Когда изобретут настоящую машину времени: факты, теории, разработки :: РБК Тренды
Еще в конце XIX века писатели-фантасты — среди них Энрике Гаспар и Римбау, а также Герберт Уэллс — описывали первые прототипы машин времени. Однако научные обоснования появились в начале XX-го, с появлением теорий Эйнштейна.
В 1948-м австрийский математик и философ Курт Гедель нашел решение для уравнений Эйнштейна, касающихся гравитации и вращающейся Вселенной. В ней свет тоже вращается вместе с другими объектами, из-за чего последние движутся по замкнутым траекториям и в пространстве, и во времени.
Гедель также писал, что в каждой точке пространства есть световой конус прошлого и конус будущего. Внутри каждого из них находится мировая линия — непрерывная кривая в пространстве-времени, которая состоит из событий. На каждой мировой линии время течет по-своему.
Если наклонить конусы под определенным углом, внутри получится окружность — это и есть машина времени.
В 1943-м был проведен эксперимент на базе ВМС США в Филадельфии. В рамках него вокруг эсминца «Элдридж» создали специальный электромагнитный экран, который отражал сигналы радаров. Некоторые свидетели утверждали, что после этого корабль якобы исчез, а потом появился на расстоянии в сотни километров в штате Виргиния. Но спустя годы моряки, участвовавшие в эксперименте, опровергли это.
В 1988-м американский физик и астроном Кип Торн рассчитал, при каких условиях машина времени Геделя будет работать и насколько это возможно. Для этого нужно запустить машину времени, разогнать один конец «кротовой норы» до околосветовой скорости, притормозить, потом разогнать в обратном направлении, снова притормозить, нырнуть в нору, выскочить на другом конце и уже снаружи, как можно быстрее, домчаться до обратного конца.
Так появится временная петля между прошлым и будущим.
Машина времени Торна
Впоследствии модель усложнили, рассматривая ее в четырех и пяти измерениях, где добавляются новые слои и условия. В итоге окончательной «рабочей» версии пока что не существует, но многие в своих расчетах по-прежнему опираются на гипотезу Геделя.
В 2017-м ученые из США и Канады создали свою математическую модель машины времени — TARDIS (англ. Traversable Acausal Retrograde Domain in Spacetime). Она выглядит как «пузырь» или «ящик», который движется по кругу, проходя насквозь через пространство-время вдоль «кротовых нор».
Чтобы они возникли, необходимо искривление пространства-времени определенным образом. При этом появление черных дыр, о которых говорил Хокинг, необязательно.
TARDIS будет перемещаться по замкнутой кривой, чтобы люди внутри испытывали постоянное ускорение. Те, кто будет наблюдать за этим снаружи, увидит две версии события: в одной время движется нормально, а в другой — в обратном направлении.
В начале этого года астрофизик Рон Маллет рассказал, что можно повернуть время вспять. Он также опирался на теории и уравнения Эйнштейна и предложил использовать кольцевой лазер с беспрерывно циркулирующими лучами, который сможет набрать нужную скорость и создать портал в прошлое. Это те самые «червоточины», о которой мы писали выше. Профессор уже разработал прототип такого устройства и проводит испытания. Однако у его будущей машины времени есть серьезное ограничение: с ее помощью можно вернуться не дальше, чем в тот момент, когда она была включена.
РЕАЛЬНО ЛИ СОЗДАТЬ МАШИНУ ВРЕМЕНИ? ПУТЕШЕСТВИЕ ВО ВРЕМЕНИ И НАУКА ⋆ FutureNow
Путешествие во времени и создание машины времени может выглядеть как полет фантазии, но некоторые физики считают, что это действительно возможно.
Рон Маллетт мечтает о путешествии во времени.
Это не просто фантазия – Маллетт – уважаемый профессор физики.
“Я считаю себя обычным человеком со страстью, и моя страсть – возможность путешествия во времени”, – говорит он.
Профессор Маллетт хотел построить машину времени в течение большей части своей жизни. Его страсть, объясняет он, можно проследить от трагического события в начале жизни. Отец Рона, страстный курильщик, скончался от сердечного приступа в возрасте 33 лет – когда профессору Маллетт было всего 10 лет. Рон был опустошен и ушел в свои книги.
“Через год после того, как мне исполнилось 11 лет, я наткнулся на книгу, которая изменила все для меня. Это была “Машина времени” Г. Уэллса, ” – физик Университета Коннектикута сообщил программе Horizon BBC.
” Обложка привлекла мое внимание, и я прочитал:” Люди науки знают очень хорошо, что время – это просто своеобразное пространство и мы можем двигаться вперед и назад во времени, как мы можем это делать … в космосе “.
“Прочитав это, я сказал:” Это прекрасно!”.
Профессор Маллетт объясняет: “Если бы я мог построить машину времени, то я мог бы вернуться в прошлое и снова увидеть своего отца и, возможно, спасти его жизнь и изменить все”.
Путешествие во времени может показаться надуманной, но ученые уже исследуют несколько тайн природы, которые могли бы однажды осуществить мечту Рона.
Теория Эйнштейна и вероятность путешествия во времени через черевоточиныАльберт Эйнштейн считал, что три измерения пространства связаны с тем, что называется четвертым измерением. Он назвал это системой пространства-времени, и это модель Вселенной, которую мы используем сегодня.
Но Эйнштейн также считал, что можно сложить пространство-время, создав переход между двумя удаленными точками. Это явление называется червоточиной, и его можно представить как тоннель с двумя отверстиями, каждое из которых возникает в различных точках пространства-времени.
Червоточины могут существовать естественно в космосе; действительно, ученые пытаются использовать радиотелескопы для их обнаружения. Но использование червоточин для путешествий во времени не будет просто.
Ближайшие могут быть на расстоянии многих световых лет. И даже если вы могли бы добраться до них, а затем пережить дорогу через них, нет никакой гарантии, где вы окажетесь.
Но некоторые физики считают, что мы могли бы создать червоточины на определенный момент в будущем – хотя в настоящее время мы не знаем, как это сделать.
Физика также предусматривает, что червоточины имеют тенденцию разрушаться, раздавив все, что находится внутри них. Если машина времени будет когда-то эксплуатировать их, нам придется найти способ остановить эту неудобную их особенность.
Таинственное явление темной энергии может дать решение. В 1990-х годах астрономы обнаружили, что расширение Вселенной ускоряется, а не замедляется, как можно было ожидать.
“Что-то должно иметь эффект “антигравитации”- оно, скорее, отталкивает, чем притягивает. Мы не знаем, что это такое, но оно составляет большую часть Вселенной. Мы называем это темной энергией”, – говорит профессор Тамара Дэвис, космолог в Университете Квинсленда в Австралии.
Червоточина будет работать для путешествия во времени, если ее “вход” может быть открытым достаточно долго, чтобы он позволял кому-то путешествовать по ней. Это требует того, что называется отрицательной энергией, которая на самом деле не существует в повседневном мире.
