни фанатом теории о путешествиях во времени, ни скептиком: «Я экспериментатор,
говорил он. Если из будущего прибудет хоть один гость, это должно произойти здесь, в MIT».
Надо ли говорить, что на объявленную вечеринку (с халявным пивом!) так никто и не явился.

Секретные материалы

Все ли путешественники во времени исчезают — доказать или опровергнуть нельзя. На Земле достаточно тайн, которые так или
иначе могут быть связаны с машиной времени. Известная история с обычной гайкой, который предположительно 4 миллиона лет —
показания, данные радиоуглеродным анализом. Один австралийский палеонтолог в Штате Юта (США) исследовал отпечатки лап
динозавров и наткнулся на слепок человеческого следа, которому «насчитали» сто сорок миллионов лет! А таинственные и
загадочные НЛО, отрицать существование которых уже нет сил и остаётся только признать, что мы в действительности столкнулись
с явлением, которое пока не понимаем. Рассказы очевидцев о странных и загадочных людях, которые появлялись из ниоткуда и
исчезали в никуда, а то и вовсе самовоспламенялись, выгорая дотла, но оставляя в целостности одежду. В китайских летописях
за 2000 лет до нашей эры есть упоминание о мальчике, сыне сапожника, который неожиданно исчез на несколько лет, а когда
появился, стал рассказывать удивительные вещи о месте, где побывал: огромных металлических птицах, несущих в себе людей по небу; домах, что
были, казалось, выше облаков; людях в странных одеждах, передвигавшихся в самодвижущихся повозках. Разумеется мальчугана
поместили в тамошний аналог Кащенко, откуда он через несколько лет исчез и больше не появлялся. Интересно сведения доходят
из самого Китая. Вроде бы в 2001-м году там появился мальчик в странной одежде, говорящий на одном из исчезнувшем диалекте
жителей поднебесной. Правда это, вымысел или подстава выяснить не удалось, потому что все материалы, связанные с этим делом
(в том числе и сама рукопись) оказались засекречены.
Кто знает, быть может путешественники во времени и сейчас находятся на нашей планете, где-нибудь в психиатрических
лечебницах, где с упоением вещают о принципах холодного синтеза и устройстве антигравитационного двигателя. Однако, если это
правда, сам собой напрашивается неутешительный и пугающий вывод о сохранении причинно-следственной связи — наш мир один из
параллельных миров. Да, вот когда-то мы верили, что Земля плоская. Затем верили в то, что Солнце вращается вокруг нашей
планеты. Теперь верим, что мы и есть абсолютная реальность. Фигушки! Да все мы тут третьесортные копии чего-то более
материального что ли. Пора свыкнуться с мыслью, что
третья мировая война всё же была. А какой-то урод отправился в прошлое и
попытался её остановить. Ну и остановил. Наше будущее не может рассматриваться в перспективе эволюции, поскольку было грубое
вмешательство в хронологию. В конечном счёте это может привести именно к власти тараканов под руководством кибернетического
мозга-желе. Ну что, напугал? Ладно, не парьтесь. Мы совсем забыли о ториальном поле — информационном поле частиц каждого материального
объекта. Не вдаваясь в дебри квантовой физики, сразу схватимся за результат: информационное (ториальное) поле
путешественника во времени крепко-накрепко связано с информационным полем его родной вселенной. И если он чего-то там
наделал такого, что его выбросило в
параллельный мир, завидовать ему не советую. Из-за несоответствия полей он просто
напросто сгорит, что мы время от времени и наблюдаем на нашей планете. И по делом! Нечего было третью мировую войну
останавливать!

Почему путешествие в прошлое — это парадокс?

  • Квентин Купер
  • BBC Future

Путешествия во времени нередко фигурируют в кинофильмах. Жаль, что ученым не угнаться за фантазией сценаристов. BBC Future бъясняет, почему в научной фантастике больше фантастики, чем науки.

Где-то мы это уже видели. «Патруль времени», на днях стартовавший в британском прокате, пополнил и без того обширную коллекцию фильмов, посвященных путешествиям во времени. С тех пор, как 30 лет назад вышли первые серии фильмов «Терминатор» и «Назад в будущее», таких картин сняли уже более сотни. Все они относятся к жанру научной фантастики, но имеют мало общего с научными фактами.

В основе «Патруля времени» увлекательный сюжет: герой Итана Хоука отправляется в прошлое, чтобы предотвратить преступления до того, как они будут совершены. Как это бывает с такими фильмами, хронология в нем выстроена вопреки законам здравого смысла: кинематографические путешествия во времени заставляют нас забыть о достижениях науки и отдаться во власть временного безумия.

Автор фото, Stage 6 Films

Підпис до фото,

В фильме «Патруль времени» герой Итана Хоука путешествует во времени, чтобы предотвратить преступления (нарушая причинно-следственные связи)

Сюжетные перипетии плохо укладываются в голове. Например, как вам такое: человек построил машину времени. Что мешает ему вернуться на минуту раньше и разбить машину, не успев ей воспользоваться? Получается, машину так и не запустили – тогда почему она разбита? Множество парадоксов, возникающих благодаря путешествиям в прошлое – например, стать собственным дедушкой, убить Гитлера до того, как он начал Вторую мировую войну, и так далее, – идет вразрез с основными законами физики. А Вселенная, насколько мы ее понимаем, любит играть по правилам.

И физика, и другие аспекты нашей жизни во многом подчиняются закону причины и следствия, причем всегда именно в таком порядке. Если бы вы могли изменить прошлое, этот закон был бы нарушен. Ваши действия сказались бы на том, из-за чего вы изначально отправились в прошлое. Например, если бы вам удалось убить Гитлера, он не смог бы совершить тех действий, которые сподвигли вас на мысль вернуться и его устранить.

Тем не менее, кинорежиссеры продолжают фантазировать, что произошло бы, если бы мы смогли заглянуть в историю. Для Голливуда аплодисменты и спецэффекты важнее, чем причинно-следственные связи, поэтому путешествия во времени позволяют разгуляться фантазии – и компьютерной графике. В роли машин времени на экране фигурировали полицейская будка («Доктор Кто»), телефон-автомат («Невероятные приключения Билла и Теда»), спорткар «ДеЛориан» («Назад в будущее») и большой энергетический шар, где можно путешествовать исключительно без одежды («Терминатор»).

Лазейка в кротовую нору

Многие темы, к которым частенько обращается научная фантастика – например, роботы, превосходящие человека своим интеллектом, межзвездные полеты или встреча с инопланетянами – либо теоретически возможны, либо могут воплотиться в будущем. А вот вероятность путешествий в прошлое современной наукой отвергнута окончательно и бесповоротно.

Ну, почти бесповоротно. Есть одна лазейка. Крошечная лазейка, которая называется кротовой норой, или кротовиной.

Стивен Хокинг – лишь один из целого ряда уважаемых ученых, которые убеждены, что вся Вселенная пронизана кротовинами, по сути являющимися «туннелями» в пространстве и во времени. Существование кротовин не противоречит теории относительности Эйнштейна и другим популярным в современном мире представлениям о природе вещей. Вместе с тем, «кротовые норы» делают потенциально возможными не только путешествия во времени (можно попасть в кротовину с одной стороны и покинуть ее с другого конца на несколько дней, лет или веков раньше), но и перемещения в пространстве, между далекими друг от друга частями космоса, со скоростью, превышающей скорость света. Неудивительно, что концепция кротовой норы так часто встречается в научно-фантастических фильмах (среди которых «Звездный путь», «Звездные врата», «Мстители» и «Интерстеллар»).

Впрочем, не торопитесь строить свой космический корабль и брать курс на ближайшую кротовину. Пусть кротовые норы существуют, пусть их много, пусть попадание в них позволяет преодолеть пространство и время – все равно не факт, что ими можно воспользоваться. Профессор Хокинг признает, что он «одержим временем» и что он хотел бы верить в возможность путешествий во времени. Тем не менее, даже Хокинг ссылается на существующий в научном мире консенсус, согласно которому кротовины существуют лишь в «квантовой пене» – то есть речь идет о частицах меньше атомов. Пожалуй, космический корабль туда не влезет. И Арнольд Шварценеггер тоже. И даже Майкл Джей Фокс, исполнитель роли Марти МакФлая в фильме «Назад в будущее».

Есть сторонники идеи, что развитие технологий, усилия физиков-теоретиков и, эм-м-м, само время помогут нам заполучить в свое распоряжение парочку бесконечно малых кротовин и увеличить их в миллиарды раз, чтобы отправиться в произвольное время и место. Пока это всего лишь умозрительные рассуждения, но представим, что рано или поздно будет создан подобный туннель, подходящий для человека. Даже если вы не станете вмешиваться в ход истории, всё равно вас ждет очередной парадокс, угрожающий всей вашей затее.

Осторожно, эффект бабочки

Автор фото, Thinkstock

Підпис до фото,

Ряд ученых убеждены, что вся Вселенная пронизана кротовинами, по сути являющимися «туннелями» в пространстве и во времени

Данный эффект хорошо описан в известном рассказе Рэя Брэдбери, написанном в начале 1950-х годов — «И грянул гром». Его герои отправляются в доисторические времена на нашей планете, передвигаясь там по антигравитационной тропе, чтобы свести к минимуму вероятность контакта с прошлым. Один из персонажей сошел с тропы и случайно раздавил бабочку. Вернувшись в свое привычное время, герои обнаруживают, что многое изменилось – от правописания слов до исхода выборов. Получается, они создали альтернативную реальность.

Рассказ Брэдбери часто цитируется в работах по теории хаоса, поскольку в нем впервые упоминается так называемый «эффект бабочки»: незначительное изменение сейчас может иметь большие и зачастую непредсказуемые последствия в будущем. И это серьезное препятствие к тому, чтобы путешествовать в прошлое. Даже если кто-нибудь преодолел бы все трудности и придумал бы, как это сделать технически, не менее трудно было бы совершить подобное путешествие, не рискуя изменить ход истории.

Опять же, есть люди, которые ломают голову над способами обойти эти ограничения. Существуют самые разные теории, предполагающие различные конфигурации многочисленных кротовин, «замкнутые временеподобные кривые» и другие затейливые альтернативы. К несчастью для любителей кинофантастики, предпочитающих иметь научное обоснование для происходящего на экране, существует единственная причина, по которой все эти проблемы и парадоксы выглядят неразрешимыми – они просто таковыми являются. Как бы нам ни хотелось изменить прошлое и избавиться от совершенных ошибок – меня вот, например, крайне разочаровало купленное в 2007 году пальто – похоже, ничто не может помочь нам в этом, включая кротовые норы.

Моложе на долю секунды

С другой стороны, не факт, что путешествия в будущее невозможны. Более того, существуют люди, которым это уже удалось. Величайший из них – космонавт Сергей Крикалев, рекордсмен Земли по суммарному времени пребывания в космосе. Его можно считать «хрононавтом», поскольку в результате своего пребывания на орбите Крикалев попал в собственное будущее примерно на 1/200 секунды раньше окружающих.

Немного, наверное. И все же этого достаточно, чтобы заставить вас крепко задуматься. Все дело в расширении времени – явлении, описанном в теории относительности Эйнштейна. Чем быстрее передвигается человек (а Сергей Крикалев провел более двух лет на борту станции «Мир» и Международной космической станции, движущихся со скоростью почти 30 тысяч км/ч), тем медленнее идут его часы по сравнению с часами на Земле. На самом деле все еще сложнее из-за гравитации, однако в целом Крикалев постарел за это время чуть меньше, чем если бы он не отправился в космос.

Автор фото, Nasa

Підпис до фото,

Российский космонавт Сергей Крикалев провел на орбите столько времени, что стал на долю секунды моложе тех, кто не покидал планету

Увеличив скорость, мы добьемся более выраженного эффекта: если бы хрононавт провел свои два года в космосе, передвигаясь чуть медленнее скорости света (то есть почти в 40 тысяч раз быстрее, чем скорость МКС), он вернулся бы и обнаружил, что на Земле прошло два столетия или даже больше.

Вот это и правда путешествия во времени. Безусловно, никто не гарантирует, что когда-нибудь нам удастся развить такую скорость, да и отправиться можно только в одну сторону, однако в отличие от погружения в историю мы, по крайней мере, знаем, что это возможно. Поэтому фильмы о путешествиях в прошлое являются чистым вымыслом, а вот те картины, где герои оказываются в будущем, частично основаны на научных фактах. Жаль, что их снимают так мало!

Автор фото, Rex Features

Підпис до фото,

Среди фильмов, где так или иначе фигурируют путешествия в будущее, можно назвать экранизацию романа Герберта Уэллса «Машина времени»

Среди немногих фильмов, где так или иначе фигурируют путешествия в будущее, можно назвать две экранизации романа Герберта Уэллса «Машина времени», трилогию «Назад в будущее» и блокбастер «Планета обезьян».

Единственный известный мне фильм, создатели которого попытались воссоздать условия путешествий во времени – прошлогодний «Интерстеллар». Картина посвящена расширению времени, ее герои – астронавты, обнаружившие после возвращения, что их близкие и друзья постарели гораздо быстрее их самих. Подобный персонаж – Рип ван Винкль, проспавший 20 лет своей жизни – появился в литературе еще в начале 19 века благодаря американскому писателю Вашингтону Ирвингу.

Возможно, «Интерстеллар» положит начало эпохе картин о путешествиях во времени, основанных на научных фактах, но верится в это с трудом. Пусть снимают больше несерьезных фильмов, герои которых самым неправдоподобным образом обнаруживают себя в гуще тех или иных исторических событий. Таких фильмов, как, например, «Невероятные приключения Билла и Теда» с его парадоксальной концовкой. Его я готов пересматривать бесконечно.

Могут ли часы идти назад? Идеи и воплощения «машины времени»

Искусство & технологии

В конце прошлого года на экранах московских кинотеатров прошел фильм “Машина времени” (Time machine), снятый по одноименному роману Герберта Уэллса

В конце прошлого года на экранах московских кинотеатров прошел фильм “Машина времени” (Time machine), снятый по одноименному роману Герберта Уэллса. Режиссером фильма стал, что интересно, правнук великого писателя, Саймон Уэллс, отметившийся ранее мистическим ужастиком “Принц Египта”. В общем-то, можно сказать, что фильм в прокате провалился, как у нас, так и в Америке: критики дали ему достаточно низкую оценку, да и публика ходила вяло, несмотря на активную рекламную кампанию. Но, несмотря на это, фильм снова поднял вопрос, волнующий человечество уже более ста лет: возможно ли на самом деле создать машину времени, и что из этого выйдет?

Ученые и романтики
Герберт Уэллс, не столько великий писатель, сколько настоящий провидец: в свое время он предсказал Вторую мировую войну, появление массовой культуры, одноразовой посуды и телевидения. Практически в каждом романе Уэллс заявил темы, которое не раз будут волновать писателей, художников и ученых: нашествие инопланетян (“Война миров”), мутация поколений (“Пища богов”), генные эксперименты (“Остров доктора Морро”) и конечно же, — путешествия во времени.

Практически, Уэллс был первым, кто задумался о такой возможности и попытался развить идею. В дохристианском мире подобная мысли даже не приходила никому в голову, ведь человек существовал одновременно в настоящем, прошлом и будущем, и все это было лишь отражением его эйдоса (идеи, идеального образа), и не подлежало изменению. Поэтому будущее мог предсказывать практически каждый второй — любая пифия или самая завалящая Мойра, оно было таким же свершившимся и неизменным, как настоящее и прошлое.

В средние века проблема времени также не стояла: прошлое было темно и быстро забывалось, а в будущем всех ожидал неизменный Конец Времен. Со временем можно было провести только одну манипуляцию — его обмануть, что и сделал герой Вашингтона Ирвинга Рип ван Винкль, благополучно проспав 20 лет и избавившись таким образом от приставаний сварливой жены. Нечто подобное проделала в свое время и Спящая Красавица, просто дождавшись в анабиозе своего принца из будущего.

Только с развитием физики, появлением неевклидовой геометрии Лобачевского и (что немаловажно) превращением часов в массовый продукт, возникла идея путешествия во времени.

И тут, надо сказать, отчетливо обозначилось различие межу физиками и лириками. Если последних намного больше волновал вопрос путешествия в будущее (“а как оно там?”), то ученые всерьез задумались над проблемой путешествия в прошлое. Попробуем рассмотреть оба этих направления параллельно, в соответствии с историей их развития.

Предчувствие катастрофы
Основные идеи “Машины времени” Уэллса — разрушение человеческой цивилизации (по его прогнозу — лет через 200) и последующее разделение людей на беззаботных примитивных иллолов и злобных людоедов морлоков. Тут стоит отметить, что страх перед будущим захлестывал фантастов аккурат накануне мировых потрясений. Уэллса в конце 19 века пугало предчувствие мировой войны и его роман можно рассматривать как антиутопию: добродушных папуасов (типичное общество потребления) обслуживают и одновременно пожирают подземные монстры, а люди считают, что по другому и быть не может.
 
Не случайно другой великий Уэллс — Орсон, обратился к экранизации “Машины времени” после Второй Мировой Войны, где недвусмысленно дал понять, что уничтожит человечество и превратит его в пищу морлоков короткая, на эффектная ядерная потасовка.

А в “Терминаторе” уже сами морлоки — роботы используют машину времени, чтобы подавить человеческое сопротивление в самом зародыше.

Совсем для другой цели (но с теми же предчувствиями) использовали тему путешествия в будущее советские кинематографисты. Помните знаменитый фильм “Гости из будущего”, где машина времени поразительно проста и напоминает напольные весы? Отличница Алиса, живущая практически в идеальном мире, покой которого только временами нарушает пара пиратов внеземного происхождения, появилась на экранах телевизоров как раз в тот момент, когда уверенность в том, что мы будем жить при коммунизме, сильно пошатнулась.

Так что, увидев фильм про счастливый мир будущего, можно точно предсказать — скоро грянет буря.

А тем временем
Ученые отмахнулись от путешествия в грядущее, как от практически невозможного, а главное — не слишком интересного. Другое дело: побывать в прошлом. В свете теории относительности Эйнштейна это казалось теоретически возможным.

В 1949 году математик Курт Гедель (известный своей теоремой о том, что в любой системе утверждений существует как минимум одно ложное, но неопровержимое и одно истинное, но недоказуемое) сформулировал принцип работы так называемой “природной машины времени”.

Если объяснять просто, то он вывел теорию “временной петли”. В теории относительности материальная частица описывается траекторией, называемой “мировой линией”, состоящей из событий. Таким образом, все пространство-время — это лишь множество событий. В каждой мировой точке (событии) на мировой линии задан световой конус будущего и прошлого. Если найти нужное гравитационное поле, то конусы расположатся под таким углом, что мировая линия замкнется и образует петлю. Однако, при выводе формулы этого гравитационного поля обнаружилось, что ускорение, необходимое для его создания — больше скорости света, да и сама “машина времени” окажется в таких условиях, в которых человек существовать не может.

Проблема предков
Хотя даже Эйнштейн признал теорию Геделя неосуществимой, начало было положено и решение проблемы путешествия во времени стало казаться лишь вопросом этого самого времени. Тут и возникло препятствие, называемое обычно “парадоксом предка”. Если человек отправится в прошлое и убьет там своего прямого предка, то как такое вообще возможно, ведь он сам в таком случае не должен был появиться на свет? А если он убьет чужого предка, то, вернувшись в свое настоящее, застанет ли его прежним? Эти вопросы оказались настолько острыми, что писатели забыли о путешествии в будущее.

Изменение будущего через прошлое обсуждали Айзек Азимов (роман “Конец вечности”) и Рей Бредбери, в рассказе которого герой изменил исход президентских выборов, раздавив доисторическую бабочку. А американский писатель Генри Каттнер в 60-х годах утверждал, что в прошлое вмешиваться опасно, но этично (в его рассказе “Лучшее время года” бездушные гости из будущего скользят по времени, наблюдая с безопасного расстояния над самыми красочными катастрофами, но ничего не предпринимают, чтобы не подпортить себе настоящее).

Интересно, сколько можно было бы сделать, попади мы во временную петлю. Пушкина, скажем, не пустить на Черную речку, надеть на Франца-Фердинанда бронежилет, повесить Ленина… В этом отношении корыстно и не задумываясь о последствиях, поступает Марти из знаменитой трилогии “Назад в будущее”, делая своего папу богатым и знаменитым, чтобы получить на день рождения новый джип. Заметьте: фильм вышел почти одновременно с нашей Алисой: пока мы мечтали о светлом будущем, американская машина времени активно улучшала настоящее. 

А между тем
В начале 90-х американские ученые решили, что полет в собственное прошлое все-таки возможен, если использовать не привычные нам четыре, а пять измерений. Проше говоря, если оторвать кусок нашего пространства, то все содержащееся в нем (человек, например), исчезнет, потому что перестанет отражать солнечный свет. А если потом “приклеить” его обратно, то он появится как бы ниоткуда, из воздуха. Если, используя околосветную скорость, “выдернуть” кусок пространства из трехмерной плоскости и с помощью пятого измерения направить его против Потока Времени, образуется временная петля и мы попадаем в собственное прошлое.

Правда, до сих пор остается нерешен вопрос, а действительно ли наше пространство-время единственное из возможных? И будем ли мы таким образом попадать именно в свое прошлое и свое будущее, а не в один из множества параллельных миров. Так что вопрос возможности путешествия во времени не имеет ответа, к сожалению, даже теоретически. Пока.

В гостях хорошо…
Во многих последних фильмах о путешествиях во времени отчетливо виден один мотив: нам решительно не нравится настоящее. В начале 80-х в фильме “Эпоха за эпохой” (Time after Time) теперь уже экранный Герберт Уэллс, в исполнении Малькольма Макдауэла, покрутившись в современности, махнул рукой и вернулся в старую добрую викторианскую Англию.

Не случайно именно в прошлом году бессмертный герой его “Машины Времени” профессор Александр Хартдеген волей правнука писателя вновь отправился строить свое счастье через далекие 800 тысяч лет. Да и изобретатель лифта из прошлогодней комедии “Кейт и Лео” тоже предпочел вернуться в свое время, прихватив Мег Райан.

В общем, создать машину времени сложно, но в принципе, можно. Вот только готовы ли мы к этому? Ведь в “идеальном” мире пророка Уэллса завладеть чудо-машиной пытались как раз монструозные морлоки. Кстати, Машина Времени — лучшее, что есть в фильме Саймона Уэллса. Наблюдать за ее работой одно удовольствие: даже находясь у экрана, можно ощутить, как ускоряется течение времени. Пусть хотя бы и понарошку.

Опубликовано в журнале «Мои Часы» №1-2003

Группа МАШИНА ВРЕМЕНИ | билеты на концерты в Красноярске 2021

Нам кажется, что они были всегда. Мы просто помним их столько же, сколько помним себя. Оттого порой принимаем их как должное. А ведь на самом деле это — чудо.

Много вы знаете групп, которые существуют пятьдесят лет? Люди не всегда столько живут…

Причем это честный «полтинник». То есть не тот случай, когда музыканты проблистали несколько лет в семидесятые и потом долгие годы знать друг друга не хотели, но под юбилей собрались, чтобы срубить по-легкому — нет, все эти пятьдесят лет прошли в постоянных концертах и записях. Без перерывов и сходов-развалов.

Причем это творческий «полтинник». То есть не тот случай, когда, увидев имя на афише, люди переспрашивают «а что, они еще живы?» Однажды выйдя на первый план, группа никуда с него не уходила, в 2014 году о них было не меньше разговоров, чем в 1974 и 1984. В их постоянной концертной программе песни из 1976 соседствуют с песнями из 2016 — и публика хором поет те и другие. Сейчас добавились и совсем новые, написанные к юбилею. А временами сет-лист забирается в совсем глубокую древность — и там тоже обнаруживаются свои хиты.

Причем это действительно группа, а не лидер плюс статисты. Вся тройка — Андрей Макаревич, Александр Кутиков, Валерий Ефремов — не разлучается уже сорок лет (второй вообще впервые пришел в 1971, но до 1979 несколько раз уходил и возвращался). А рядом с ними — Игорь Хомич (гитара), Александр Левочкин (клавишные, бэк-вокал), Сергей Остроумов (перкуссия) и Александр Дитковский (труба, тамбурин, бэк-вокал)

Это «Машина Времени».

И сейчас в ее истории начинается новая глава.

Открывать все детали грядущего пятидесятилетия «Машины» мы будем понемногу. Начнем с грандиозного тура — с концертами не только по всей России, странам бывшего СССР и Западной Европе, но с выступлениями на пяти (а то и больше!) континентах. График сейчас подбивается, но уже понятно, что поездка растянется до конца 2020 года. И со сцены будут звучать песни всех времен — с начала 70х до конца 2010х.

И те, которые прописаны у нас в ДНК.

И те, которых музыканты еще не написали, а мы еще не слышали.

назад в будущее или вперед в прошлое? – тема научной статьи по философии, этике, религиоведению читайте бесплатно текст научно-исследовательской работы в электронной библиотеке КиберЛенинка

ПЕРСПЕКТИВНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ

Знаменитый роман «Машина времени», написанный Гербертом Уэллсом в 1895 г., вдохновил не только многих писателей-фантастов. Он возбудил и умы физиков. Возможно ли на самом деле путешествие во времени? Удастся ли создать аппарат, который смог бы отправить человека в прошлое или в будущее?

Машина времени:

назад в будущее или вперед в прошлое?

Многие годы перемещения во времени не вписывались в рамки серьезной науки. Тем не менее эта тема стала чем-то вроде побочного занятия для физиков-теоретиков. Размышления о таких путешествиях приводят к довольно забавным, но и весьма глубокомысленным выводам. Например, если свободное перемещение во времени хотя бы в принципе возможно, на связи между причиной и следствием придется взглянуть по-новому.

С тех пор как Эйнштейн сформулировал в 1915 г. общую теорию относительности, описав гравитацию как отклонения и кривые в пространстве-времени, ученые продолжают находить драгоценные «жемчужины» уравнений. У них, как правило, множество решений.

Но, как утверждают скептики, прежде чем строить машину времени, необходимо четко определиться с тем, что есть время. Нередко к этому понятию имеется скорее некий интуитивно-практический подход, чем строгий физико-математический. Развитие любой системы, продолжают они, хоть и циклический процесс, но однонаправленный. Возврат прежнего ее состояния — это нарушение второго начала термодинамики, ведь развитие идет путем уменьшения энергии системы, а ее восстановление происходит за счет снижения энергии других систем.

Да к тому же у любого вращающегося тела время на периферии течет иначе, потому что она движется быстрее. А на Земле играет роль еще и сила тяжести. В общей теории относительности Эйнштейн показал, что гравитация замедляет ход времени.

В итоге часы на крыше идут немного быстрее, чем часы в подвале. Аналогично часы в космосе идут быстрее, чем на Земле. Наблюдаемые отклонения очень незначительны, однако они были зафиксированы высокоточными атомными часами и учтены при создании Глобальной системы позиционирования (GPS), иначе корабли, автомобили, крылатые ракеты и просто путешественники постоянно сбивались бы с курса.

При этом, по мнению оптимистов, наиболее полно понятие времени дает именно теория относительности Эйнштейна. До ее возникновения время считалось универсальным и абсолютным, одинаковым для каждого наблюдателя независимо от его физического состояния. Эйнштейн выдвинул предположение, что значение интервала времени, измеряемого между двумя событиями, соотносится с тем, каким образом движется наблюдатель.

Такой эффект возникает всякий раз, когда один предмет движется относительно другого. Но даже скорость самолетов настолько

мала, что растяжение времени за обычный авиаперелет составляет лишь несколько наносекунд. Этот временной сдвиг и есть доказательство того, что время при движении «удлиняется».

Одна из идей построения машины времени основывается на существовании черных дыр. Сначала это была лишь гипотеза, но благодаря астрономическим наблюдениям черные дыры вскоре заняли достойное место в космических исследованиях. Сегодня физики серьезно относятся к новым решениям, подразумевающим, что геометрия пространства-времени дает возможность путешествовать в прошлое.

Больше того, некоторые исследователи утверждают, что если имеется черная дыра, в которую все может падать и ничто из нее не может вырваться, то должен существовать и антипод — белая дыра, в которую ничто не может упасть, но все вылетает наружу. Причем, если попасть в черную дыру в одном месте, то можно выйти из белой в другом. Это кажется фантастикой, но, согласно общей теории относительности Эйнштейна, такие решения имеются. Они очень нестабильны, проход из черной дыры в белую может захлопнуться из-за малейшего возмущения. И все же такой вариант существует, хотя вряд ли найдется много желающих стать первопроходцами в этом рискованном предприятии. Ведь

№12(46)_2006 НАУКА И ИННОВАЦИИ

17

«Физика невозможного». Глава из книги

Глава 12. Путешествия во времени

Если путешествия во времени возможны, то где же туристы из будущего?
Стивен Хокинг

— [Путешествия во времени] противоречат здравому смыслу, — произнес Филби.
— Какому смыслу? — переспросил путешественник во времени.
Герберт Уэллс

В романе «Уравнение Януса» писатель Стивен Спрюлл исследует одну из душераздирающих личностных проблем, связанных с путешествиями во времени. В центре сюжета книги блестящий математик, поставивший себе целью разгадать тайну путешествий во времени. Он встречает необычную красавицу, они становятся любовниками, — но при этом он ничего не знает о ее прошлом. Мучимый любопытством, он пытается узнать, кто же такая его таинственная возлюбленная. Постепенно выясняется, что когда-то она изменила свою внешность при помощи пластической операции. И изменила пол, также при помощи операции. В конце концов оказывается, что на самом деле «она» — путешественник во времени, прибывший из будущего; мало того, на самом деле «она» — это он сам, только из будущего. Получается, что он занимался любовью сам с собой. Остается только гадать, что произошло бы, появись у них ребенок? И если бы этот ребенок отправился назад, в прошлое, вырос бы там и стал математиком (тем самым, который фигурировал в начале истории)? Можно ли быть самому себе и матерью, и отцом, и сыном, и дочерью?

Как изменить прошлое

Время — одна из величайших загадок Вселенной. Река времени уносит нас всех без исключения, независимо от нашего желания и даже против воли. Еще в 400 г. н. э. Блаженный Августин много писал о парадоксальной природе времени:

«А как могут быть эти два времени, прошлое и будущее, когда прошлого уже нет, а будущего еще нет? И если бы настоящее всегда оставалось настоящим и не уходило в прошлое, то это было бы уже не время, а вечность». Если продолжить логически мысль Августина, получится, что время вообще невозможно, потому что прошлое уже ушло, будущее не существует, а настоящее существует лишь мгновение. (После этих рассуждений Блаженный Августин задается глубокими теологическими вопросами о том, как время влияет на Бога, — вопросами, которые не потеряли смысл и сегодня. Если Господь всезнающ и всемогущ, писал Блаженный Августин, то связан ли Он течением времени? Другими словами, приходится ли Богу спешить, опаздывая на важную встречу, как делаем мы, смертные? Сам Августин делает такой вывод: Господь всемогущ и потому не может быть ограничен чем бы то ни было, в том числе и течением времени; следовательно, он должен существовать «вне времени». Хотя на первый взгляд концепция существования вне времени представляется абсурдной, это одна из тех идей, которые, как мы еще убедимся, снова и снова возникают в современной физике.)

Подобно Блаженному Августину, каждый из нас в какой-то момент задумывался о странной и загадочной природе времени и о том, как сильно время отличается от пространства. Если в пространстве мы можем без труда двигаться в любом направлении, то почему во времени все иначе? Каждый из нас задумывался и о том, что ждет человечество после нас. Век отдельного человека ограничен, но всем нам ужасно интересно все, что произойдет в будущем, после нас.

Желание человека путешествовать во времени родилось, вероятно, одновременно с самим человеком, но первая записанная история о путешествии во времени — «Мемуары о двадцатом столетии» — принадлежит перу Сэмьюела Мэддена и относится к 1733 г. В ней рассказывается об ангеле из 1997 г., который перенесся на 250 лет назад, чтобы передать британскому послу документы с описанием мира будущего.