Но темная энергия, которая пронизывает космос, соответствует замыслу – если мы сможем понять, что она такое, мы сможем продержать открытую червоточину достаточно долго, чтобы войти в один конец и выйти с другой.
“Мы не знаем, сможем сделать червоточину, являеться это технически в пределах наших возможностей … Но, кто знает, что будущая человеческая цивилизация сможет сделать”, говорит профессор Дэвис.
“Новейшие технологии развиваются так быстро, что, возможно, пространство-время сможет попасть под наш контроль”.
Червоточины существуют на одном конце физической теории, предлагая подход к решению проблемы путешествия во времени. Рон Маллетт имеет еще одну идею.
Он разработал планы реальной машины времени, и его концепция была вдохновлена книгой, которую он прочитал в 12-летнем возрасте о уравнение Альберта Эйнштейна.
Профессор Маллетт построил настольное устройство, иллюстрирующее принципы, которые, по его мнению, могут быть использованы для построения реальной, рабочей машины времени.
Во-первых, лазеры используются для генерации циркуляционного луча света. Пространство внутри этого “кольцевого лазера” должен быть закручен, “как размешиваете сахар в чашке кофе”, объясняет профессор университета Коннектикута.
Поскольку пространство и время тесно связаны между собой, искривление пространства может также деформировать время. Теоретическая работа профессора Маллета показала, что при достаточной интенсивности лазерного излучения в достаточно малом пространстве, можно изменить нормально линейную шкалу времени, которое мы все населяем.
“Если пространство выворачивается достаточно сильно, эта временная линия будет закручена в петлю. Если время внезапно закручивается в петлю – это позволяет нам путешествовать в прошлое “, говорит Рон Маллетт.
Однако для того, чтобы она работала, концепция требовала бы огромного количества мощности и способа уменьшения всего до микроскопического масштаба.
Но как только мы будем иметь машину времени, ее успешное использование будет обусловлено детальным пониманием самого времени.
Общепринятое мнение заключается в том, что Вселенная является неизменным “блоком” пространства-времени; эта идея возникает непосредственно из уравнений Эйнштейна.
“Важной для модели является идея о том, что прошлое, настоящее и будущее одинаково реальны. Таким образом, вы можете воспринимать все, что когда-либо существовало, существует или будет существовать, как то, что так или иначе, находится в пространстве-времени “, – говорит Доктор Кристи Миллер, директор Центра времени в университете Сиднея, Австралия .
“Динозавры – там где-то в прошлом занимаются динозаврячимы делами, мы все находимся сейчас здесь, и что-то происходит в будущем – все это одновременно находится в ситеме пространства-времени”.
Один из способов визуализировать блок-модель – это думать о других местах во времени, как о других местах в пространстве: “Мы здесь, в Сиднее, но есть другие люди, находящиеся в Сингапуре и Лондоне.
Эти места вполне реальные, это просто мы не находимся в них, – говорит д-р Миллер.
Это хорошая новость для будущего путешественника во времени потому, что она говорит о том, что ничто не мешает нам теперь переместиться с того места, где мы сейчас находимся, в другое место и время.
Но, что важно, это также означает, что прошлое, настоящее и будущее уже написано, так что, если мы едем назад во времени, мы не сможем его изменить. Для примера – мы не будем в состоянии убить кого-то из дедушек, чтобы их отпрыск перестал существовать в будущем.
Однако есть и скептики, которые говорят, что некуда путешествоватьБлок-модель рассматривает нашу повседневную представление о времени как об иллюзии, способ, которым человек рационализирует реальность. Но профессор Ли Смолин, с Института периметра в Ватерлоо, Канада, не согласен. Он считает, что течение времени является реальным и фундаментальным явлением.
А как насчет путешествия во времени с помощью квантовой физики?“Путешествие во времени, наверное, невозможно”, говорит он.
“То, что является реальным – нынешний момент, а прошлое есть только реальным в том смысле, что в настоящем воспоминания и записи о нем, а будущее все еще не существует … никуда путешествовать”. Его коллега, профессор Нил Турок, директор Института периметра, считает, что странный мир квантовой физики может быть решающим для ответа на вопрос путешествия во времени (узнайте также, что такое квантовый компьютер).
Эта область физики действует в очень малых масштабах, где правила классической физики, о которых мы узнали в наших школьных учебниках, разрушаются. Например, в квантовом мире частица может быть одновременно во многих местах.
“Я думаю, что существует определенная вероятность того, что мы продвижемся вперед во времени”, – говорит он. “В квантовой физике ничто невозможно – частицы проходят через стены!”
Надежды на машину времени все еще существуютПрофессор Турок объясняет, что путешествие во времени остается далекой надеждой, поскольку “никто не обладает правдивой идеей о том, как сейчас достичь прогресса”.
Но, он добавляет: “Никогда не следует говорить никогда, потому что придет какой-то умный человек и скажет вам, как нарушить правило”.
Мы говорили о весьма далеких научных перспективах, в то же время здесь вы можете узнать о топ-10 новейших технологиях 2019 года.
Источник: bbc.com
Возможно ли построить машину времени? Астрофизики уверены, что да
Возможность создания машины времени занимала людские умы на протяжении всего существования человечества. Пожалуй, перспектива однажды переместиться в эпоху динозавров, а затем, нажав на заветную кнопку, попасть в далекий футуристичный мир будущего, звучит действительно неплохо. К счастью для всех любителей научно-популярной фантастики, астрофизики уверены, что создание настоящей машины времени уже не за горами. Как сообщает портал futurism.com, профессор физики из Университета Коннектикута разработал уникальный способ перемещений во времени. Несмотря на то, что план ученого все еще остается теоретическим, астрофизик Рон Маллет уверен, что созданная им теория однажды сможет помочь ученым для разработки столь желанного для человечества устройства.
Скорее всего, создание машины времени уже не за горами
Можно ли создать машину времени?
Специальная теория относительности Альберта Эйнштейна, созданная еще в 1905 году, может стать ключом к созданию универсальной машины времени. К такому выводу пришел астрофизик из Университета Коннектикута Рон Маллет, который утверждает, что основы СТО могут раскрыть механизм работы устройства, о котором часто рассказывают писатели-фантасты. Согласно гипотезе Маллета, в случае, когда человек находится в космическом корабле, летящем со скоростью, близкой к скорости света, время для него течет медленнее, чем для того, кто остался на Земле. По существу, астронавт мог бы находиться в космосе меньше недели, но вернувшись на Землю, он бы понял, что для людей, оставшихся на планете, прошло бы 10 лет.
Как объяснил астрофизик, его идея машины времени основана на другой теории Эйнштейна — общей теории относительности. Согласно этой теории, массивные объекты сильно искривляют окружающую их материю пространства и времени ввиду присущей им фундаментальной силе — гравитации.