Позже таких историй появилось множество. В 1838 г. вышло произведение анонимного автора «В ожидании дилижанса: анахронизм»; его герой, ожидая дилижанса, неожиданно переносится на тысячу лет в прошлое. Он встречает монаха древнего монастыря и пытается рассказать ему, как будет развиваться история в следующую тысячу лет. Через некоторое время он столь же неожиданно переносится обратно в настоящее; единственный результат — его дилижанс уже ушел.

Путешествия во времени можно обнаружить в самых неожиданных произведениях — как, например, в романе Чарльза Диккенса «Рождественская история», написанном в 1843 г.; героя романа, Эбенезера Скруджа, переносят в прошлое и будущее и показывают мир, каким он был прежде и каким будет после его смерти.

В американской литературе путешествия во времени впервые появляются у Марка Твена в романе 1889 г. «Янки из Коннектикута при дворе короля Артура». Янки XIX в. переносится назад во времени и оказывается при дворе короля Артура в 528 г. от Рождества Христова. Его берут в плен и собираются сжечь на костре, но находчивый янки объявляет, что обладает властью погасить солнце, ведь он знает, что в этот самый день должно состояться солнечное затмение. Когда луна закрывает собой солнце, толпа приходит в ужас; янки отпускают и осыпают милостями, лишь бы он вернул им солнечный свет.

Но первой серьезной попыткой исследовать путешествия во времени в художественной литературе стал классический роман Герберта Уэллса «Машина времени»; в нем герой отправляется на сотни тысяч лет в будущее. Оказывается, в этом отдаленном будущем человечество генетически расколото на две расы — воинственных морлоков, которые ухаживают за мрачными подземными машинами, и беззаботных, похожих на детей элоев, которые радуются и танцуют наверху на солнечных полянах, не подозревая и не задумываясь об ожидающей их ужасной участи (быть съеденными морлоками).

После Уэллса путешествия во времени стали привычной деталью научно-фантастических произведений, от «Звездного пути» до «Назад в будущее ». В фильме «Супермен» главный герой, узнав о гибели Лоис Лейн, в отчаянии решает повернуть назад стрелки времени; он начинает носиться вокруг Земли и обгоняет свет, пока само время не поворачивает назад. Земля замедляет вращение, останавливается и наконец начинает вращаться в обратную сторону — и все часы на Земле начинают обратный отсчет. Воды потопа с ревом устремляются обратно, прорванные дамбы чудесным образом восстанавливаются, и Лоис Лейн возвращается к жизни.

С точки зрения науки можно сказать, что путешествия во времени были решительно невозможны в ньютоновой вселенной, где время текло равномерно и прямолинейно. Однажды случившееся не могло измениться ни при каких обстоятельствах. Одна секунда на Земле равнялась одной секунде в любой другой точке Вселенной. Эйнштейн опроверг эту концепцию и показал, что время больше похоже на извилистую реку, которая пересекает Вселенную; петляя меж звезд и галактик, оно ускоряется и замедляется. Так что одна секунда на Земле вовсе не абсолютна; время в разных точках Вселенной течет по-разному.

Как я уже рассказывал, согласно специальной теории относительности Эйнштейна время в ракете замедляется, причем тем сильнее, чем быстрее она движется. Писатели-фантасты любят рассуждать о том, что, если удастся преодолеть световой барьер, то можно будет вернуться назад по времени. На самом деле это невозможно — ведь чтобы достичь скорости света, вам придется обзавестись и бесконечной массой. Скорость света — непреодолимый барьер для любой ракеты. Экипаж «Энтерпрайза» в сериале «Звездный путь IV: Путешествие домой» похитил космический корабль клингонов, разогнал его гравитационным маневром вокруг местного солнца, преодолел световой барьер и оказался в Сан-Франциско 1960-х гг. На самом деле это противоречит законам физики.

Тем не менее путешествия в будущее возможны, и это экспериментально подтверждено уже миллионы раз. Даже путешествие героя «Машины времени » в далекое будущее в принципе возможно. Если астронавт будет двигаться с околосветовой скоростью, на дорогу до одной из ближайших звезд ему может потребоваться, скажем, одна минута. На Земле при этом пройдет четыре года, но для него лично время сдвинется всего лишь на одну минуту, потому что время в корабле сильно замедлится. Получится, что астронавт при этом переместится в будущее Земли на четыре года. (Вообще говоря, наши астронавты совершают короткое путешествие в будущее каждый раз, когда летают в космос. Пока они летают вокруг Земли со скоростью 8 км/с, их часы идут чуть медленнее, чем часы на Земле. Можно подсчитать, что за время годичной экспедиции на космической станции они к моменту возвращения на Землю перемещаются в будущее на долю секунды. Мировой рекорд в путешествиях во времени принадлежит в настоящее время российскому космонавту Сергею Авдееву, который за 748 суток, проведенных на орбите, переместился в будущее уже на 0,02 с.)

Итак, машина времени для путешествий в будущее не противоречит специальной теории относительности Эйнштейна. Но как обстоит дело с путешествиями в прошлое?

Если бы мы могли путешествовать в прошлое, изучать историю было бы невозможно. Стоило бы историку записать прошедшие события, как кто-нибудь мог вернуться в прошлое и изменить его. Машина времени не только лишила бы историков работы, но и позволила бы нам произвольно изменять его течение. Если бы, к примеру, кто-нибудь отправился в прошлое, в эру динозавров, и случайно раздавил бы первое млекопитающее — нашего общего предка, — он мог бы стереть с лица Земли весь род человеческий. В лучшем случае история превратилась бы в бесконечный сумасшедший аттракцион, когда повсюду сновали бы туристы из будущего с фотоаппаратами и пытались получше заснять исторические события.

Путешествия во времени: игровая площадка для физиков

Пожалуй, можно сказать, что больше остальных отличился в математических джунглях черных дыр и машин времени космолог Стивен Хокинг. В отличие от других знатоков относительности, которые, как правило, еще в раннем возрасте проявляют себя в математической физике, Хокинг в юности не был выдающимся студентом. Было очевидно, что он чрезвычайно умен, но преподаватели часто замечали, что он не всегда сосредоточен на занятиях и не работает в полную силу. Поворотным для Хокинга стал 1962 г.; после окончания Оксфорда молодой физик впервые начал замечать у себя симптомы амиотрофического латерального склероза (ALS, или болезнь Лу Герига). Он был потрясен известием о том, что страдает неизлечимым нейродегенеративным заболеванием, которое лишит его всех двигательных функций и, скорее всего, быстро убьет. Можно представить себе, как расстроила молодого человека эта новость. Какой смысл получать степень доктора философии, если все равно скоро умрешь?

Но чуть позже, преодолев первый шок, Хокинг сосредоточился на работе — может быть, первый раз в жизни. Поняв, что времени у него немного, он предпринял яростную атаку на некоторые самые сложные проблемы общей теории относительности. В начале 1970-х гг. Хокинг опубликовал знаковую серию научных работ и в них показал, что сингулярности в теории Эйнштейна (точки, где гравитационное поле становится бесконечным, как, например, происходит в центре черной дыры или происходило в момент Большого взрыва) являются существенной частью релятивистской картины мира и не могут быть просто так сброшены со счетов (как полагал сам Эйнштейн). В 1974 г. Хокинг также доказал, что черные дыры, вообще говоря, не совсем черные; они потихоньку излучают то, что сейчас называют излучением Хокинга, потому что излучение способно просочиться даже через гравитационное поле черной дыры. Эта работа стала первой серьезной попыткой применить квантовую теорию к теории относительности, и это самая известная работа Хокинга.

Как и предсказывали врачи, ALS постепенно вызвал у Хокинга паралич рук, ног и даже голосовых связок, но все происходило гораздо медленнее, чем они думали первоначально. В результате он пережил уже многих нормальных людей, стал отцом троих детей (а теперь уже и дедом), в 1991 г. развелся со своей первой женой, через четыре года женился на жене человека, который сконструировал для него голосовой синтезатор, а в 2006 г. подал на развод и с этой женой. В 2007 г. Стивен снова попал на первые полосы газет — он стал пассажиром специального реактивного самолета и побывал в невесомости, исполнив таким образом давнюю мечту. Его следующая цель — побывать в космосе.

Сегодня Хокинг почти полностью парализован, передвигается в инвалидном кресле и общается с внешним миром посредством движения глаз. Но даже в таком бедственном состоянии он умудряется шутить, пишет научные работы, читает лекции и участвует в дискуссиях. Одними глазами он выдает больше научных результатов, чем целые команды ученых, вполне владеющих своими телами. (Его коллега по Кембриджскому университету сэр Мартин Рис, которого королева назначила Королевским астрономом, как-то признался мне, что болезнь не позволяет Хокингу заниматься скучными математическими расчетами, необходимыми в большой науке. Поэтому вместо этого он сосредоточивается на генерации новых свежих идей, а расчетами могут заниматься и его студенты.)

В 1990 г. Хокинг ознакомился с работами коллег, в которых предлагались всевозможные версии машины времени, и отнесся к ним очень критически. Интуиция подсказывала ему, что путешествия во времени невозможны, — иначе почему мы не встречаем у себя туристов из будущего? Если бы съездить куда-нибудь в прошлое было бы так же просто, как устроить воскресный пикник в парке, мы каждый день встречали бы на улицах гостей из будущего, а они приставали бы к нам с просьбами сфотографироваться с ними для семейного альбома.

И Хокинг бросил миру физики вызов. Он заявил: должен существовать закон, запрещающий путешествия во времени. Иначе говоря, он предложил «гипотезу о защите хронологии», которая исключила бы путешествия во времени на основании законов природы и «сохранила историю для историков».

Но произошло неожиданное. Как они ни старались, физики не могли отыскать закон, который прямо запрещал бы путешествия во времени. По всей видимости, они ни в чем не противоречат известным законам природы. Сам Хокинг, также не в состоянии выявить запрет, не так давно изменил свое мнение. Он снова попал в заголовки газет, заявив: «Если путешествия во времени и возможны, то они неосуществимы».

Да, если прежде путешествия во времени рассматривались в лучшем случае как околонаучная тема, то теперь они внезапно превратились в любимую игрушку физиков-теоретиков. Физик Кип Торн из Калифорнийского технологического института пишет: «Когда-то путешествия во времени были исключительной прерогативой писателей-фантастов. Серьезные ученые избегали их как чумы — даже когда писали под псевдонимом романы или тайком читали их. Как изменились времена! Теперь в серьезных научных журналах можно обнаружить ученый анализ путешествий во времени, принадлежащий перу выдающихся физиков-теоретиков… Откуда такая перемена? Просто мы, физики, поняли, что природа времени — слишком важная тема, чтобы отдавать ее на откуп писателям-фантастам».

Причина всей этой суеты и путаницы в том, что уравнения Эйнштейна допускают существование множества разных типов машины времени. (Правда, пока неясно, устоят ли они перед проверкой при помощи квантовой теории.) Более того, в теории Эйнштейна мы часто встречаем нечто под названием «замкнутая времяподобная кривая»; это технический термин для путей, которые позволяют путешествия в прошлое. Если следовать вдоль замкнутой времяподобной кривой, то можно вернуться из путешествия раньше, чем мы в него отправились.

Первый тип машины времени предусматривает использование кротовых нор. Уравнения Эйнштейна имеют немало решений, соединяющих две удаленные точки пространства. Но поскольку время и пространство в теории Эйнштейна тесно переплетены, эта же кротовая нора может и соединять две точки во времени. Упав в кротовую нору, можно переместиться (по крайней мере, математически) в прошлое. Вроде бы после этого можно вновь переместиться в первоначальную точку и встретить там самого себя перед стартом. Но, как мы уже упоминали в предыдущей главе, кротовая нора в центре черной дыры — это дорога в один конец. «Не думаю, что вопрос в том, может ли человек, находясь в черной дыре, попасть в прошлое, — говорит физик Ричард Готт. — Вопрос в том, сможет ли он выбраться оттуда, чтобы похвастаться».

Другая машина времени может «работать» во вращающейся Вселенной. В 1949 г. знаменитый математик Курт Гёдель нашел первое решение уравнений Эйнштейна, имеющее отношение к путешествиям во времени. Если Вселенная вращается, то, обогнув ее достаточно быстро, можно оказаться в прошлом и попасть в точку старта раньше, чем вы оттуда отправились. Получается, что путешествие вокруг Вселенной одновременно является путешествием назад во времени. Когда в Институте перспективных исследований появлялись астрономы, Гёдель часто спрашивал, имеются ли у них доказательства того, что Вселенная вращается. К его разочарованию, те отвечали, что Вселенная точно расширяется, но вот суммарный спин Вселенной, вероятно, равен нулю. (В противном случае путешествия во времени, возможно, стали бы привычными, а история в том виде, в каком мы ее знаем, перестала бы существовать.)

Третий вариант: если вы будете двигаться вокруг бесконечно длинного вращающегося цилиндра, вы тоже, возможно, вернетесь раньше, чем отправились в путь. (Это решение Виллем ван Стокум нашел в 1936 г., раньше Гёделя, но автор, по-видимому, не подозревал, что его решение позволяет путешествовать во времени.) Здесь получается, что если как следует поплясать вокруг шеста с лентами на майском празднике, то можно ненароком оказаться в предыдущем апреле. (Проблема, однако, заключается в том, что цилиндр должен быть бесконечным и вращаться так быстро, что большинство материалов не выдержит и разлетится на кусочки. )

Последний на данный момент вариант путешествий во времени обнаружил в 1991 г. Ричард Готт из Принстона. Его решение основывается на обнаружении в пространстве гигантских космических струн (возможно, оставшихся со времен Большого взрыва). Допустим, предположил он, что две такие космические струны собираются столкнуться. Так вот, если быстро обогнуть эти струны в момент столкновения, попадешь в прошлое. Достоинством этого типа машины времени является то, что вам не потребуются бесконечные вращающиеся цилиндры, вращающаяся Вселенная или даже черные дыры. Проблема, однако, состоит в том, что вам придется сначала отыскать в пространстве эти самые громадные космические струны, а потом заставить их столкнуться определенным образом. К тому же и «дорога» в прошлое при этом откроется на очень короткий промежуток времени. Готт говорит: «Коллапсирующая струнная петля, достаточно большая, чтобы ее можно было обогнуть один раз и вернуться при этом на один год назад, по своей массе-энергии должна превосходить половину галактики».

Но самая многообещающая схема машины времени — так называемые обратимые кротовые норы, упомянутые в предыдущей главе. Это дыры в пространстве-времени, где человек может свободно перемещаться вперед и назад во времени. Теоретически обратимые кротовые норы — это возможность не только путешествовать быстрее света, но и перемещаться во времени. Ключ к обратимым кротовым норам — отрицательная энергия.

Машина времени для обратимых кротовых нор должна состоять из двух камер; каждая камера — из двух концентрических сфер, разделенных крошечным промежутком. Если обжать наружную сферу внутрь, по направлению к внутренней сфере, то между двумя сферами возникнет эффект Казимира и в результате отрицательная энергия. Предположим, что некая цивилизация III типа способна протянуть кротовую нору между двумя этими камерами (возможно, соорудить ее можно будет из пространственно-временной пены). Далее берем первую камеру и отправляем ее в пространство на околосветовой скорости. Время в этой камере замедляется, и часы в двух камерах теряют синхронность. Время в двух камерах, соединенных кротовой норой, идет с разной скоростью.

Находясь во второй камере, можно по кротовой норе мгновенно переместиться в первую, которая существует в более раннем времени, и оказаться в прошлом.

Реализация этой схемы связана с очень серьезными трудностями. Так, кротовая нора может оказаться совсем крошечной, намного меньше размеров атома. А концентрические сферы, возможно, потребуется обжать до расстояний планковского масштаба, чтобы получить достаточно отрицательной энергии. И последнее. Вы сможете возвращаться назад во времени лишь только в тот момент, когда была создана данная машина времени — ведь до этого момента время в обеих камерах шло совершенно синхронно!

Парадоксы и загадки времени

Путешествия во времени порождают множество проблем, как технических, так и социальных. Ларри Дуайер поднимает всевозможные моральные, юридические и этические вопросы; он говорит: «Следует ли предъявить обвинения путешественнику во времени, если он побил самого себя, только более молодого (или наоборот)? Если путешественник во времени совершит убийство и скроется в прошлом, следует ли судить его в прошлом за преступление, которое ему еще только предстоит совершить? Если он женится в прошлом, то можно ли судить его за двоеженство, если другой жене предстоит родиться, скажем, через пять тысяч лет?»