Возможно, вам понравится: Давайте порассуждаем: может ли машина времени клонировать объекты?
Массивные объекты способны значительно искривлять материю пространства и времени
Кстати, не забудьте подписаться на наши каналы в Яндекс.Дзен и Telegram, где вас уже ждут самые последние новости из мира современной науки и техники.
Согласно теории профессора Маллета, для того, чтобы человек смог переместиться в будущее, нам необходимо научиться скручивать петлю времени. Помочь в реализации столь амбициозной идеи могут специальные кольцевые лазеры, испускающие циркулирующие лучи света. Как бы то ни было, не все представители ученого мира готовы признать идею о возможности создания машины времени как таковой. Астрофизик Пол Саттер считает, что разработка столь высокотехничного устройства не имеет ничего общего с реальностью ввиду существенных недочетов математики Маллета. Впрочем, сообщения о попытках создать машину времени появляются в ученой среде далеко не впервые.
Так, в одной из наших статей мы уже рассказывали о способах отправиться в прошлое и будущее, однако все они имеют ряд серьезных ограничений, и, даже если однажды нам действительно удастся создать хотя бы некое подобие машины времени, устройство вряд ли поможет убить младенца Адольфа Гитлера.
А что думаете по этому поводу вы? Сможет ли человек однажды попасть в прошлое? Поделитесь своим мнением с нашими подписчиками в Telegram-чате.
В любом случае, главной проблемой в создании устройства, способного изменить ваше настоящее и будущее, является даже не чрезвычайная сложность и дороговизна механизма, но и тот факт, что машина времени может отправить информацию лишь до той точки, когда вы включите машину. Иными словами, возвращение в прошлое может создать большое количество непредвиденных ранее проблем, вызвав возникновение знаменитого парадокса “убитого дедушки”, впервые описанного фантастом Рене Баржавелем.
Из 2020 года есть лишь один выход — в прошлое. Доказал блогер, который создал машину времени и вернул 2019-й
Ютубер создал машину времени, и нет, это не сюжет фантастического романа.
Для изобретения парню не потребовались ни сложные физические формулы, ни оригинальные запчасти. Оказалось, в прошлое помогает вернуться обыкновенная камера, вовремя надетая на голову.
Лукас Ризотто, американский блогер, на чей YouTube-канал Lucas Build The Future («Лукас строит будущее») подписаны почти девять тысяч человек, 10 июля поделился инструкцией по созданию машины времени.
Этот парень не первый, кто пошёл по скользкой дорожке путешествий в прошлое. Ведь заглянуть туда можно и с помощью ИИ, а у некоторых выходит сделать это даже через старенький телевизор.
Лукас Ризотто
Принцип действия изобретения Лукаса особенный, ведь его машина времени работает как Омут памяти из Поттерианы. Чтобы построить это устройство, парню понадобилось полтора года жизни и очень много усилий.
Читайте на Medialeaks Как получить права в Москве. Учимся онлайн, сдаем с первого раза (но это не точно)Подготовительный этап занял у Лукаса 365 дней: всё это время блогер записывал то, что с ним происходит на видео, причём съёмка шла от первого лица.
Чтобы провернуть такой трюк, ютубер приобрёл специальные очки с камерами (причём пять раз, ведь гаджет оказался хрупким).
Затем Лукас купил три жёстких диска, чтобы ни один кадр из года его жизни не пропал даром, и отправился в путешествие. За 365 дней парень успел объездить немало стран и записать так много видео, что ему вновь пришлось запасаться накопителями.
Наконец, год, полный приключений, прошёл, и блогер вернулся домой с полным багажом воспоминаний (и жёстких дисков). Тогда-то Лукас и взялся за сборку машины времени — для начала он выделил трёх китов, на которых будет держаться его изобретение.
Ими стали контрольная панель для управления путешествиями в прошлое, поисковик воспоминаний и спецэффекты для более яркого перемещения во времени. Лукас сам спроектировал дизайн пульта, где с помощью кнопок можно выбрать день, в который хочешь вернуться.
Чтобы сделать путешествия возможными, Лукасу пришлось написать специальный код, который ему удалось создать далеко не с первого раза.
Это стало не единственной проблемой изобретателя: воспоминаний на жёстких дисках было так много, что расставить их по порядку оказалось почти невыполнимой миссией.
Со спецэффектами вышло куда проще: парень вспомнил, как работало погружение в воспоминания в фильме «Гарри Поттер и Принц-полукровка», и попробовал изобразить нечто похожее.
Наконец, машина времени была готова. Чтобы перемещаться во времени с помощью изобретения Лукаса, нужны VR-очки. Для начала путешествия в прошлое стоит лишь выбрать дату и нажать на рычаг.
Блогер уселся в тёмной комнате, надел очки виртуальной реальности и отправился в апрель 2019 года.
Оказалось, в этот момент времени Лукас наслаждался жизнью: сидел на дереве и ел бублик.
Кажется, эмоции, которые испытал парень во время этого путешествия, стоили всех его трудов и мучений.
Сложно описать чувства, которые вызывает возвращение в прошлое. Это не то же самое, что смотреть видео, совсем нет. Когда своими глазами видишь всё это снова, в мозгу что-то вспыхивает и вспоминается всё, что связано с тем или иным моментом, — рассказ Лукас.
А увидеть, как работает персональная машина времени американского изобретателя, можно на видео ниже.
Похоже, желание вернуться в прошлое толкнуло на необычные эксперименты не только Лукаса. Журналистка прожила день как в 2010 году и поняла, что мир изменился куда сильнее, чем нам кажется.
А пользовательнице сайта Reddit, чтобы сломать временной континуум, не пришлось вспоминать, как человечество жило раньше. Просто женщина решила похудеть, но вместе с весом ушёл и её возраст.
Машина времени
Хокинг в стране парадоксов
За прошедшие со знаменательной вечеринки годы Стивен Хокинг высказал несколько новых замечательных идей, связанных с космологией и гравитацией, черными дырами и другими вселенными… Быть может, он действительно что-то скрывает, и на празднике в 2009 году ученый встретил самого себя из будущего и подсказал себе самому пару свежих мыслей? Здесь мы встречаем первый парадокс.
Представим, что Стивен Хокинг из будущего узнал суть «Теории всего» из публикации, скажем, в Nature, а потом отправился в прошлое и рассказал ее себе. Тогда спустя какое-то время Хокинг из наших дней сообщит о грандиозном открытии в Nature, где в будущем и прочтет о нем… Но тогда откуда взялось само открытие? Кто его совершил и как? Ведь Хокинг из будущего просто узнал о нем из журнала, а Хокинг из прошлого услышал от самого себя…
Все станет еще намного хуже, если у Стивена Хокинга из будущего случится конфликт с собой прошлым и он попытается себя убить. Кто тогда сконструирует машину времени и, переместившись в ней на вечеринку, совершит убийство? Да никто. Но тогда ученый благополучно доживет до будущего, сядет в машину времени, попадет на вечеринку и убьет самого себя в прошлом?.. Это настоящий король всех темпоральных парадоксов, и для разрешения его придумано несколько возможностей.
Одна из этих возможностей была сформулирована в 1990 году Игорем Новиковым в рамках известного «принципа самосогласованности». Он говорит, что нарушить естественное течение вещей во временной петле невозможно, поскольку вероятность любых событий, которые ведут к этому, быстро стремится к нулю. Иначе говоря, «что было — то уже состоялось», и все уже вписано в историю Вселенной. Даже если Хокинг из будущего решит уничтожить самого себя в прошлом, у него ничего не получится по самым разным — любым — причинам. Сама суть вещей не позволит ему совершить убийство, нарушающее законы не только человеческие, но и физические.
Другой вариант предлагает теория о существовании бесчисленных «параллельных» вселенных, в которых реализуются все возможные сценарии. Время бесконечно ветвится в каждом вероятностном событии, и все они происходят на самом деле, только в разных мирах. В некоторых из этих вселенных Стивен Хокинг лично участвует в создании машины времени и посещает свою вечеринку в 2009 году. Где-то он конфликтует с собой прошлым, а где-то подсказывает себе идею «Теории всего». Жаль, что случилось это, видимо, не в нашем мире.
Или?..
Физик рассказал, как построить машину времени
Профессор физики из Университета Коннектикута Рон Маллетт в интервью CNN рассказал о возможности создания машины времени. Он даже написал уравнение и создал прототип устройства, которое показывает ключевой компонент его теории. Но коллеги Маллетта скептически относятся к его теории.
Концепция Маллета построена на теории специальной относительности Эйнштейна. Согласно ей, время может ускоряться или замедляться относительно скорости объекта.
Например, если вы летите со скоростью близкой к скорости света, для вас пройдет пару минут, а на Земле пройдут десятки лет. Т.е., для вас это будет перемещением в будущее.
Такое перемещение признают все физики. Но чтобы повернуть время вспять, ученые предлагают разные концепции, которые выглядят слишком фантастично. Например, пройти сквозь черную дыру или создать так называемую «кротовую нору», продырявив пространство и время.
Маллетт же считает, что все можно сделать проще. При помощи лазеров.
Идея о машине времени Маллетта опирается на общую теорию относительности Эйнштейна, его другую теорию. Этот принцип построен на гравитации. Огромные объекты способны преломлять время, как черная дыра. Чем сильнее гравитация, тем медленнее идет время.
«В теории Эйнштейна то, что мы называем пространством, также вовлекает время — вот почему оно называется пространством-временем. Что бы вы ни делали с пространством, это также происходит со временем», — заявил Маллетт.
Ученый уверен, что возможно скрутить время в петлю, что позволит путешествовать в прошлое. Физик даже создал прототип, показывающий, как лазеры могут помочь в достижении этой цели.
«Изучая тип гравитационного поля, создаваемого кольцевым лазером, можно рассмотреть возможность создания машины времени на основе циркулирующего пучка света», — пояснил ученый. .
«Я не думаю, что работа обязательно будет плодотворной», — сказал астрофизик Пол Саттер, — «потому что я действительно считаю, что в его математике и его теории есть глубокие изъяны, и поэтому практическое устройство кажется недостижимым».
Маллетт признает, что его машина времени теоретическая. И такая машина времени не позволит отправить человека в прошлое.
«Вы можете отправить информацию в прошлое. Но вы можете отправить ее только туда, где находится машина», — пояснил Маллетт.
Читайте нас в телеграм
Поделиться ссылкой:
Возможно ли в принципе создание машины времени?
Вопрос с путешествиями в будущее уже давно решен положительно. Ускоренно путешествовать в будущее возможно, причем несколькими способами. Во-первых, как известно еще из Специальной Теории Относительности, для движущегося наблюдателя (или любого предмета) время замедляется, причем тем быстрее, чем больше скорость. То есть, если разогнать аппарат с человеком внутри до околосветовой скорости, то на Земле пройдет куда больше лет, чем для него. Это и есть ускоренное путешествие в будущее.
Во-вторых, как утверждает уже Общая ТО, тот же эффект замедления времени появляется в гравитационном поле. То есть, побывав недалеко от черной дыры и вернувшись, путешественник окажется в будущем.
И в-третьих, можно просто (хотя и не так просто как это звучит) залечь в анабиоз на много лет и, проснувшись, оказаться в будущем — тоже практически не постарев.
С путешествиями же в прошлое вопрос сложнее. Правильный на него ответ — скорее всего нет, но пока да. Точнее говоря, пока наука не обнаружила физических законов, которые бы жестко запрещали путешествия в прошлое. Более того, теоретически пока не опровергнута возможность существования так называемых «белых дыр» — антиподов черных дыр. Если черная дыра это область пространства из которой не ничего может вырваться, то белая дыра — область пространства в которую ничего не может проникнуть. Связь черной и белой дыры и представляет из себя ту самую червоточину (или, в другом переводе, кротовую нору), неоднократно воспетую в фантастике.
Если один конец червоточины поместить в космический корабль, движущийся со скоростью близкой к скорости света, то с точки зрения космонавта на этом корабле пройдет всего, скажем, год пока на Земле пройдут века.
При этом сообщение через червоточину будет мгновенным, не ограниченным световой скоростью. Практически это означает, что вернувшись на Землю в 31 веке космонавт через червоточину может вернуться на Землю в момент через час после своего отлета. Собственно, как только его конец кротовой норы попадет на Землю 31 века, будущие земляне смогут путешествовать через нее в наш 21-й.
У этого метода есть одно важное ограничение. С его помощью невозможно путешествовать в прошлое, более раннее, чем время создания червоточины. Это, заодно, дает ответ на вопрос «ну и где же они», то есть объясняет почему путешественники во времени не появляются среди нас. А заодно не позволяет нам надеяться на путешествия в наше прошлое. Во времена зарождения христианства или вымирания динозавров.
Однако, физикам подобного объяснения недостаточно. Их можно понять — это ограничение не позволяет нашим потомкам путешествовать в наше время, но учитывая что Вселенная очень уж велика, в ней могут быть природные червоточины, через которые во времени могли бы путешествовать природные объекты, добавляя свое гравитационное поле из будущего туда, где его в основном потоке времени не было и порождая тем самым временнЫе парадоксы.
Поэтому ученые продолжают искать причины, по которым белые дыры не могли бы существовать, или не могли бы существовать долго. Или по которым был бы невозможен переход из черной в белую дыру через червоточину. Или по которым вход и выход из червоточины не могут располагаться достаточно близко, чтобы сделать путешествие в прошлое возможным.