Но возможно, самые трудно решаемые проблемы — это логические парадоксы, которые возникают при путешествиях во времени. Что произойдет, к примеру, если мы убьем своих родителей до своего рождения? Это логически невозможно, поэтому получается парадокс — иногда его называют «парадокс дедушки».

Существует три способа разрешить эти парадоксы. Во-первых, не исключено, что при возвращении в прошлое вам просто придется еще раз пережить все то же самое, восстановив тем самым историю в прежнем ее виде. В этом случае вы лишены свободы воли и вынуждены повторять прошлое в том виде, в каком оно единожды было реализовано. В этой ситуации получается, что если вы отправляетесь в прошлое, чтобы передать самому себе секрет путешествий во времени, то, значит, именно так все и должно было произойти: секрет путешествий во времени действительно был доставлен из будущего. Такова судьба. (Надо сказать, при этом остается неясным, откуда взялась первоначальная идея.)

Второй вариант. Вы обладаете свободой воли и, соответственно, можете изменять прошлое, но в ограниченных пределах. Ваша свобода воли работает до тех пор, пока вы не создаете временных парадоксов. Стоит вам попытаться убить родителей до своего рождения, и загадочная сила не даст вам спустить курок. Эту позицию отстаивает российский физик Игорь Новиков. (Он аргументирует это следующим образом. Существует, к примеру, закон природы, не позволяющий нам ходить по потолку, хотя мы можем этого захотеть. Почему не предположить, что существует закон, который не даст нам убить родителей до нашего рождения? Вот просто так, неизвестная сила не даст нам спустить курок.)

Наконец, третий вариант. Вселенная расщепляется на две. Люди, которых вы убили, в точности похожи на ваших родителей, но на самом деле ими не являются, поскольку вы уже находитесь в параллельной вселенной. Похоже, именно этот вариант соответствует квантовой теории; я расскажу об этом позже, когда буду говорить о Мультивселенной.

Второй вариант рассмотрен в фильме «Терминатор-3», где Арнольд Шварценеггер играет робота из будущего, в котором власть захватили агрессивные машины. На немногих оставшихся в живых людей машины охотятся, как на зверей; но машины не в силах уничтожить лидера сопротивления. Машины направляют целую серию роботов-убийц в прошлое, в момент незадолго до рождения лидера, с заданием уничтожить его мать. Но в конце концов, после эпических сражений, в финале фильма машины все же уничтожают человеческую цивилизацию, как и планировали с самого начала.

Фильм «Назад в будущее » рассматривает третий вариант решения. Доктор Браун изобретает машину, работающую на плутонии, на базе старого автомобиля DeLorean; на самом деле это машина времени для путешествия в прошлое. Марти Макфлай (в исполнении Майкла Фокса) садится в машину, отправляется в прошлое и встречается там со своей молоденькой матерью, которая затем влюбляется в него. Возникает сложная проблема. Если будущая мать Марти отвергнет его будущего отца и они не поженятся, то герой Фокса просто не родится на свет.

Проблему немного проясняет док Браун. Он рисует на доске горизонтальную линию, представляющую течение времени в нашей Вселенной. Затем он рисует вторую линию, которая ответвляется от первой и представляет параллельную вселенную; она возникает в тот момент, когда вы изменяете прошлое. Таким образом, стоит вам двинуться назад по реке времени, как она тут же разветвляется на два рукава; одна линия времени превращается в две. Этот подход известен как концепция множественности миров, и мы обсудим ее в следующей главе.

Это означает, что все парадоксы времени можно разрешить. Если вы убили своих родителей до вашего рождения, это означает просто, что вы убили людей, которые не являются на самом деле вашими родителями — хотя идентичны им генетически, обладают той же личностью и теми же воспоминаниями.

Идея множественности миров решает по крайней мере одну серьезную проблему путешествий во времени. Для физика проблема номер один, связанная с путешествиями во времени (помимо поисков отрицательной энергии), заключается в том, что последствия излучения будут накапливаться, и в итоге произойдет одно из двух: или вы упадете замертво при попытке войти в машину, или кротовая нора схлопнется, когда вы будете через нее проходить. Эти радиационные эффекты будут накапливаться, потому что любое излучение, попавшее в портал времени, отправится в прошлое; там это излучение выйдет наружу и будет бродить по Вселенной до сегодняшнего дня, когда ему наступит время снова войти в портал. Поскольку излучение может войти в портал бесконечное число раз, внутри портала оно может достичь невероятно высокого уровня — вполне достаточного, чтобы убить любого, кто туда попадет. Но если говорить о версии с «множественными мирами», то эта проблема решится сама собой. Излучение, попавшее в машину времени, действительно отправляется в прошлое, но попадает в новую вселенную; оно не может входить в портал времени снова, снова и снова. Это означает, что существует бесконечное число вселенных, для каждого цикла своя, и в каждом цикле в портал времени проникает лишь один фотон излучения — а не бесконечно много.

В 1997 г., когда трем физикам удалось наконец доказать, что намерение Хокинга раз и навсегда запретить путешествия во времени некорректно в принципе, спорные вопросы слегка прояснились. Бернард Кей, Марек Радзиковски и Роберт Уолд показали, что путешествия во времени не противоречат никаким известным физическим законам, за исключением одного момента. Когда речь идет о передвижении во времени, все проблемы концентрируются на горизонте событий (расположенном возле входа в кротовую нору). Но этот горизонт — то самое место, где, согласно современным представлениям, теория Эйнштейна уступает место квантовым эффектам. Проблема в том, что, пытаясь рассчитать радиационные эффекты на входе в машину времени, мы вынуждены использовать теорию, которая сочетает в себе общую теорию относительности Эйнштейна и квантовую теорию излучения. Но, как бы мы ни пытались наивно объединить эти две теории, результат получается неубедительным; в некоторых местах ответ получается бесконечным, что лишено смысла.

Вот здесь и приходит время так называемой теории всего. Все проблемы путешествий через кротовые норы, терзающие физиков (к примеру, стабильность кротовой норы, опасное для жизни излучение, схлопывание кротовой норы при попытке пройти через нее), сконцентрированы на горизонте событий — в точности там, где теряет смысл теория Эйнштейна.

Таким образом, ключевым для понимания путешествий во времени является понимание физики горизонта событий — а ее может описать и объяснить только теория всего. Именно поэтому большинство физиков в настоящий момент согласно в том, что единственный способ разрешить вопрос путешествий во времени — разработать полную теорию гравитации и пространства-времени.

Теория всего должна объединить четыре фундаментальных физических взаимодействия Вселенной и позволить нам математически рассчитать, что произойдет при входе в машину времени. Только теория всего могла бы успешно рассчитать радиационные эффекты, создаваемые кротовой норой, и разъяснить вопрос о том, насколько стабильной будет кротовая нора при входе человека в машину времени. Но даже после создания такой теории нам, возможно, придется ждать несколько веков или даже дольше, прежде чем первая машина времени сможет экспериментально проверить ее выводы.

Законы путешествий во времени так тесно связаны с физикой кротовых нор, что сами путешествия, очевидно, следует отнести ко II классу невозможности.

Путешествие во времени возможно, но это билет в один конец — ScienceBorealis.ca Blog

Ченоа ван ден Богаард, редактор по физике и астрономии

Способность путешествовать во времени, будь то исправление прошлой ошибки или заглянуть в будущее, давно стала предметом научной фантастики и обсуждалась физиками-теоретиками. В то время как споры о возможности путешествия в прошлое продолжаются, физики определили, что путешествие в будущее, безусловно, возможно.И для этого не нужны ни червоточина, ни делорианец.

В реальной жизни путешествия во времени происходят за счет замедления времени — свойства специальной теории относительности Эйнштейна. Эйнштейн был первым, кто понял, что время не является постоянным, как считалось ранее, а вместо этого замедляется по мере того, как вы быстрее перемещаетесь в пространстве.

В рамках своей теории Эйнштейн переосмыслил само пространство. Он придумал фразу «пространство-время», объединив три измерения пространства и одно измерение времени в один термин.Вместо того, чтобы рассматривать пространство как плоское и твердое место, в котором находятся все объекты во Вселенной, Эйнштейн считал его изогнутым и податливым, способным образовывать гравитационные провалы вокруг масс, притягивающих другие объекты, как шар для боулинга, помещенный в центр. Батута приведет к тому, что любой меньший объект, помещенный на батуте, соскользнет к центру.

Компьютерное представление искривленного пространства-времени Эйнштейна. Земля создает гравитационное падение в ткани пространства-времени, которое является самым глубоким в ее ядре.Любезно предоставлено © NASA

Чем ближе объект приближается к центру провала, тем быстрее он ускоряется. Центр гравитационного падения Земли расположен в ядре Земли, где гравитационное ускорение является самым сильным. Согласно теории Эйнштейна, поскольку время движется медленнее, чем быстрее вы движетесь в пространстве, чем ближе объект к центру Земли, тем медленнее движется время для этого объекта.

Этот эффект можно увидеть на спутниках GPS, которые вращаются на орбите на высоте 20 200 километров над поверхностью Земли.Эти спутники имеют на борту высокоточные часы, которые показывают в среднем 38 микросекунд в день из-за замедления времени. Хотя на этот раз выигрыш во времени кажется незначительным, спутники GPS полагаются на свои бортовые часы для поддержания точного глобального позиционирования. Быстрое выполнение 38 микросекунд приведет к ошибке позиционирования почти на 10 километров, и эта ошибка будет увеличиваться ежедневно, если бы разница во времени не корректировалась постоянно.

Более впечатляющий пример замедления времени можно увидеть в фильме Interstellar , когда Мэтью МакКонахи и его команда приземляются на планете с экстремальным гравитационным полем, вызванным близлежащей черной дырой.Из-за интенсивного гравитационного воздействия черной дыры время для экипажа на планете резко замедляется, и один час на поверхности равен семи годам на Земле. Вот почему, когда команда возвращается на Землю, дочь Мэттью МакКонахи — старуха, а он, кажется, того же возраста, что и когда ушел.

Так почему же человечество не совершило столь резких скачков во времени? Ответ на этот вопрос сводится к скорости. Чтобы человечество отправило путешественника на годы в будущее, нам нужно либо воспользоваться сильным гравитационным ускорением, вызванным черными дырами, либо отправить путешественника в космос со скоростью, близкой к скорости света (около 1 миллиарда км / ч. ).С нашей нынешней технологией прыжки на несколько микросекунд в будущее — это все, с чем могут справиться люди.

Но если технологии однажды позволят нам отправить человека в будущее, путешествуя со скоростью, близкой к скорости света, сможет ли путешественник использовать замедление времени, чтобы вернуться в прошлое и сообщить о своих открытиях? «Межзвездные путешествия, близкие к скорости света, могут быть возможны, — говорит доктор Джейми Мэтьюз, профессор астрофизики в Университете Британской Колумбии, — [но] это путешествие — один путь — в будущее, а не назад в прошлое. .”

Если мы не можем использовать замедление времени, чтобы вернуться в прошлое, означает ли это, что прошлое навсегда недоступно? Возможно нет. Эйнштейн предположил, что путешествие во времени в прошлое можно осуществить с помощью моста Эйнштейна-Розена, типа червоточины. Кротовые норы — это теоретические области пространства-времени, которые деформированы таким образом, что соединяют две далекие точки в пространстве.

Визуализация червоточины: ткань пространства-времени изгибается сама на себя, образуя мост между двумя удаленными местами.Изображение Panzi, CC-BY 3.0

Уравнения Эйнштейна предполагали, что этот мост в космосе мог бы гипотетически соединить две точки во времени, если бы он был достаточно устойчивым. «В настоящее время даже мост Эйнштейна-Розена не может [использоваться] для того, чтобы вернуться в прошлое, потому что он не живет достаточно долго — он нестабилен», — объясняет Мэтьюз.

«Даже если он был стабильным, он [требует] другой физики, которой у нас нет. Гипотетические частицы и состояния материи, обладающие «экзотическими» физическими свойствами, которые нарушают известные законы физики, например, частица с отрицательной массой.Вот почему «кротовые норы» — это всего лишь научная фантастика ».

Хотя было бы увлекательно отправиться в прошлое, чтобы увидеть динозавров или встретить Альберта Эйнштейна и показать ему реальность путешествия во времени, возможно, будет лучше, если прошлое останется нетронутым. Путешествие в прошлое открывает возможность внести изменения, которые могут разрушить будущее. Например, в Back to the Future Марти МакФлай путешествует в прошлое и непреднамеренно мешает своим родителям встретиться друг с другом, почти предотвращая его собственное существование.Но если бы он разрушил собственное существование, как бы он вообще мог отправиться в прошлое?

Приключения Марти — это разновидность парадокса дедушки: что произойдет, если вы вернетесь в прошлое и убьете своего деда до того, как ваш отец зачат? Если вы добьетесь успеха, то как вообще возможно, что вы живы, чтобы убить своего дедушку?

Недавнее исследование Университета Квинсленда может дать ответ на этот загадочный парадокс. В этом исследовании исследователи математически доказывают, что путешествие во времени без парадоксов возможно, показывая, что Вселенная самокорректируется, чтобы избежать несоответствий.Если это правда, то даже если бы мы могли путешествовать во времени, мы никогда не смогли бы изменить события, чтобы создать другое будущее.

Хотя эти новые открытия поучительны, похоже, есть больше свидетельств того, что, хотя замедление времени может позволить нам заглянуть в будущее, мы никогда не сможем побывать в прошлом. Как сказал покойный Стивен Хокинг в своей книге Черные дыры и детские вселенные : «Лучшее доказательство того, что путешествие во времени [в прошлое] невозможно и никогда не будет возможным, — это то, что мы не подвергались вторжению полчищ инопланетян. туристы из будущего.”

~ 30 ~

Изображение баннера Alex Lehner, CC BY 2.0

Связанные

Иранский ученый утверждает, что построил «машину времени»

Это не совсем «Назад в будущее», но молодой иранский изобретатель утверждает, что построил машину времени, которая может предсказывать будущее человека с поразительной точностью.

Али Разеки, 27 лет, «управляющий директор Иранского центра стратегических изобретений» утверждает, что его устройство будет распечатывать отчет с подробным описанием будущего человека после использования сложных алгоритмов для предсказания его или ее судьбы.

По данным Daily Telegraph, Разечи сказал государственному информационному агентству Fars Ирана, что его устройство «легко вписывается в размер корпуса персонального компьютера и может предсказать детали следующих 5-8 лет жизни его пользователей. не перенесет вас в будущее, это принесет вам будущее ».

Разеки говорит, что Иран решил пока держать в секрете свою пророческую машину времени из опасения, что «китайцы украдут эту идею и произведут ее миллионами в одночасье».

Заместитель министра науки, исследований и технологий Ирана отклонил заявления Разечи в пятницу в интервью изданию Fars, что свидетельствует о том, сколько внимания было уделено этой истории.

Мы поговорили с Томасом Романом, физиком-теоретиком из Университета Центрального Коннектикута и соавтором книги Time Travel and Warp Drives, чтобы спросить о возможностях машины времени, подобной Razeqi, и развенчать популярные заблуждения о путешествиях во времени. . Вот отредактированная версия нашего интервью:

Что вы думаете о заявлении Разеки о том, что он построил машину времени, которая может предсказывать будущее человека?

Это совершенно безумно.

Нарушает ли его предполагаемая машина времени какие-либо законы физики?

Трудно узнать, потому что это очень странно.

Какие популярные заблуждения существуют в отношении путешествий во времени?

Распространено заблуждение, что можно вернуться в прошлое в любое время. А это неправда. Вы можете вернуться только в те времена, когда была изобретена машина времени. Итак, если я изобрету свою машину времени сегодня, жду 30 лет и вернусь в прошлое, то самое далекое прошлое, к которому я могу вернуться, — это сегодня, когда я включил свою машину времени.

Еще одно серьезное заблуждение — и вы часто видите это в фильмах о путешествиях во времени — это идея, что вы можете вернуться во времени и изменить временную шкалу.В этих историях путешественник во времени возвращается во времени и делает что-то, что портит будущее, и впоследствии должен что-то делать, чтобы «восстановить временную шкалу». Однако этого не может быть, поскольку одно и то же событие не может происходить и не происходить в одной и той же вселенной. Вы не можете изменить прошлое.