И я думаю, что рано или поздно найдут.
Как построить машину времени
Путешествие во времени стало популярной научной фантастикой с тех пор, как Г. Уэллс написал свой знаменитый роман Машина времени в 1895 году. Но можно ли это сделать? Можно ли построить машину, которая перенесет человека в прошлое или будущее?
В течение десятилетий путешествия во времени выходили за рамки уважаемой науки. Однако в последние годы эта тема стала чем-то вроде кустарного промысла среди физиков-теоретиков.Мотивация была отчасти развлекательной — о путешествиях во времени интересно думать. Но у этого исследования есть и серьезная сторона.
Понимание связи между причиной и следствием — ключевая часть попыток построить единую теорию физики. Если бы неограниченные путешествия во времени были возможны, даже в принципе, природа такой единой теории могла бы сильно пострадать.
Наше лучшее понимание времени исходит из теорий относительности Эйнштейна. До появления этих теорий время считалось абсолютным и универсальным, одинаковым для всех, независимо от их физических условий.В своей специальной теории относительности Эйнштейн предположил, что измеряемый интервал между двумя событиями зависит от того, как движется наблюдатель. Важно отметить, что два наблюдателя, которые движутся по-разному, будут испытывать разную продолжительность между одними и теми же двумя событиями.
Эффект часто описывают с помощью парадокса близнецов. Предположим, что Салли и Сэм близнецы. Салли садится на ракетный корабль и на большой скорости летит к ближайшей звезде, разворачивается и улетает обратно на Землю, в то время как Сэм остается дома.
Для Салли продолжительность путешествия может составлять, скажем, один год, но когда она возвращается и выходит из космического корабля, она обнаруживает, что на Земле прошло 10 лет.Ее брат сейчас на девять лет старше ее. Салли и Сэм уже не одного возраста, несмотря на то, что родились в один день. Этот пример иллюстрирует ограниченный тип путешествия во времени. По сути, Салли совершила прыжок на девять лет в будущее Земли.
Jet Lag
ЭФФЕКТ, ИЗВЕСТНЫЙ КАК замедление времени, возникает всякий раз, когда два наблюдателя движутся относительно друг друга. В повседневной жизни мы не замечаем странных искажений времени, потому что эффект становится драматичным только тогда, когда движение происходит со скоростью, близкой к скорости света.Даже на скоростях самолета замедление времени в типичном путешествии составляет всего несколько наносекунд — вряд ли приключение уэллсовских масштабов. Тем не менее атомные часы достаточно точны, чтобы зафиксировать сдвиг и подтвердить, что время действительно растягивается движением.
Так что путешествие в будущее — это доказанный факт, даже если до сих пор его объемы были довольно скромными.
Чтобы наблюдать действительно драматические искажения времени, нужно выйти за рамки обычного опыта. Субатомные частицы могут двигаться почти со скоростью света в больших ускорителях.Некоторые из этих частиц, например мюоны, имеют встроенные часы, поскольку распадаются с определенным периодом полураспада; Согласно теории Эйнштейна, внутри ускорителей наблюдается медленный распад быстро движущихся мюонов. Некоторые космические лучи также испытывают впечатляющие искажения времени. Эти частицы движутся так близко к скорости света, что, с их точки зрения, они пересекают галактику за считанные минуты, хотя при просмотре с такой звезды события здесь напоминали бы видео с быстрой перемоткой вперед. Черная дыра представляет собой крайнюю временную деформацию; на поверхности дыры время остановилось относительно Земли.Это означает, что если вы упадете в черную дыру поблизости, за короткий промежуток времени, который вам понадобится, чтобы достичь поверхности, вся вечность пройдет в более широкой Вселенной.
Таким образом, для внешней вселенной область внутри черной дыры находится за пределами конца времен. Если бы астронавт мог приблизиться очень близко к черной дыре и вернуться невредимым — по общему признанию, фантастическая, не говоря уже о безрассудной перспективе, — он мог бы прыгнуть далеко в будущее.
Моя голова кружится
ТАК ДАЛЕКО Я ОБСУДИЛ путешествие вперед во времени.А как насчет движения назад? Это гораздо более проблематично. В 1948 году Курт Гдел из Института перспективных исследований в Принстоне, штат Нью-Джерси, разработал решение уравнений гравитационного поля Эйнштейна, описывающее вращающуюся Вселенную. В этой вселенной космонавт может путешествовать в космосе, чтобы добраться до своего прошлого. Это происходит из-за того, как сила тяжести влияет на свет. Вращение Вселенной увлекает за собой свет (и, следовательно, причинно-следственные связи между объектами), позволяя материальному объекту перемещаться по замкнутому контуру в пространстве, который также является замкнутым контуром во времени, ни на какой стадии не превышая скорости свет в непосредственной близости от частицы.
Решение Гделя было отвергнуто как математическое любопытство — в конце концов, наблюдения не показывают никаких признаков того, что Вселенная в целом вращается. Тем не менее его результат продемонстрировал, что возвращение в прошлое не запрещено теорией относительности. Действительно, Эйнштейн признался, что его тревожила мысль о том, что его теория при некоторых обстоятельствах может разрешить путешествие в прошлое.
Были найдены и другие сценарии, позволяющие путешествовать в прошлое. Например, в 1974 году Фрэнк Дж.Типлер из Тулейнского университета подсчитал, что массивный бесконечно длинный цилиндр, вращающийся вокруг своей оси со скоростью, близкой к скорости света, может позволить астронавтам посетить свое собственное прошлое, снова перетаскивая свет вокруг цилиндра в петлю. В 1991 году Дж. Ричард Готт из Принстонского университета предсказал, что космические струны — структуры, которые, по мнению космологов, были созданы на ранних стадиях Большого взрыва, — могут дать аналогичные результаты.
Но в середине 1980-х годов появился наиболее реалистичный сценарий для машины времени, основанный на концепции червоточины.
В научной фантастике червоточины иногда называют звездными вратами; они предлагают ярлык между двумя удаленными друг от друга точками в пространстве. Прыгайте через гипотетическую кротовую нору, и через несколько мгновений вы окажетесь на другом конце галактики. Червоточины естественным образом вписываются в общую теорию относительности, согласно которой гравитация искривляет не только время, но и пространство. Теория допускает аналог альтернативных автомобильных и туннельных маршрутов, соединяющих две точки в пространстве. Математики называют такое пространство многосвязным.Подобно тому, как туннель, проходящий под холмом, может быть короче, чем улица над поверхностью, червоточина может быть короче обычного маршрута через обычное пространство.
Червоточина была использована в качестве вымышленного устройства Карлом Саганом в его романе 1985 года Контакт .
По инициативе Сагана Кип С. Торн и его коллеги из Калифорнийского технологического института решили выяснить, соответствуют ли червоточины известной физике. Их отправной точкой было то, что червоточина будет напоминать черную дыру, будучи объектом с устрашающей гравитацией.Но в отличие от черной дыры, которая предлагает одностороннее путешествие в никуда, червоточина будет иметь не только вход, но и выход.