Например, предположим, что я возвращаюсь в прошлое и пытаюсь убить своего деда. Если мне это удастся, то, конечно, я никогда не родусь и никогда не смог бы вернуться обратно на машине времени.

И снова мы не можем иметь одно и то же событие — убийство моего деда — одновременно и не происходить в одной и той же вселенной.

Есть ли способ обойти этот «дедовский парадокс»?

Есть две возможности. Один из них — это то, что иногда называют сценарием самосогласованности, в котором все события во временном цикле, которые я создаю, корректируются, чтобы быть самосогласованными.

Так, например, если я вернусь в прошлое и попытаюсь застрелить своего деда, что-то всегда будет мешать мне это сделать.Отдача на моем плече заставляет меня промахнуться, или мой дедушка уклоняется, или я передумал. Это похоже на то, как Вселенная и законы физики сговариваются, чтобы сделать вещи последовательными.

Другая возможность состоит в том, что когда я снимаю своего деда, вселенная разделяется, и есть одна вселенная, в которой я стреляю в своего деда, и есть другая вселенная, в которой я не стрелял в своего деда.

Разве разделенные временные шкалы не сыграли роль в последней перезагрузке «Звездного пути» Дж. Дж. Абрамса?

Да, было что-то в этом роде.В фильме ромуланский плохой парень Неро возвращается в прошлое, чтобы отомстить Споку, который, как он утверждает, несет ответственность за разрушение его родной планеты Ромул. Так что он собирается отыграться, вернувшись в прошлое, чтобы уничтожить [планету] Вулкан.

Но поскольку Вулкан не был уничтожен в исходной временной шкале — той, откуда пришел Неро — то, вернувшись в прошлое, он заставляет вселенную разветвляться.

Значит, уничтоженный им вулканец — это не тот, что был на его первоначальной временной шкале, а тот, что был в новой ветви.Так что на самом деле он не мстит оригинальному вулканцу из своей временной шкалы. Но я полагаю, что месть — это месть.

Кроме того, я подумал, что [использование концепции разделенной временной шкалы] было умным способом перезагрузить франшизу, потому что тогда у вас будут те же персонажи, но вам не нужно рабски следить за прошлой историей эпизодов с тех пор, как вы » снова в новой временной шкале, где все может быть по-другому.

Хорошо, возможно, тебе не удастся отправиться в прошлое. Но возможно ли будущее путешествие во времени?

С этим проблем нет.На самом деле, мы в принципе умеем это делать. Если вы путешествуете со скоростью, близкой к скорости света, время для космического путешественника замедляется по сравнению с кем-то на Земле.

Еще один способ путешествия в будущее — орбита очень близко к черной дыре. Например, если вы вращаетесь вокруг черной дыры в центре нашей галактики, ваше время также может быть растянуто относительно наблюдателей на Земле.

Если будущее путешествие во времени станет возможным, может ли машина времени, подобная той, которую построил иранский бизнесмен, действительно сработала?

Идти в будущее — не проблема.Механизм путешествия в будущее предоставляет специальная теория относительности [Эйнштейна]. Когда вы пытаетесь вернуться назад, вы сталкиваетесь с парадоксом дедушки. Однако при этом то, что, по словам бизнесмена, построил, все еще безумно.

В рассказах о путешествиях во времени редко упоминается одна вещь: если вы путешествуете только во времени, но останетесь в одной и той же точке космоса, Земли там больше не будет. Так разве путешествия во времени не потребуют путешествий и через космос?

Да, придется.Земля вращается вокруг своей оси и вращается вокруг Солнца. Таким образом, Земля не всегда находится в одном и том же месте на своей орбите. Итак, если вы остаетесь в том же месте и путешествуете в прошлое, Земля уходит из-под вас. Когда вы остановите свою машину времени, вы будете в некотором недоумении.

Как вы думаете, почему путешествия во времени так популярны в книгах и фильмах?

Согласитесь, идея довольно заманчивая. Отчасти привлекательность состоит в том, что вы можете вернуться и увидеть своими глазами то, что вы знаете только из книг по истории и геологических данных.Я думаю, все подумали бы, что было бы здорово вернуться назад и увидеть динозавров или вернуться и посетить Древнюю Грецию.

Я думаю, что еще один призыв заключается в том, что у всех нас в прошлом есть вещи, которых мы хотели бы не делать или чего бы не случилось. И я думаю, что есть желание вернуться и предотвратить то, что произошло.

Путешествие во времени для путешественников? Это сложно.

Я застрял дома, ты застрял дома, мы все застряли дома. Путешествие в какое-нибудь веселое место, как мы раньше, возможно, еще какое-то время не в планах.Но как насчет путешествия во времени? И не только скучным способом, когда мы ждем, когда наступит будущее, каждую секунду. Что, если бы вы могли перемещаться во времени по своему желанию, путешествуя вперед в будущее или назад в прошлое так же легко, как нажимая кнопки на приборной панели усиленного DeLorean, как в фильме Back to the Future ?

Путешествие во времени было фантастикой как минимум 125 лет. Герберт Уэллс написал свой новаторский роман The Time Machine в 1895 году, и физики и философы писали о нем серьезные статьи на протяжении почти столетия.

Что действительно дало толчок научным исследованиям путешествий во времени, так это представление, относящееся к последним годам XIX века, что время можно представить как измерение, как и пространство. Мы можем достаточно легко перемещаться в пространстве, так почему бы не время?

В конце 19 века ученые думали о времени как о таком измерении, как пространство, где путешественники могут отправиться куда угодно. Эта фотоиллюстрация Tokyu Plaza в токийском районе Омотэсандо Харадзюку вызывает ощущение посещения бесконечных мест.

Фотоиллюстрация Мэтью Пиллсбери, Галерея Эдвина Хоука

Пожалуйста, соблюдайте авторские права. Несанкционированное использование запрещено.

«В космосе вы можете отправиться куда угодно, так что, возможно, со временем вы сможете точно так же отправиться куда угодно», — говорит Никк Эффингем, философ из Бирмингемского университета в Соединенном Королевстве. «Отсюда — короткий шаг к машинам времени».

(Почему люди одержимы путешествиями во времени? У автора бестселлеров Джеймса Глейка есть несколько идей.)

Дуэльные теории

Уэллс был писателем, а не физиком, но физика скоро наверстает упущенное. В 1905 году Альберт Эйнштейн опубликовал первую часть своей теории относительности, известную как специальная теория относительности. В нем пространство и время податливы; измерения как пространства, так и времени зависят от относительной скорости человека, выполняющего измерения.

Несколько лет спустя немецкий математик Герман Минковский показал, что в теории Эйнштейна пространство и время можно рассматривать как два аспекта единой четырехмерной сущности, известной как пространство-время.Затем, в 1915 году, Эйнштейн выступил со второй частью своей теории, известной как общая теория относительности. Общая теория относительности представляет гравитацию в новом свете: вместо того, чтобы рассматривать ее как силу, общая теория относительности описывает гравитацию как искривление или искривление пространства-времени.

Но специальной теории относительности достаточно, чтобы начать движение во времени. Теория «устанавливает, что время гораздо больше похоже на пространство, чем мы думали ранее», — говорит Клиффорд Джонсон, физик из Университета Южной Калифорнии.«Так что, возможно, все, что мы можем сделать с пространством, мы можем сделать со временем».

Ну почти все. Специальная теория относительности не дает нам возможности вернуться в прошлое, но она дает нам возможность двигаться вперед на , причем со скоростью, которую вы действительно можете контролировать. Фактически, благодаря специальной теории относительности вы можете получить двух близнецов разного возраста — знаменитый «парадокс близнецов».

Предположим, вы отправляетесь в звездную систему Альфа Центавра на своем космическом корабле на действительно высокой скорости (что-то близкое к скорости света), в то время как ваш близнец остается на Земле.Вернувшись домой, вы обнаружите, что теперь намного моложе своего близнеца. Это, мягко говоря, парадоксально, но по прошествии более чем столетия физика стала твердой.

«Специальная теория относительности абсолютно доказывает, что астронавт, совершивший путешествие, если он будет путешествовать со скоростью, близкой к скорости света, будет намного моложе своего близнеца, когда они вернутся», — говорит Жанна Левин, физик из Barnard. Колледж в Нью-Йорке. Интересно, что время, кажется, идет так же, как и всегда для обоих близнецов; только когда они воссоединяются, разница проявляется.

Может быть, вам обоим было за 20, когда началось путешествие. Когда вы вернетесь, вы будете выглядеть всего на несколько лет старше, чем когда ушли, в то время как ваш близнец, возможно, теперь дедушка или бабушка. «Мой опыт течения времени совершенно нормален для меня. Мои часы идут с нормальной скоростью, я нормально старею, фильмы идут в правильном темпе », — говорит Левин. «Я не продвинулся дальше, чем обычно, в — мое будущее . Но я попал в будущее своего близнеца ».

(Чтобы изучить старение, ученые обращаются к космосу.)

С общей теорией относительности все становится действительно интересным. Согласно этой теории, массивный объект искривляет или искажает пространство и время. Возможно, вы видели диаграммы или видеоролики, в которых сравнивается, как мяч искажает резиновое полотно. Один из результатов состоит в том, что подобно тому, как путешествие с высокой скоростью влияет на скорость течения времени, простое нахождение рядом с действительно тяжелым объектом, например черной дырой, повлияет на восприятие времени. (Этот трюк был центральным в сюжете фильма 2014 года Interstellar , в котором персонаж Мэтью МакКонахи проводит время в непосредственной близости от массивной черной дыры.Вернувшись домой, он обнаруживает, что его маленькая дочь уже пожилая.)

Чтобы обойти «дедовский парадокс», некоторые ученые предполагают, что может быть несколько временных рамок. На этих изображениях башни капсул Накагин в Токио, Япония, кажется, что время течет с разной скоростью.

Фотоиллюстрация Мэтью Пиллсбери, Галерея Эдвина Хоука

Пожалуйста, соблюдайте авторские права. Несанкционированное использование запрещено.

Но черные дыры — это только начало. Физики также размышляли о последствиях гораздо более экзотической структуры, известной как червоточина.Червоточины, если они существуют, могут соединять одно место в пространстве-времени с другим. Астронавт, попавший в червоточину в галактике Андромеды в 3000 году, может оказаться выходящим с другого конца нашей собственной галактики в 2000 году. Но есть загвоздка: хотя у нас есть неопровержимые доказательства существования черных дыр в природе — астрономы даже сфотографировал один в прошлом году — червоточины гораздо более умозрительны.

«Вы можете представить, как построить мост из одной области пространства-времени в другую область пространства-времени, — объясняет Левин, — но для этого потребуются массы и энергия, о существовании которых мы не знаем в действительности. как отрицательная энергия.Она говорит, что «математически возможно», что такие структуры, как червоточины, могут существовать, но они не могут быть частью физической реальности.

Существует также тревожный вопрос о том, что произойдет с нашими представлениями о причине и следствии, если бы путешествие в обратном времени было возможно. Самая известная из этих загадок — так называемый «дедушкин парадокс». Предположим, вы путешествуете во времени, когда ваш дед был молодым человеком. Вы убиваете его (возможно, случайно), а это значит, что ваш родитель не родится, а значит, вы не родитесь.Следовательно, вы не сможете путешествовать во времени и убить своего дедушку.

Несколько графиков?

На протяжении многих лет физики и философы размышляли над различными решениями парадокса дедушки. Одна возможность состоит в том, что парадокс просто доказывает, что такие путешествия невозможны; законы физики каким-то образом должны предотвращать обратное путешествие во времени. Такого мнения придерживался покойный физик Стивен Хокинг, назвавший это правило «гипотезой защиты хронологии». (Имейте в виду, он никогда не уточнял физику, лежащую в основе такого правила.)

Но есть и другие, более интригующие решения. Возможно, путешествие в прошлое возможно, но путешественники во времени не могут изменить прошлое, как бы они ни старались. Эффингем, чья книга Путешествие во времени: вероятность и невозможность была опубликована в начале этого года, говорит об этом так: «Вы можете выстрелить не в того человека или передумаете. Или вы можете застрелить человека, которого считаете своим дедушкой, но оказывается, что у вашей бабушки был роман с молочником, и именно этим все время был ваш дедушка; ты просто не знал этого.

Что также означает, что широко обсуждаемая фантазия об убийстве Гитлера перед началом Второй мировой войны не имеет смысла. «Это невозможно, потому что этого не произошло», — говорит Фабио Коста, физик-теоретик из Университета Квинсленда в Австралии. «Это даже не вопрос. Мы знаем, как развивалась история. Переделки нет ».

Фактически, предполагает Эффингем, если вы не можете изменить прошлое, то путешественник во времени, вероятно, ничего не сможет сделать . Само ваше существование в то время, когда вы никогда не существовали, было бы противоречием.«Вселенной безразлично, изменили ли вы то, что вы убили Гитлера, или что вы переместили атом из позиции A в позицию B», — говорит Эффингхэм.

Но еще не все потеряно. Сценарии, которые представляют Эффингем и Коста, включают единую вселенную с единой временной шкалой. Но некоторые физики предполагают, что наша Вселенная — лишь одна из многих. Если это так, то, возможно, путешественники во времени, посещающие прошлое, могут делать все, что им заблагорассудится, что прольет новый свет на парадокс дедушки.

(Ученые говорят, что Большой взрыв мог привести к созданию множества вселенных.)

«Может быть, по какой-то причине вы решите вернуться и совершить это преступление [убийство вашего деда], и поэтому мир «разветвляется» на две разные реальности », — говорит Левин. В результате, «даже если кажется, что вы меняете свое прошлое, на самом деле вы его не меняете; вы создаете новую историю ». (Эта идея множественных временных рамок лежит в основе трилогии фильма Back to the Future .Напротив, в фильме 12 обезьян персонаж Брюса Уиллиса совершает несколько путешествий во времени, но все происходит на одной временной шкале.)

Еще предстоит проделать

Все, кажется, согласны с тем, что никто не построить путешествующий во времени DeLorean или спроектировать червоточину по индивидуальному заказу в ближайшее время. Вместо этого физики сосредоточены на завершении работы, начатой ​​Эйнштейном столетие назад.

По прошествии более чем 100 лет никто так и не понял, как согласовать общую теорию относительности с другой важной опорой физики 20-го века: квантовой механикой.Некоторые физики считают, что долгожданная единая теория, известная как квантовая гравитация, позволит по-новому взглянуть на природу времени. По крайней мере, говорит Левин, кажется вероятным, что «нам нужно выйти за рамки общей теории относительности, чтобы понять время».

Между тем, неудивительно, что мы, подобно Герберту Уэллсу, продолжаем мечтать о свободе передвижения во времени так же, как мы движемся в пространстве. «Время заложено во всем, что мы делаем», — говорит Джонсон. «Это очень важно в том, как мы воспринимаем мир.Так что возможность тратить время на игру — я не удивлен, что мы одержимы этим и мечтаем об этом ».

Дэн Фальк — научный журналист из Торонто, Канада. Его книги включают Наука Шекспира и В поисках времени . Следуйте за ним в Twitter.

Последняя книга Стивена Хокинга предполагает, что однажды путешествие во времени станет возможным — вот что с этим делать

Кредит: andrey_l / Shutterstock

«Если бы кто-то подал заявку на исследовательский грант для работы о путешествиях во времени, он был бы немедленно отклонен», — пишет физик Стивен Хокинг в своей посмертной книге « Краткие ответы на большие вопросы ».Он был прав. Но он также был прав в том, что вопрос о возможности путешествий во времени — это «очень серьезный вопрос», к которому все еще можно подойти с научной точки зрения.

Утверждая, что наше нынешнее понимание не может исключить этого, Хокинг, похоже, был осторожно оптимистичен. Так что же нам остается? Сегодня мы не можем построить машину времени, но сможем ли мы в будущем?

Начнем с нашего повседневного опыта.Мы считаем само собой разумеющимся возможность звонить нашим друзьям и родственникам, где бы они ни находились, чтобы узнать, кто они сейчас, до прямо сейчас . Но этого мы никогда не узнаем. Сигналы, несущие их голоса и изображения, перемещаются непостижимо быстро, но тем не менее, им требуется определенное время, чтобы добраться до нас.