В петле
ЧЕРВОВАЯ ДЫРА должна быть проходимой, она должна содержать то, что Торн назвал экзотической материей. По сути, это то, что будет генерировать антигравитацию для борьбы с естественной тенденцией массивной системы взорваться в черную дыру под ее сильным весом. Антигравитация или гравитационное отталкивание может быть вызвано отрицательной энергией или давлением.Состояния с отрицательной энергией, как известно, существуют в определенных квантовых системах, что предполагает, что экзотическая материя Торна не исключена законами физики, хотя неясно, может ли быть собрано достаточно антигравитирующего вещества для стабилизации червоточины [см.
«Отрицательная энергия», «Червоточины» и Варп-Драйв, Лоуренс Х. Форд и Томас А. Роман; НАУЧНЫЙ АМЕРИКАН, январь 2000 г.].
Вскоре Торн и его коллеги поняли, что если можно создать стабильную червоточину, то ее легко превратить в машину времени.Астронавт, который прошел через нее, может оказаться не только где-то еще во Вселенной, но и когда-нибудь еще — либо в будущем, либо в прошлом.
Чтобы приспособить кротовую нору для путешествий во времени, одну из ее пастей можно было буксировать к нейтронной звезде и расположить близко к ее поверхности. Гравитация звезды замедляла бы время около устья этой червоточины, так что разница во времени между концами червоточины постепенно накапливалась. Если бы оба рта были припаркованы в удобном месте в пространстве, эта разница во времени осталась бы замороженной.
Предположим, разница составляет 10 лет. Астронавт, проходящий через червоточину в одном направлении, перескочит на 10 лет в будущее, а космонавт, проходящий в другом направлении, перескочит на 10 лет в прошлое. Вернувшись в исходную точку на высокой скорости через обычный космос, второй космонавт может вернуться домой раньше, чем он улетит. Другими словами, замкнутая петля в пространстве также может стать петлей во времени. Единственное ограничение заключается в том, что астронавт не мог вернуться во времена, когда была построена червоточина.
Огромная проблема, которая стоит на пути создания машины времени кротовой норы, — это в первую очередь создание кротовой норы. Возможно, космос естественным образом пронизан такими сооружениями — реликвиями большого взрыва. Если так, то суперцивилизация может завладеть им. В качестве альтернативы, червоточины могут естественным образом возникнуть в крошечных масштабах, так называемой планковской длине, примерно в 20 раз из 10 меньше, чем ядро атома. В принципе, такую крохотную червоточину можно стабилизировать с помощью импульса энергии, а затем каким-то образом надуть до полезных размеров.
Цензура!
Предполагая, что инженерные проблемы можно преодолеть, создание машины времени может открыть ящик Пандоры причинных парадоксов.
Возьмем, к примеру, путешественника во времени, который посещает прошлое и убивает свою мать, когда она была маленькой девочкой. Как нам понять это? Если девочка умрет, она не сможет стать мамой путешественницы во времени. Но если путешественник во времени никогда не родился, он не мог вернуться и убить свою мать.
Подобного рода парадоксы возникают, когда путешественник во времени пытается изменить прошлое, что, очевидно, невозможно.Но это не мешает кому-то быть частью прошлого. Предположим, путешественник во времени возвращается и спасает молодую девушку от убийства, и эта девушка вырастает и становится его матерью. Причинная петля теперь непротиворечива и больше не парадоксальна. Причинная последовательность может налагать ограничения на то, что может делать путешественник во времени, но не исключает путешествия во времени как такового.
Даже если путешествие во времени не является строго парадоксальным, это определенно странно. Представьте себе путешественника во времени, который прыгает на год вперед и читает о новой математической теореме в следующем выпуске Scientific American .
Он отмечает детали, возвращается в свое время и преподает теорему студенту, который затем записывает ее для Scientific American . Это, конечно же, та самая статья, которую читал путешественник во времени. Тогда возникает вопрос: откуда взялась информация о теореме? Не от путешественника во времени, потому что он читал это, но и не от студента, который узнал это от путешественника во времени. Информация, казалось бы, возникла из ниоткуда, необоснованно.
Странные последствия путешествий во времени заставили некоторых ученых полностью отвергнуть это понятие.Стивен У. Хокинг из Кембриджского университета выдвинул гипотезу о защите хронологии, которая запрещает причинные петли. Поскольку теория относительности, как известно, допускает причинные петли, для защиты хронологии потребовался бы какой-то другой фактор, который бы препятствовал путешествию в прошлое. Что это может быть за фактор? Одно предположение состоит в том, что на помощь придут квантовые процессы. Существование машины времени позволило бы частицам возвращаться в собственное прошлое.
Расчеты намекают, что последующее возмущение станет самоусиливающимся, создавая неконтролируемый всплеск энергии, который разрушит червоточину.
Защита хронологии — это всего лишь предположение, поэтому путешествия во времени остаются возможными. Для окончательного разрешения вопроса, возможно, придется дождаться успешного объединения квантовой механики и гравитации, возможно, с помощью такой теории, как теория струн или ее расширения, так называемой М-теории. Возможно даже, что следующее поколение ускорителей частиц сможет создавать субатомные кротовые норы, которые сохранятся достаточно долго, чтобы близлежащие частицы могли выполнять мимолетные причинные петли. Это было бы далеко от представления Уэллса о машине времени, но навсегда изменило бы нашу картину физической реальности.
АВТОР
ПОЛ ДЭВИС — физик-теоретик и профессор натурфилософии Австралийского центра астробиологии Университета Маккуори в Сиднее. Он один из самых плодовитых авторов популярных книг по физике.
Его научные интересы включают черные дыры, квантовую теорию поля, происхождение Вселенной, природу сознания и происхождение жизни.
Согласно современной физической теории, возможно ли путешествие человека во времени?
Как отметили несколько респондентов, мы постоянно путешествуем время — просто вперед, и все с одинаковой скоростью.Но серьезно, Путешествие во времени — это больше, чем просто фантазия, как заметил Гэри Т. Горовиц, профессор физики Университета Калифорния в Санта-Барбаре:«Возможно, это удивительно, но это оказался тонкий вопрос. Очевидно, что это не исключается нашими нынешними законами природы. Недавние исследования этого вопроса дали некоторые доказательства того, что ответ отрицательный, но это еще не доказано быть невозможным «.
Даже небольшая возможность путешествия во времени оказывает такое увлечение, которое продолжают изучать многие физики, не только возможно ли это, но также как это сделать.
Одним из ведущих исследователей в этой области является Уильям А.
Хискок, профессор физики из Монтаны.
Государственный университет. Вот его мысли по этому поводу:
«Можно ли путешествовать во времени? Чтобы ответить на этот вопрос, мы должны быть более конкретными в том, что мы подразумеваем под путешествием через время. Не считая повседневного хода времени, вопрос можно разделить на две части: возможно ли в рамках короткое время (меньше продолжительности человеческой жизни), чтобы отправиться в далекое будущее? А можно ли отправиться в прошлое?
«Наше нынешнее понимание фундаментальной физики говорит нам, что ответ на первый вопрос — однозначно да, а на во-вторых, может быть.
«Механизм путешествия в далекое будущее — использовать
эффект замедления времени специальной теории относительности, которая утверждает
что движущиеся часы, кажется, тикают тем медленнее, чем ближе они
приближается к скорости света. Этот эффект, который был
полностью поддерживается экспериментальными тестами, применяется ко всем
типы часов, в том числе биологическое старение.
«Если бы кто-то покинул Землю на космическом корабле, который мог бы постоянно ускоряться с комфортным значением g (ускорение что создало бы силу, равную силе тяжести на земном поверхность), можно было бы начать приближаться к скорости света относительно Земли в течение примерно года.Пока корабль продолжал чтобы ускориться, он приблизился бы к скорости света, и его часы, казалось бы, идут все медленнее относительно земли. При таких обстоятельствах поездка туда и обратно центр нашей галактики и обратно к Земле — на расстоянии около 60000 световых лет — можно построить всего за немного более 40 лет судового времени. По прибытии обратно в Земли, астронавт был бы всего на 40 лет старше, а 60 000 на земле прошли бы годы.(Обратите внимание, что нет «парадокс близнецов», потому что однозначно путешественник уже 40 лет ощущает постоянное ускорение, а гипотетический близнец, оставленный на космическом корабле, кружащем над Земля не имеет.)
«Такая поездка создала бы серьезные инженерные проблемы:
необходимое количество энергии, даже при условии идеального преобразования
масса в энергию больше, чем масса планеты.
Но ничего
в известных законах физики предотвратит такое путешествие от
происходящее.
«Путешествие во времени в прошлое, что люди обычно понимают под
путешествие во времени — это гораздо более неопределенное предложение. Есть
многие решения уравнений общей теории относительности Эйнштейна
которые позволяют человеку следовать графику, который приведет к
она (или он) встречает себя — или ее бабушку — на
раньше время. Проблема состоит в том, чтобы решить, подходят ли эти решения
представляют ситуации, которые могут произойти в реальной вселенной, или
являются ли они простыми математическими странностями, несовместимыми с
известная физика.Ни один эксперимент или наблюдение никогда не указывало
это путешествие во времени происходит в нашей Вселенной. Большая работа
было сделано физиками-теоретиками за последнее десятилетие, чтобы попытаться
определить, есть ли во вселенной, изначально не имеющей времени
путешествовать, можно построить машину времени — другими словами, если это
можно манипулировать материей и геометрией пространства-времени в
таким образом, чтобы создать новые пути, возвращающиеся в прошлое.
-33 сантиметра, или
миллиард миллиардов раз меньше электрона.Некоторые физики
верю, что можно действительно схватить один из этих
микроскопических червоточин и увеличить их до удобных размеров, но
на данный момент все эти идеи очень гипотетичны.
«Даже если бы у нас была червоточина, природа позволила бы нам преобразовать ее в машину времени? Стивен Хокинг сформулировал «гипотезу защиты хронологии»: который гласит, что законы природы предотвращают создание машина времени. На данный момент, однако, это всего лишь предположение, не доказано.
«Физики-теоретики изучали различные аспекты физики.
чтобы определить, может ли этот закон защитить хронологию
и запретить строительство машины времени. Во всех поисках
однако был обнаружен только один кусочек физики, который мог бы
запретить путешествовать во времени через червоточину. В 1982 году Дебора
А. Конковски из Военно-морской академии США и я показали, что
энергия в вакуумном состоянии безмассового квантованного поля (такого
как фотон) будет неограниченно расти, как машина времени
включен, эффективно предотвращая его использование.
Более поздние исследования Хокинга и Кипа
С. Торн из Калифорнийского технологического института показал, что неясно,
растущая энергия изменила бы геометрию пространства-времени
достаточно быстро, чтобы остановить работу машины времени. Недавний
работа Цунэфуми Танака из Университета штата Монтана и меня,
наряду с независимым исследованием Дэвида
Boulware из Вашингтонского университета показал, что
энергия в вакуумном состоянии поля, имеющего массу (например,
электрон) не достигает неограниченного уровня; это открытие
указывает на то, что есть способ сконструировать физику элементарных частиц, чтобы
позволить машине времени работать.
«Пожалуй, самый большой сюрприз в работе последнего десятилетия — это что не очевидно, что законы физики запрещают время путешествовать. Становится все более очевидным, что вопрос может быть не в утихает, пока ученые не разработают адекватную теорию квантовой сила тяжести.»
Джон
Л. Фридман с физического факультета Университета им.
Висконсин в Милуоки тоже много внимания уделяет этой теме.
рассмотрения:
«Специальная теория относительности подразумевает, что люди или часы в состоянии покоя (или не ускоряется) стареет быстрее, чем партнеры, путешествующие круговые поездки, в которых человек меняет направление, чтобы вернуться к своему партнер.В ускорителях частиц мира это предсказание проверяется ежедневно: частицы движутся по кругу почти на скорость света уменьшается медленнее, чем в состоянии покоя, и время затухания согласуется с теорией с высокой точностью измерения.
«В рамках специальной теории относительности факт, что
частицы не могут двигаться быстрее, чем свет мешает
возвращаясь после скоростной поездки во время раньше, чем
время отправления.Однако с учетом гравитации пространство-время
криволинейна, поэтому существуют решения уравнений общей
Относительность, согласно которой частицы могут путешествовать по траекториям, ведущим их
назад к прежним временам. Другие особенности геометрии, которая
решить уравнения общей теории относительности, включая гравитационные
линзы, гравитационные волны и черные дыры; драматический
взрыв открытий в радио и рентгеновской астрономии во время
последние два десятилетия привели к наблюдению гравитационных
линзы и гравитационные волны, а также к неотразимым
доказательства существования гигантских черных дыр в центрах галактик и
черные дыры звездных размеров, возникающие в результате распада умирающих
звезды.
Но, похоже, не существует областей пространства-времени, которые
разрешить путешествие во времени, поднимая фундаментальный вопрос о том, что
запрещает их — или если они действительно запрещены.
«Недавняя неожиданность в том, что можно обойти ‘дедушку парадокс ‘, идея, что это логически несовместимо для пути частиц, чтобы вернуться к более ранним временам, потому что для Например, внучка могла вернуться в прошлое, чтобы покончить с ее дед. Для нескольких простых физических систем решения к уравнениям физики существуют для любых начальных условий.В в этих модельных системах всегда что-то вмешивается, чтобы предотвратить непоследовательность, аналогичная убийству деда.