Наша неспособность получить доступ к «сейчас» кого-то далекого лежит в основе теорий пространства и времени Альберта Эйнштейна.

Скорость света

Эйнштейн сказал нам, что пространство и время являются частями одной вещи — пространства-времени — и что мы должны думать о расстояниях во времени так же, как и о расстояниях в пространстве.Как бы странно это ни звучало, мы с радостью отвечаем «около двух с половиной часов», когда кто-то спрашивает, как далеко Бирмингем находится от Лондона. Мы имеем в виду, что путешествие занимает столько времени при средней скорости 50 миль в час.

Математически наше утверждение эквивалентно утверждению, что Бирмингем находится примерно в 125 милях от Лондона. Как пишут физики Брайан Кокс и Джефф Форшоу в своей книге «Почему E = mc²?», Время и расстояние «можно поменять местами, используя что-то, имеющее валюту скорости».Интеллектуальный скачок Эйнштейна заключался в том, чтобы предположить, что обменный курс от времени к расстоянию в пространстве-времени универсален — и это скорость света.

Скорость света — это максимальная скорость, по которой может перемещаться любой сигнал, что накладывает фундаментальный предел на то, как скоро мы сможем узнать, что происходит в другом месте во Вселенной. Это дает нам «причинность» — закон, согласно которому следствия всегда должны наступать после их причин. Это серьезная теоретическая заноза для главных героев, путешествующих во времени. Для меня отправиться в прошлое и привести в движение события, которые мешают моему рождению, значит поставить следствие (меня) перед причиной (моим рождением).

Теперь, если скорость света универсальна, мы должны измерить ее одинаковую — 299 792 458 метров в секунду в вакууме — сколь бы быстро мы ни двигались. Эйнштейн понял, что следствием абсолютной скорости света является невозможность существования самого пространства и времени. И оказывается, что движущиеся часы должны идти медленнее, чем стационарные.

Чем быстрее вы двигаетесь, тем медленнее тикают ваши часы относительно тех, мимо которых вы движетесь. Слово «относительный» является ключевым: время покажется вам нормальным. Однако для всех, кто стоит на месте, вы будете в замедленном темпе. Если бы вы двигались со скоростью света, вы бы казались застывшими во времени — с вашей точки зрения, все остальные были бы в быстрой перемотке вперед.

Так что, если бы мы путешествовали на быстрее, чем на свет, время бежало бы вспять, как нас учила научная фантастика?

К сожалению, требуется бесконечная энергия, чтобы разогнать человека до скорости света, не говоря уже о превышении ее.Но даже если бы мы могли, время не пошло бы вспять. Вместо этого вообще не было бы смысла говорить о прямом и обратном направлении. Был бы нарушен закон причинности, и концепция причины и следствия потеряла бы свой смысл.

Червоточины

Эйнштейн также сказал нам, что сила тяжести является следствием того, как масса искривляет пространство и время. Чем больше массы мы вжимаем в область пространства, тем больше искажается пространство-время и тем медленнее тикают близлежащие часы.Если мы сжимаем достаточно массы, пространство-время становится настолько искривленным, что даже свет не может избежать его гравитационного притяжения, и образуется черная дыра. И если бы вы приблизились к краю черной дыры — ее горизонту событий — ваши часы отсчитывали бы бесконечно медленно по сравнению с теми, которые находятся далеко от нее.

Так можем ли мы исказить пространство-время правильным образом, чтобы замкнуть его обратно на себя и отправиться в прошлое?

Ответ — возможно, и искривление, которое нам нужно, — это проходимая червоточина. Но нам также необходимо создавать области с отрицательной плотностью энергии, чтобы стабилизировать ее, а классическая физика 19 века этому препятствует.Однако современная теория квантовой механики может и не иметь этого.

Согласно квантовой механике, пустое пространство не пусто. Вместо этого он заполнен парами частиц, которые появляются и исчезают. Если мы сможем создать область, в которой меньше пар может входить и выходить, чем где-либо еще, тогда эта область будет иметь отрицательную плотность энергии.

Однако поиск последовательной теории, сочетающей квантовую механику с теорией гравитации Эйнштейна, остается одной из самых больших проблем теоретической физики.Один кандидат, теория струн (точнее, М-теория), может предложить другую возможность.

M-теория требует, чтобы пространство-время имело 11 измерений: одно временное, три пространственных, в которых мы движемся, и еще семь, свернувшись клубком невидимо маленьких размеров. Можем ли мы использовать эти дополнительные пространственные измерения, чтобы сократить пространство и время? По крайней мере, Хокинг был полон надежд.

История сохранения

Так действительно ли путешествие во времени возможно? Наше нынешнее понимание не может исключить этого, но ответ, вероятно, отрицательный.

Теории Эйнштейна не могут описать структуру пространства-времени в невероятно малых масштабах. И хотя законы природы часто могут полностью противоречить нашему повседневному опыту, они всегда самосогласованы, оставляя мало места для парадоксов, которые изобилуют, когда мы вмешиваемся в причинно-следственные связи в научной фантастике о путешествиях во времени.

Несмотря на свой игривый оптимизм, Хокинг признал, что неоткрытые законы физики, которые однажды вытеснят законы Эйнштейна, могут сговориться с тем, чтобы большие объекты, подобные вам и мне, не могли случайно (не причинно) прыгать вперед и назад во времени.Мы называем это наследие его «гипотезой защиты хронологии».

Независимо от того, есть ли у будущего машины времени в запасе или нет, мы можем утешить себя знанием того, что когда мы поднимаемся на гору или едем на машине, мы меняем то, как идет время.

Итак, в этот «день путешественника во времени» (8 декабря) помните, что вы уже находитесь, но не так, как вы могли бы надеяться.


Не останавливай меня сейчас! Сверхсветовое путешествие во вселенной Эйнштейна
Предоставлено Разговор

Эта статья переиздана из The Conversation по лицензии Creative Commons.Прочтите оригинальную статью.

Ссылка : Последняя книга Стивена Хокинга предполагает, что однажды путешествие во времени станет возможным — вот что с этим делать (2018, 9 ноября) получено 23 апреля 2021 г. с https: // физ.org / news / 2018-11-stephen-hawking-day.html

Этот документ защищен авторским правом. За исключением честных сделок с целью частного изучения или исследования, никакие часть может быть воспроизведена без письменного разрешения. Контент предоставляется только в информационных целях.

Возможно ли путешествие во времени?

Нормальный размер текста Увеличенный размер текста Очень большой размер текста

Возможно, вы это уже заметили; наблюдение за тем, как дни в условиях изоляции проходят вместе или чередование часовых поясов по вызовам Zoom.В этой пандемии время пошло иначе. Несомненно, многие из нас хотели вообще переместиться вперед в течение прошедшего года.

Но американский физик Рон Маллетт хотел вернуть назад с 10 лет. Это был год, когда он потерял своего молодого, умного отца из-за внезапного сердечного приступа. И в тот год, когда он прочитал роман Герберта Уэллса , Машина времени .

«Я решил, что мне нужно построить машину времени, чтобы я мог вернуться и увидеть своего отца», — говорит Маллетт.

На первых страницах этого издания он нашел фразу, которая никогда не покидала его: «Ученые очень хорошо знают, что время — это просто своего рода пространство…. и мы можем двигаться вперед и назад во времени точно так же, как мы можем двигаться вперед и назад в пространстве ».

Американский физик Рон Маллетт (на первом плане) со своими родителями, Дороти и Бойдом Маллеттами, и младшим братом Джейсоном в 1948 году. Внезапной смерти отца, Маллетт посвятил свою жизнь изучению времени и пространства. Кредит: любезно предоставлен Роном Маллеттом

«Было сказано, что ученых человек, — говорит Маллетт. — Мы погрузились в бедность после смерти отца … и Я превратился из действительно счастливого ребенка в по-настоящему депрессивный, это просто потрясло меня.Но я знал, что мне нужно поступить в университет, я должен был стать одним из этих ученых, если я когда-нибудь собирался найти способ вернуться ».

Путешествие во времени может по-прежнему звучать как выдумка, проблема, возможно, для Марти Макфлая, а не для ученых всего мира. Но с тех пор, как Альберт Эйнштейн показал, что это возможно, по крайней мере теоретически, в серии уравнений, изменивших наше понимание Вселенной, исследователи серьезно задумались над этой концепцией.

Теперь, после долгой академической карьеры в области изучения черных дыр и лазеров, Маллет считает, что он нашел способ изменить время.«Это произошло из-за решения некоторых уравнений поля Эйнштейна. Эйнштейн умер в том же году, что и мой отец: в 1955 году. Они были двумя гигантами в моей жизни ».

Так как бы выглядело путешествие во времени, если бы оно было приготовлено в лаборатории, а не в Голливуде? Возможно ли вернуться в прошлое логически или изменить его? И какое отношение все это имеет к космическим путешествиям и червоточинам?

Физик-теоретик Рон Маллет из Университета Коннектикута говорит, что секрет путешествий во времени кроется в уравнениях Эйнштейна. Кредит: любезно предоставлен Роном Маллеттом

Сколько времени?

Прямо сейчас вы путешествуете во времени, но в том же скучном старом ролике: секунда за секундой. Реальность имеет направление, вещи меняются от одного момента к другому, лед тает, деревья растут, и поэтому мы измеряем этот переход, «отсчитывая время» с помощью часов.

Наше восприятие времени субъективно. Иногда кажется, что ускоряется. В других случаях, возможно, даже сейчас, когда вы читаете эту статью, она кажется мучительно медленной, каждый момент затягивается дольше, чем следующий.Но не всегда это только у нас в голове — в определенных условиях время может изменить скорость.

Через десять лет после того, как Уэллс написал The Time Machine в 1895 году, основополагающая теория относительности Эйнштейна постановила, что время и пространство действительно являются частью одной и той же ткани Вселенной: пространства-времени. Вы можете перемещаться в пространстве в трех измерениях (вверх / вниз, влево / вправо и вперед / назад), но есть и четвертое измерение, в котором вам также нужно найти себя: время. Как и пространство, время податливо. По словам одного из самых известных телевизионных путешественников во времени, Доктора Кто, здесь все становится немного «шатко-шатко, вовремя».

Время имеет начало, — говорит Маллет; рождение Вселенной в результате первого космического взрыва, известного как «Большой взрыв» миллиарды лет назад. Но ученые (и философы) расходятся во мнениях относительно того, есть ли уже конец — будущее, простирающееся перед нами, такое же реальное, как настоящее и прошлое. Согласно теории, ваша смерть может уже существовать где-то в пространстве-времени. Он представляет все время и пространство как блок без глобального или фиксированного настоящего, где разница между реальностью Клеопатры в Древнем Египте и вашей реальностью в 2020 году является лишь вопросом перспективы.

Машины времени захватили наше воображение; но если бы люди действительно построили машину времени, вероятно, мы могли бы путешествовать только назад, когда она была включена. Кредит: Shutterstock, коллекция Холтерманна в Государственной библиотеке Нового Южного Уэльса

Философ Кристи Миллер объясняет из залов Центра времени Сиднейского университета: «Это как один большой персидский ковер, на одном конце которого могут быть динозавры и разумные роботы. вниз по другому, но уже все вплетено ».

И если прошлое и будущее так же реальны, как настоящее, с графически отображаемыми координатами в пространстве-времени, то почему бы вам не изменить свое положение в блоке? Если прошлое действительно чужая страна, как говорится, разве нельзя поехать?

«Теория блоков Вселенной делает путешествия во времени теоретически возможными», — говорит Миллер.

Телесериал Доктор Кто использует полицейскую будку под названием Тардис, чтобы путешествовать назад и вперед во времени. Кредит: Getty Images

Конечно, наша интуиция также опровергает эту идею. Мы знаем, что прошлое, будущее и настоящее по своей сути отличаются друг от друга. Мы переживаем настоящее, это то, что мы видим, чувствуем и нюхаем прямо сейчас, у нас есть воспоминания о прошлом, призрачные впечатления о прошлом настоящем, и у нас вообще нет будущего. Разве это не значит, что этого еще не произошло?

Чтобы объяснить это, некоторые теоретизируют, что отрезок времени незавершен, что он растет от одного момента к другому, и так продолжалось с момента Большого взрыва.Но скользкая наука попыток определить любое универсальное настоящее, утес, на котором затем возводится мост реальности, делает это на удивление неэлегантным. По словам Миллера, ученые в значительной степени отказались от поиска точки отсечения.

Но, ища его, они нашли первый вид путешествия во времени — вперед.

Звездный путь звезды Уильяма Шатнера в роли капитана Джеймса Т. Кирка и Леонарда Нимой в роли мистера Спока стоят перед пространственно-временным порталом, известным как Хранитель вечности. Кредит: Getty Images

Сможете ли вы путешествовать достаточно быстро, чтобы достичь будущего?

Путешествуя в будущее, мы обычно представляем себе, как время ускоряется. «Снова ночь, снова день, все быстрее и быстрее», — писал Уэллс, пока годы проносились мимо его вымышленной машины времени. Но если забегать вперед, вам на самом деле нужно, чтобы время двигалось для вас медленнее по сравнению со всем остальным.

Эйнштейн показал, что две вещи могут замедлить обычное течение времени: высокая скорость и высокая гравитация.

В случае скорости правило звучит так: чем ближе объект подходит к движению со скоростью света (299 792 километра в секунду), тем медленнее проходит время для него. В 1971 году ученые дважды облетели вокруг Земли на пассажирских самолетах атомные часы, самые точные в мире хронометры, и сравнили свое время с аналогичными часами на земле. Ходовые часы замедлились хотя бы на крошечную долю.

Это странное замедление времени означает, что космические путешественники могут стать путешественниками во времени, говорит Маллет, путешествуя на огромные расстояния, но старея гораздо меньше, чем те, кто ожидает своего возвращения на Землю.«Ваше сердце — часы, оно будет следить за вами, и оно тоже замедлится, когда вы наберете достаточно высокую скорость», — говорит Маллетт.

Он указывает на классический фильм « Планета обезьян », где наши герои приземляются на тысячи лет в будущее на Земле, управляемой сверхразумными обезьянами, после двухлетнего космического полета со скоростью света. Чтобы добраться до некоторых далеких планет, которые сейчас изучаются астрономами с помощью телескопов, космические полеты должны быть намного, намного быстрее.

Осторожно, чего вы желаете: в фильме 1968 года Планета обезьян астронавту, которого играет Чарлтон Хестон, удается отправиться в будущее только для того, чтобы его задержал «судебный совет орангутангов». Кредит: Getty Images

Но ничто не может превысить скорость света. Фотоны или световые частицы могут перемещаться так быстро, потому что у них нет массы — при скорости света время исчезает, и путешествие кажется мгновенным. Но для того, чтобы что-то с массой, например космический корабль, путешествовало так быстро, потребовалось бы бесконечное (и такое невозможное) количество энергии. И наши технологии все еще далеки от того, чтобы двигать людей со скоростью, близкой к скорости света.

«Если нам нужно быстрее перемещаться в пространстве, возможно, мы могли бы разработать способ перемещения самого пространства, а не только нас.»

« Но кто знает, что мы построим в будущем », — говорит Маллет. «Если нам нужно быстрее перемещаться в пространстве, возможно, мы могли бы разработать способ перемещения самого пространства, а не только нас».

В субатомном мире, где гораздо меньше багажа, замедляющего вещи, ученые уже могут ускорять частицы, поднимающие волосы, почти до скорости света. Например, для крошечного протона в большом адронном коллайдере под франко-швейцарской границей 11 месяцев земного времени покажутся всего лишь одной секундой.

Червоточина, также известная как мост Эйнштейна-Розена, которая представляет собой гипотетический туннель между двумя точками времени и пространства. Кредит: Getty Images

Масса также искажает пространство-время, как мяч для боулинга на батуте. Мы называем этот эффект гравитацией. В космосе, где гравитационное притяжение Земли менее сильное, время ускоряется. Вот почему спутники GPS, которые управляют нашими смартфонами и автомобилями на земле, должны синхронизироваться с часами Земли примерно каждые несколько минут, чтобы оставаться точными — в противном случае они работают быстрее, на 38 микросекунд каждый день.

Но в черной дыре, где гравитация настолько сильна, что даже свет не может уйти, время может остановиться. Некоторые ученые задаются вопросом, может ли путешествие рядом с черной дырой, но не в нее, действовать как «естественная машина времени», замедляя время для тех, кто совершает путешествие, объясняет Маллетт: «Да, как в фильме Interstellar .

«А если у вас есть вращающаяся черная дыра, которую мы иногда видим, то она не просто искривляет пространство-время, она скручивает его, как перемешивание кофе ложкой.Наша Земля вращается и обладает гравитацией, но черная дыра обладает такой силой тяжести, что может искривлять как пространство, так и время. Это может создать не только путь вперед, но и путь назад. Цикл.»

В фильме Кристофера Нолана «Интерстеллар» Мэттью МакКонахи играет астронавта, который использует высокую гравитацию черной дыры для путешествия во времени к далеким планетам. Кредит: Getty Images

Можем ли мы действительно вернуться в прошлое?

28 июня 2009 года Стивен Хокинг устроил вечеринку для путешественников во времени, но никто не пришел.Хитрый ученый разослал приглашения публично на следующий день после вечеринки, а это означало, что на ней могли присутствовать только те, кто уже находился в будущем и имел возможность вернуться в прошлое.

Значит, разочарование Хокинга означает, что путешествия во времени никогда не станут реальностью?

Это не однозначный отказ, но многие эксперты говорят, что существует внутренняя проблема с логикой обратного путешествия во времени, независимо от науки.

Хокинг признал, что путешествия во времени остаются очень серьезным вопросом.

Сам Хокинг сказал, что это невозможно. Путешествие во времени открыло бы возможность изменить прошлое, что не имеет логического смысла, учитывая, что это уже произошло. Он предположил, что во Вселенной должно быть что-то, чего мы до сих пор не понимаем, вероятно, в странном мире квантовой механики, где субатомные частицы, кажется, бросают вызов обычной физике, что сделало бы путешествие назад во времени невозможным. Но в своей последней книге, опубликованной посмертно в 2018 году, Хокинг признал, что путешествия во времени остаются очень серьезным вопросом.

Вот проблема: путешествие в будущее не нарушает направления реальности — время (и причинность) движется вперед, когда один момент ведет к другому. Но чтобы вернуться назад, говорит Миллер, вам нужно все изменить, «чтобы то, что вы делаете в следующую минуту, заставляло вас возвращаться назад, влияя на вещи наоборот. Чай на прилавке меняется от холодного к горячему, от того, что его оставили, до того, что он просто налил ». (Последний блокбастер Кристофера Нолана, Tenet , сосредоточен вокруг этой странной идеи обращения времени.)

Одно из возможных решений снова лежит в математике Эйнштейна. Он предположил, что можно свернуть пространство-время, создав туннель между двумя удаленными точками, ярлык, известный как червоточина. Каждая конечная точка может находиться на огромном расстоянии друг от друга как в пространстве, так и во времени, говорит Миллер, «пробивая дыру в пространстве-времени», что делает эту концепцию удобным элементом научной фантастики от Star Trek до Stargate .

Альберт Эйнштейн, показанный здесь в Принстонском университете в Нью-Джерси в 1951 году, предположил, что время можно свернуть, а червоточины могут обеспечивать маршруты между двумя точками. Кредит: Getty Images

Пока вы читаете это, ученые охотятся за червоточинами во Вселенной с помощью радиотелескопов, но если мы найдем одну или даже придумаем способ вызвать в воображении наши собственные, говорит Миллер, мы все еще не делаем этого. Не знаю, сможем ли мы пройти через них — или где мы окажемся.

Ученые говорят, что для того, чтобы удерживать устье червоточины открытым в пространстве-времени, например, достаточно долго, чтобы космический корабль мог пройти через нее, нам понадобится особый вид силы, энергия без материи, известная как отрицательная или темная энергия.После Большого взрыва Вселенная расширяется, но этот рост не замедляется, как можно было бы ожидать через миллиарды лет после первоначального взрыва, — напротив, он ускоряется. Ученые считают, что им движет таинственная сила, известная как темная энергия.

Маллетт, тем временем, считает, что нашел еще один теоретический способ свернуть пространство-время — с помощью света. «Эйнштейн показал, что свет также создает гравитационное поле, поэтому, если у света есть гравитация, а гравитация влияет на время, тогда свет может влиять на время.

Маллетт предполагает, что циркулирующий луч света или «кольцевой лазер» с достаточной мощностью может вращать не только пространство, но и время. «Что-то вроде нашей вращающейся черной дыры и перемешивания этой чашки с кофе», — говорит он.

Отец женщины хотел знать, может ли он послать себе сообщение в прошлое, в день фатальной автокатастрофы его дочери…

При правильной геометрии, он думает, что она может даже свернуться в петлю, позволяя путешествие в прошлое.

Демонстрация этого, выходящего за рамки математических уравнений, потребует серьезного финансирования, признает он, но, как и все подобные эксперименты с пространством-временем, он говорит, что это также может привести к выгодным побочным технологиям.

«Я более реалистично смотрю на отправку информации в прошлое, а не на людей, что потребовало бы [гигантского] количества энергии, если бы было доказано, что она работает», — говорит Маллетт. «Но если бы мы могли отправлять субатомные частицы обратно, как нейтроны, у них было бы состояние« вверх »и« вниз », которое мы могли бы преобразовать в двоичный код [и] мы могли бы предупреждать людей в прошлом о том, что грядет. Мы могли бы спасти жизни ».

Он вспоминает письмо, которое он однажды получил на немецком языке. Он не говорит на этом языке, но по прилагаемым фотографиям он уже мог понять историю: на первом фото была запечатлена молодая женщина со своей семьей, на втором — ужасная автомобильная авария.Когда Маллету перевели письмо, он узнал, что оно было написано отцом женщины, который хотел знать, сможет ли он отправить самому себе сообщение во времени, в день фатальной автомобильной аварии его дочери, чтобы предупредить его о том, что должно было произойти. .

В фильме Назад в будущее путешественник во времени Марти Макфлай должен сделать так, чтобы его мать полюбила его отца, а не его.

Сможем ли мы когда-нибудь изменить прошлое?

Некоторые полагают, что нет возможности вернуться в прошлое, и не изменили его.Огромные последствия могут последовать за простым дыханием (или топтанием бабочек, как в «Эффекте бабочки», впервые представленном в рассказе Рэя Брэдбери A Sound of Thunder ). Но большинство экспертов считают, что логика говорит о другом. В этом отредактированном разговоре с репортером Шеррин Грох философ Кристи Миллер объясняет:

SG: Хорошо, Кристи, предположим, я построил машину времени и отправляюсь в 1945 год, еще до того, как мои родители были зачаты, чтобы увидеть своего дедушку. .

КМ: Ах, дедушка парадокс.

Сшх. Акт удивлен. Итак, предположим, я ненавижу своего деда, и все это путешествие во времени на самом деле является убийством. Разве я, убив своего бедного старого дедушку, не стер с лица земли своего отца и себя, тем самым не оставив никого, кто отправится в прошлое, чтобы покончить со стариком в первую очередь?

Ага, но вы же видите, что не смогли бы убить своего деда!

Но кто меня остановит? Ты?

Нет, вы правы.Большинство философов и физиков согласны с тем, что нет ни хранителя путешествий во времени, ни особой силы, мешающей вам что-либо делать в прошлом. Но вы действительно существуете, и ваш отец существует (и дедушка тоже), так что это говорит нам, что вы не убивали его.

Но я действительно вернулся в прошлое. Я сделал селфи. Разве это не меняет просто прошлое?

С точки зрения бога, глядя вниз на весь квартал, все время, я бы увидел, как вы вылезаете из своей машины времени в 1945 году, возможно, раздавите несколько бабочек или случайно сбив старую женщину на своем способ найти своего деда, сломать ей бедро.Вы уже внесли кучу изменений, верно? Но 1945 год не разыграется ни разу без вас, а потом еще раз, когда вы раскроете секрет путешествий во времени десятилетия спустя. Если вам когда-нибудь удастся добраться до прошлого, значит, вы всегда были его частью. Ты всегда кидался на старушку. Ваша машина времени — это просто объяснение того, как это сделать.

Значит, в фильме «Назад в будущее», когда Марти МакФлай помогал своим родителям собраться вместе, он всегда был причиной того, что это происходило?

Да.

Значит, «Назад в будущее» может произойти?

Хорошая попытка.

Но если я уже был там в 1945 году, почему у меня нет никаких воспоминаний об этом смертоносном буйстве в настоящее время?

Потому что в ваше личное время, время, которое вы переживаете, проживая одно мгновение в другое, вы еще не построили машину времени и не вернулись назад. Во внешнем времени блок 1945 приходит первым, но для вас все это будет происходить в том же линейном порядке.Вы строите машину, вы садитесь в нее и возвращаетесь в 1945 год, где вы создаете эти воспоминания.

Разве мой дедушка не вспомнил, что я сделал? В конце концов, я оставил его в живых, чтобы он болтал копам.

Да, или, по крайней мере, он помнил то, что он испытал тогда, когда в 1945 году молодая женщина, казалось, одержима идеей его убийства. Возможно, он не узнает, что это ты, пока ты не вырастешь. Возможно, именно поэтому у вас в первую очередь такие неприятные отношения.

Но что, если он вспомнил и попытался помешать моему рождению?

То же правило применимо и к нему — ты родился, поэтому, что бы он ни делал, он потерпит неудачу.

Погодите, вы тоже не можете изменить будущее? Означает ли это, что я не могу вернуться? Что, если бы мой дед наконец набрался храбрости, чтобы противостоять мне в том, что я сделал, и я передумал?

Конечно, вы могли даже дать клятву никогда не возвращаться.Но если прошлое говорит, что вы вернулись, если вы приняли это решение в какой-то момент, то вы вернулись. Нет повтора. Так что что-то случится, что отправит вас обратно, возможно, во время чистки вашей машины времени вы случайно включите ее и вспомните что-то, что разожжет вашу смертоносную ярость на дедушке.

Все это неприятно похоже на судьбу? А как насчет свободы воли?

Когда мы думаем о будущем как о фиксированном, оно может казаться судьбой из-за того, как мы видим время, но прошлое тоже фиксировано, не так ли? Вы не можете вернуться и изменить то, что вы ели на завтрак.

Ну, нет, если ты уже испортил мою шутку об убийстве дедушки.

Но ведь никто не заставлял вас есть кукурузные хлопья, верно? Это не было волей какого-то божественного бога кукурузных хлопьев. Вы приняли свободное решение в прошлом и приняли его в будущем. Но это фиксировано в том смысле, что один и тот же момент не может повторяться в пространстве-времени несколько раз.

Что, если путешествие во времени разделит меня на параллельную вселенную, где я убил своего деда?

Если вы покинете свою вселенную, вы измените прошлое другого мира, а не своего собственного.

Думаю, мне нужно лечь.

Итак, что все это значит для потенциальных путешественников во времени?

Маллетт согласен, что с извилистой логикой обратного путешествия во времени трудно примириться. Но он отмечает, что субатомный мир, в котором частицы могут находиться в двух местах одновременно, еще может дать ответы.

«Если наука и научила нас чему-нибудь, так это тому, что природа странная», — говорит он. «Вопрос открыт, и это больше не табу. Только в этом веке я смог выйти из туалета путешествий во времени, как это было, и показать, что я исследовал его, но сейчас многие люди смотрят на него.

Тем не менее, если он построит свою лазерную машину времени, Маллет признает, что она никогда не исполнит желания его 10-летнего «я».

«Мы вернемся назад только тогда, когда время шло, когда машина была включена и цикл начался», — говорит он. «Я не смогу вернуться к отцу».

Возможно, мы все-таки придумаем, как использовать черные дыры и червоточины, где масштабы прошлого, которые они могли бы раскрыть, были бы ошеломляющими.

В отличие от использования природных явлений для путешествий во времени, таких как червоточина, машина, построенная людьми, должна иметь этот встроенный предел — вы можете путешествовать только в прошлое, пока машина работала.Возможно, это объясняет, говорит Маллет, почему нас еще не наводнили путешественники во времени из будущего. «Нулевой год» для путешествий во времени — знаменующий начало возможных путешествий — еще не наступил.

Но он ничего не исключает. Возможно, мы все-таки придумаем, как использовать черные дыры и червоточины, где масштабы прошлого, которые они могли бы раскрыть, были бы ошеломляющими. Возможно, высокоразвитая инопланетная раса проявит себя со своей собственной [давно работающей] машиной времени или способом во времени, как это показано в фильме «Прибытие ».

Или, возможно, ответ уже запечатлен в логике, как предположил Хокинг, мучительной истине о вселенной, ожидающей своего подтверждения. Независимо от того, как далеко может нас завести наука, мы никогда не вернемся назад.

Офис Альберта Эйнштейна за три недели до его смерти в апреле 1955 года. Кредит: Getty Images

Возможны ли путешествия во времени — и что для этого нужно? | от Амелии Сеттембре | DataSeries

Могут ли люди путешествовать во времени? Это вопрос, который задавали бесчисленные авторы научной фантастики, и на который есть ответы.Двумя наиболее известными примерами этого являются Doctor Who и Back to the Future , поскольку в обоих есть персонажи, которые могут путешествовать во времени. Тем не менее, самый простой вариант, на который можно взглянуть глубже, — это, вероятно, Back to the Future , учитывая, что Док Браун жил на Земле в 80-х годах и построил свою машину времени из старого DeLorean.

Вопрос по-прежнему стоит сегодня: можем ли мы путешествовать во времени? Но сначала, чтобы понять путешествия во времени и разобраться в теории Делориана, мы должны понять две большие концепции:

  1. Физика, лежащая в основе путешествий во времени, и то, что нужно для деформации пространства-времени. Если мы подойдем к вопросу с верой в то, что пространство-время — это нечто линейное или ткань (хотя оно может принимать разные формы, возможно, будучи текучим и постоянно меняющимся), то мы должны понять, что потребуется, чтобы разорвать пространство-время и путешествовать. в другую точку в нем. Однако есть также пространственные явления, которые могут быть претендентами на путешествие во времени.
  2. Теории, которые уже охватывают путешествия во времени, и наше понимание их. Самая большая проблема с пониманием путешествий во времени заключается в том, что никому никогда не удавалось это сделать раньше.На данный момент мы подошли ближе всего к теориям и научно-фантастическим идеям, которые мы можем проанализировать на предмет достоверности и посмотреть, смогут ли они объяснить больше того, как могут работать путешествия во времени.

Несмотря на то, что мы имеем в виду эти большие категории, путешествия во времени по-прежнему остаются очень большой неизвестностью, поэтому все теории о них просто спекуляции. Однако можем ли мы использовать эти умозрительные теории и сердечную ложку физики, чтобы на самом деле определить, можем ли мы построить наши собственные машины времени DeLorean? Может быть! Вот хороший вопрос: сколько времени, прежде чем решить, возможно ли путешествие во времени?

Это, наверное, самое расплывчатое название раздела, тем более, что оно определяет одну из самых больших нематериальных идей, которые были у людей.Но что это? Что ж, время вписывается в свое собственное измерение. Люди всегда описывают наличие трех измерений: длины, ширины и глубины — в данном случае определяя определение как какую-то измеримую протяженность. Считается, что Вселенная имеет около девяти или десяти измерений, в то время как пространство-время остается только с тремя или четырьмя.

Итак, если «время» является измеримой протяженностью (а это так), то логически таким же образом вы должны иметь возможность перемещаться «вверх» по длине Вселенной, вы также должны иметь возможность перемещаться в другой момент времени. .Даже исходя из нашего опыта, происходят явления специальной теории относительности, в которых время может ускоряться или замедляться в зависимости от того, насколько близко вы приближаетесь к скорости света.

Астронавты и другие космические путешественники страдают от этого, часто немного моложе близнецов или людей, родившихся в то же время, которые остались на Земле из-за скоростей, с которыми они двигались и жили.

Итак, вот что такое время, хотя это все еще относительно абстрактное понятие. Однако, предполагая, что мы можем путешествовать по нему, мы должны рассмотреть следующие шаги, которые включают в себя рассмотрение того, как может работать разработка устройства для путешествий во времени, и опровергнуть DeLorean.Итак, какие основные вопросы нужно задать, чтобы понять, возможно это или нет?

  • Каковы физические действия объекта, путешествующего во времени? Из человеческих знаний о путешествиях из одного места в другое на высоких скоростях или в опасной среде обычно требуется физическая защита. Если бы вы действительно попытались разорвать ДеЛорианца сквозь ткань пространства-времени, какая физическая защита потребовалась бы, чтобы сохранить ДеЛорианец неповрежденным на протяжении всего путешествия?
  • Сколько скорости / силы потребуется, чтобы разорвать ткань пространства-времени? Чтобы преодолеть звуковой барьер, объект должен двигаться со скоростью не менее 767 миль в час.Хотя мы еще не смогли фактически разорвать ткань пространства-времени (если предположить, что пространство-время — это ткань), это означает, что величина силы также является неизвестной величиной.
Струя проходит сквозь звуковой удар, преодолевая звуковой барьер.
  • Каким будет смещение для любого, кто путешествует во времени? Мы, вероятно, не стали бы просто отправлять машину во времени, поэтому предположим, что в этой поездке участвует человек. Как смещение пространства-времени повлияет на человека? И сколько времени займет поездка от одного раза к другому?
  • Как может произойти смещение пространства и повлиять на посадку машины времени? Итак, допустим, вы успешно запустили свой DeLorean, что дальше? Если ваша цель — вернуться на три месяца назад, Земля вращается вокруг Солнца.Это означает, что три месяца назад Земля была в другом месте, оставив вас в пустом пространстве в вашем DeLorean. Так нужно ли вам изменить свои точные космические координаты для даты приземления? Или действительно существует движение вселенной, которое приведет вас в совершенно другое место (поскольку вселенная постоянно расширяется)?

Несмотря на все эти (и многие другие) вопросы, все еще остается вопрос, можем ли мы действительно превратить машину в эпическую машину времени. Итак, вернемся к основам: давайте рассмотрим каждый вопрос, посмотрим, работает ли он с теориями и физикой, а затем оценим, возможна ли машина времени Делориана на самом деле.Лучше всего начать с того, что мы уже знаем о физике и как это может повлиять на наши возможности путешествовать во времени.

Первый вопрос, который нужно задать здесь, — это то, как формируется пространство-время, потому что это в первую очередь повлияет на путешествия. Это похоже на определение схемы дороги перед уличной гонкой: вы хотите знать, изогнута ли она, ровная, имеет ли много холмов, асфальтирована и т. Д. Таким образом вы можете подготовиться. То же самое и с формой пространства-времени и путешествий во времени.

Сейчас пространство-время считается тканью в плоской неизогнутой Вселенной.Конечно, мы не можем этого доказать, но сейчас это то, к чему больше склоняется современная физика. Путешествие во времени покинет одну точку пространства-времени и войдет в другую (вероятно, мгновенно, хотя это может занять намного больше времени). Исходя из наших текущих знаний, пространство-время может быть искажено плотными объектами с большой гравитацией, такими как черные дыры. Но в какой момент это становится официальным «разрывом» ткани пространства-времени?

Большинство физиков согласны с тем, что не существует точной точки, в которой пространство-время «разорвалось бы».Если предположить, что пространство-время непрерывно, то его не обязательно можно разорвать — термин, который чаще всего используется только в научной фантастике. Однако, если это ткань, две точки могут складываться одна на другой, создавая путь из одной точки пространства-времени в другую.

Это может включать (но не ограничивается) изменение местоположения, времени, вселенной или сочетание всех трех. Эта теория, более известная как «теория червоточин», согласуется с общей теорией относительности Эйнштейна.Тем не менее, никто на самом деле не видел червоточину, хотя есть предположения о том, могут ли черные дыры действительно обеспечивать аналогичную связь с червоточинами.

Таким образом, самый простой способ для Делориана добраться из точки А в точку Б во времени может показаться просто созданием червоточины, но, вероятно, это не так. Это потому, что червоточина, скорее всего, образовалась бы путем создания двух запутанных черных дыр, а затем их разрыва, создавая путь между двумя черными дырами. По крайней мере, так во Вселенной действительно работает.

Также существует возможность соединения белой дыры и черной дыры, образующей червоточину, которая будет работать, за исключением того факта, что белых дыр не существует. Теоретически они представляют собой полную противоположность черным дырам, будучи точкой в ​​космосе, куда ничего не может войти (в отличие от черных дыр, из которых ничто не может выйти).

Итак, это означает, что для того, чтобы создать мини-червоточину и отправиться в прошлое, ДеЛорианцу придется использовать две черные дыры, запутать их, а затем снова разделить.Однако есть и другая возможность создания кротовых нор, за исключением того, что она связана с квантовой механикой и классической механикой.

Итак, мы уже установили, что создать обычную червоточину будет довольно сложно, но, как выясняется, возможно, есть ответы, когда мы более подробно рассмотрим детали. Войдя в крошечный мир квантов, ученые начали замечать связь между теоретическими «червоточинами» и жутким действием на расстоянии.

Одна из возможностей связана с теорией струн, в которой крошечные струны могут сломаться и вызвать поток энергии, который может привести к созданию двух черных дыр, переплетенных так, как это необходимо для червоточины.Однако энергия будет подавлять черные дыры, заставляя их разлетаться по спирали в разных направлениях и прямо вверх разрушать червоточину.

Другой анализ этой возможности привел к идее, что кривизна пространства-времени могла бы противодействовать ускорению черных дыр, хотя сама идея маловероятна. Вдобавок к этому, эта червоточина не допускает путешествий во времени, а это означает, что даже если бы вы могли создать ее и поддерживать в стабильном состоянии, путешествий во времени не было бы.

Так что не похоже, что квантовая механика очень помогает в разработке кротовой норы, особенно той, которую может создать машина времени Делориан. Итак, какие еще варианты у нас есть? Что ж, путешествия во времени не сводятся только к червоточине — на самом деле, существует множество связей между квантовой механикой и парадоксами и теориями путешествий во времени.

Итак, хотя мы все еще обсуждаем идею о том, сможет ли кто-то путешествовать во времени или нет, все еще существуют давние теории о том, что произойдет, если кто-то отправится в прошлое, и как наука будет смотреть на что.В 1991 году физик по имени Дэвид Дойч предложил решение для уравнений эволюции во времени, в частности тех, которые предлагали решение как парадокса дедушки, так и недетерминизма.

  • Парадокс дедушки — это идея о том, что путешественник во времени возвращается во времени и убивает своего деда до того, как родился их отец, что делает невозможным для них вернуться в настоящее время.
По сути, петля, в которой дедушка одновременно живет и не живет, создавая временные рамки, в которых существует внук и, следовательно, создает машину времени и убивает дедушку, а также временные рамки, в которых дедушка мертв, что означает, что внук никогда не умирает. родился и не может построить машину времени, чтобы убить его, поэтому он жив.
  • Недетерминизм — это термин, обозначающий, когда компьютерный алгоритм обеспечивает разные выходные данные для одного и того же входа. Это похоже на поход к фонтанчику с газировкой и нажатие кнопки с надписью «Sprite», но получение Sprite, Coke, Santa Fe и Root Beer по одному разу в каждом из четырех случаев, когда вы пытаетесь получить Sprite.

Некоторые люди не согласны с решением, предлагаемым в рецепте Дойча, поскольку оно включает в себя путешественника во времени, входящего в параллельную вселенную, в которой квантовое состояние является квантовой суперпозицией, что означает, что путешественник во времени одновременно существует и не существует. время — что-то с тоже технически не может случиться.

Итак, в Deutsch Prescription квантовая система разделена на две категории: состояние A и CTC (замкнутые временные кривые). Существует тензорное произведение, которое является результатом сочетания состояний обеих систем. Он предполагает, что плотность не обязательно одинакова в обеих категориях, но что состояние плотности СТС ограничено фиксированной точкой.

Вот как CTC будет работать / разработан, поскольку это, по сути, вращение, которое существует для создания временной кривой.

Отсюда он предположил, что такие фиксированные точки существуют всегда, потому что после повторных испытаний со значением CTC ожидаемое значение будет совпадать.Это просто означает, что процент потенциальных результатов будет одинаковым, если пытаться снова и снова. В некоторой степени, однако, это означает, что должны быть также параллельные вселенные, чтобы рецепт был исполнен.

Но, конечно же, в Back to the Future Док Эммет Браун может перемещаться в пространстве-времени на своей усиленной машине и ящике с плутонием. Это тоже маловероятно — хотя большинство людей считает, что машинам времени требуется некоторая экзотическая материя, называемая «отрицательной плотностью энергии», машина должна работать и без нее.Это потому, что это теоретический вопрос — и даже если бы он действительно существовал, он, вероятно, существовал бы в слишком малых количествах, чтобы его можно было использовать в реальной машине времени.

К счастью, есть потенциальная альтернатива: если вы начнете в вакууме в форме пончика внутри нормальной сферы материи, вы можете использовать сфокусированные гравитационные поля для создания замкнутой временной кривой (CTC). Чтобы вернуться в прошлое, путешественник должен будет вращаться вокруг пончика, постоянно двигаясь быстрее, пока он / она не переместится достаточно назад во времени.Однако гравитационные поля должны быть очень точными и направлены в определенные места.

Короткий ответ — да, конечно, теории допускают путешествия во времени вполне возможными и возможными. Хотя это не то, что мы, люди в нашем нынешнем развитии, можем испытать, возможно, путешествия во времени будут иметь больше шансов произойти в далеком будущем.

Прямо сейчас есть еще много аспектов мира, которые мы должны понять, и будь то устранение парадоксов с квантовыми компьютерами, изучение теоретической науки и понимание того, как теория струн соединяет классическую механику и квантовую механику, а также понимание структуры Вселенная лучше … ну, ясно, что у нас есть работа.

Итак, в следующий раз, когда вы подумаете о том, чтобы использовать инструменты на протяжении десятилетий в заряженной плутонием машине, помните, что добраться туда может быть самым сложным!

Спасибо, что прочитали мою статью! Надеюсь, вам понравилось это читать, и, возможно, вы узнали немного о путешествиях во времени! Если вы хотите больше поговорить, оставить отзыв или просто прокомментировать, не стесняйтесь связаться со мной в LinkedIn, подпишитесь на этот средний аккаунт или даже напишите мне по адресу [email protected]!

Возможно ли путешествие во времени? Ученые исследуют прошлое и будущее

Как бы вы хотели вернуться в будущее на автомобиле DeLorean? Или путешествовать с экипажем USS Enterprise, чтобы спасти китов? Эти два примера (из «Назад в будущее» и «Звездный путь IV: Путешествие домой») показывают очень распространенный в научной фантастике троп — путешествия во времени.Но возможно ли путешествие во времени?

У всех нас есть вещи, о которых мы сожалеем в жизни, поэтому идея обращения времени вспять (или, в случае одного фильма «Супермен», обращения Земли вспять) является привлекательной. Кто бы не хотел исправить прошлое или стереть прискорбное историческое событие, которое негативно повлияло на человечество? Или для людей, которые больше сосредоточены на будущем, как насчет того, чтобы повернуть время вперед и увидеть интересное событие — например, первую высадку человека на Марс?

Путешествие во времени находится в центре внимания 6-го эпизода «AMC Visionaries: История научной фантастики Джеймса Кэмерона», который выходит в эфир во время двухчасового финала сегодня вечером (25 мая) в 9 p.м. EDT / PDT (20:00 CDT) в рамках двухчасового финала сезона. [Как работают путешествия во времени в научной фантастике (инфографика)]

Как отмечает один ученый, мы все постоянно путешествуем во времени, но только в одном направлении. Мы неизбежно перемещаемся в будущее на 1 секунду за раз, и мы могли бы двигаться быстрее, если бы захотели.

«Действительно, мы можем прыгать в будущее столько, сколько захотим. Дело только в том, чтобы двигаться действительно, очень быстро», — сказал Space Space Пол Саттер, астрофизик из Университета штата Огайо.com в электронном письме. Он начал с цитирования данных из специальной теории относительности Альберта Эйнштейна, которая показывает, что время относительно и зависит от того, насколько быстро вы движетесь.

«Чем быстрее вы перемещаетесь в пространстве, тем медленнее вы перемещаетесь во времени. Мы смогли измерить это с помощью сверхточных атомных часов в реактивных самолетах, и точность, предлагаемая системой GPS, должна учитывать это. Научной фантастике всегда, кажется, требуются сложные приспособления, чтобы прыгать во времени, тогда как все, что вам нужно, — это очень большая ракета », — написал Саттер.

Это означает, что космонавты, например, уже в некотором роде путешественники во времени. Это потому, что они отправляются в космос и живут на Международной космической станции, иногда месяцами. Со скоростью около 5 миль (8 километров) в секунду астронавты на космической станции движутся быстрее, чем мы на Земле. Это означает, что на станции астронавты стареют немного медленнее, чем на поверхности планеты. (И что, когда астронавт Скотт Келли вернулся после года пребывания в космосе, разница в возрасте со своим немного более старшим идентичным близнецом Марком увеличилась совсем немного.)

Прыгая в прошлое

Но многие научно-фантастические франшизы сосредотачиваются на путешествиях во времени в прошлое. Такое путешествие поднимает изящные вопросы, например, можно ли вернуться в прошлое и убить собственных бабушку и дедушку (загадка, которую иногда называют «парадоксом дедушки»).

Саттер указал, что физика нашей Вселенной, похоже, запрещает такую ​​ситуацию, по крайней мере, насколько мы можем видеть. Но удивительно то, что некоторые уравнения Эйнштейна из общей теории относительности позволяют путешествовать во времени в прошлое.(Эта теория в основном обсуждает, как огромные объекты искажают пространство-время, которое мы воспринимаем как гравитацию.)

Итак, как теория Эйнштейна могла сделать путешествия во времени возможными? Что ж, одним из способов было бы преодолеть ограничение космической скорости и пойти быстрее скорости света, но это, скорее всего, не сработает, потому что объект, движущийся с такой скоростью, будет иметь бесконечную массу. Другая возможность — образовать «кротовые норы» между точками пространства-времени, хотя это, вероятно, будет работать только для небольших частиц. Существуют и более экзотические возможности, такие как использование черных дыр, огромных цилиндров или космических струн для игры с тканью пространства-времени.

«Когда дело доходит до прошлого, — сказал Саттер, — математика общей теории относительности допускает несколько странных сценариев, в которых вы можете оказаться в своем собственном прошлом. Но все эти сценарии в конечном итоге нарушают другую известную физику, например, требуя отрицательная масса или бесконечно длинные вращающиеся цилиндры. Почему общая теория относительности допускает путешествия во времени, а другая физика всегда вмешивается, чтобы испортить удовольствие? Честно говоря, мы не знаем ».

Но это не значит, что ученые сдаются. В 2015 году Али Овгюн из Университета Восточного Средиземноморья на Кипре сказал, что червоточины могут быть возможны в зонах с темной материей.(Это теоретическая форма материи, которую нельзя увидеть или иным образом ощутить с помощью телескопов, но она проявляется в ее гравитационном воздействии на другие тела.) Хотя его уравнения показывают, что в этих регионах могут возникать кротовые норы, Овгюн сказал, что все еще ищет доказательства. . «Это всего лишь математическое доказательство», — сказал он. «Я надеюсь, что однажды удастся найти прямые экспериментальные доказательства».

Даже всемирно известный физик Стивен Хокинг был очарован идеей путешествия во времени перед своей смертью в этом году, когда он обсуждал в Daily Mail, как черная дыра может сделать это возможным.«Они будут ходить вокруг и вокруг, испытывая лишь половину времени, чем все, кто находится вдали от черной дыры. Корабль и его команда будут путешествовать во времени», — писал он в 2010 году. Однако физик Амос Айрон из Техниона в Израиле Технологический институт в Хайфе, Израиль, сказал, что машина, вращающаяся вокруг черной дыры, вероятно, распадется, прежде чем начнет двигаться так быстро.

Оглянитесь на эту серию:

Этот рассказ был вдохновлен 6-м эпизодом фильма «Визионеры AMC: история научной фантастики Джеймса Кэмерона», который выходит в эфир во время двухчасового финала сегодня вечером на 10 p.м. EDT / PDT (21:00 CDT).

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.