«Тогда почему кажется, что машин времени нет? Два разных
ответы соответствуют нашим знаниям. Первый просто
что классическая теория имеет гораздо более широкий набор решений
чем правильная теория квантовой гравитации. Это не так
невероятно, что причинная структура фундаментально входит в
квантовая гравитация и классическое пространство-время с петлями времени
являются ложными — другими словами, они не соответствуют никаким
состояния полной теории. Второй возможный ответ:
предоставлено недавними результатами, известными под названием «хронология»
защита: предполагается, что квантовая гравитация позволяет микроскопическим
структуры, которые нарушают причинность, и один показывает, что
характер макроскопической материи запрещает существование областей
с макроскопически большими временными петлями. Чтобы создать машину времени
потребует отрицательной энергии, и квантовая механика, кажется,
допускают только очень маленькие области отрицательной энергии. И
силы, необходимые для создания области обычного размера с временными петлями
кажутся очень большими.
«Резюмируя: весьма вероятно, что законы физики из макроскопических машин времени, но возможно, что пространство-время заполнены микроскопическими временными петлями.
Как построить машину времени
В сентябре 2015 года космонавт Геннадий Падалка в последний раз вернулся на Землю. Он только что завершил свой шестой космический полет и побил рекорд по наибольшему суммарному времени, проведенному за пределами атмосферы Земли: 879 дней.
И из-за этих 2,5 лет, проведенных на орбите планеты на высоких скоростях, Падалка также стал путешественником во времени, испытав общую теорию относительности Эйнштейна в действии.
«Когда г-н Падалка вернулся из своих приключений, он обнаружил, что Земля находится на 1/44 секунды от будущего того места, где он ожидал», — объясняет Дж. Ричард Готт, физик из Принстона и автор книги 2001 г. книга Путешествие во времени во Вселенной Эйнштейна , «Он буквально путешествовал … в будущее».
Хотя то, что он был на долю секунды моложе, чем если бы он остался на Земле, не является умопомрачительным, тем не менее, это дало Падалке звание «текущего рекорда путешественника во времени», согласно Готту.
Путешествие во времени, хотя и не совсем заряженный плутонием Делориан, — это совсем не вымысел. Настоящие астрофизики, такие как Готт, почти уверены, что знают, как построить машину времени, и высокая скорость — намного, намного быстрее, чем орбитальная прогулка Падалки — является ключевым ингредиентом.
Ускоренный курс путешествия во времени
BettmannGetty Images
До 20 века считалось, что время абсолютно неизменно, а путешествия во времени были невозможны с научной точки зрения.В 1680-х годах время мысли сэра Исаака Ньютона шло с постоянной скоростью по всей вселенной, независимо от внешних сил или местоположения. И в течение двух столетий научный мир придерживался теории Ньютона.
Пока не появился 26-летний Альберт Эйнштейн.
В 1905 году Эйнштейн раскрыл свои идеи по специальной теории относительности, используя эту основу для своей общей теории относительности десять лет спустя. Расчеты Эйнштейна, определяющие Вселенную, представили, ну, много вещей, но также и некоторые концепции, связанные со временем.Самым важным является то, что время эластично и зависит от скорости, замедление или ускорение в зависимости от того, насколько быстро движется объект или человек.
В 1971 году четыре атомных часа с цезиевым пучком облетели весь мир, и их затем сравнили с наземными часами.
Получившаяся крохотная разница во времени доказала, что Эйнштейн был прав. В вашем смартфоне есть еще одна технология, которая также подтверждает теорию Эйнштейна.
«Без общей теории относительности Эйнштейна наша система GPS не работала бы.”
«Без общей теории относительности Эйнштейна наша система GPS не работала бы», — говорит Рон Маллет, астрофизик и автор книги Путешественник во времени: личная миссия ученого по превращению путешествия во времени в реальность. «Это также доказательство того, что [теории] Эйнштейна верны».
Но помимо этой изменчивой версии времени Эйнштейн также вычислил скорость света. При 300000000 метров (или 186 282 мили) в секунду Эйнштейн описывает эту цифру как «Предельная скорость» и универсальная константа, независимо от того, сидишь ли ты на скамейке или путешествуешь на ракетном корабле.
Этот контент импортирован из {embed-name}. Вы можете найти то же содержимое в другом формате или найти дополнительную информацию на их веб-сайте.
Последняя часть идеи Эйнштейна об изменении времени предполагает, что гравитация также замедляет время, то есть время течет быстрее там, где гравитация слабее, как огромная пустота среди массивных небесных тел, таких как Солнце, Юпитер и Земля.
Перенесемся вперед столетие спустя, и все эти теории — разумеется, очень обобщенные — теперь образуют строительные блоки астрофизики и похоронены среди всей этой математики экспертного уровня. Эйнштейн также доказал, что путешествия во времени возможны.
Субатомная машина времени
Джеймс Бриттен, Getty Images
На самом деле путешествия во времени не только возможны, они уже произошли — они просто не похожи на ваш типичный научно-фантастический фильм.
Возвращаясь к нашему путешествующему во времени космонавту Падалке, его прыжок в будущее с 1/44 секунды настолько ничтожен, потому что он двигался только со скоростью 17 000 миль в час. Это не очень быстро, по крайней мере, по сравнению со скоростью света.
Но что бы произошло, если бы мы создали нечто, что могло бы двигаться намного быстрее геостационарной орбиты? Мы не говорим о коммерческом реактивном лайнере (от 550 до 600 миль в час) или ракете 21-го века к МКС (25 000 миль в час), а о чем-то, что может приблизиться к 186 282 милям за секунд ?
«На субатомном уровне это было сделано», — говорит Маллет. «Примером может служить … Большой адронный коллайдер. Он регулярно отправляет в будущее субатомные частицы ».
Ускоритель частиц может запускать протоны на 99.999999 процентов скорости света, скорость, с которой их относительное время движется примерно в 6900 раз медленнее по сравнению с их стационарными наблюдателями-людьми.
«Большой адронный коллайдер … регулярно отправляет субатомные частицы в будущее».
Итак, да, мы отправляли атомы в будущее и делали это последнее десятилетие, но люди — другое дело.
Готт говорит, что, учитывая, что мы регулярно перемещаем частицы со скоростью, близкой к скорости света, концептуально для людей довольно просто путешествовать во времени в будущее.
«Если вы хотите посетить Землю в 3000 году, — говорит Готт, — все, что вам нужно сделать, — это сесть на космический корабль и полететь со скоростью 99,995 процентов от скорости света».
Допустим, человека посадили на такой корабль и отправили на планету, которая находится на расстоянии чуть менее 500 световых лет (например, Кеплер 186f), что означает, что если бы они путешествовали со скоростью 99,995% от скорости света, для этого потребовалось бы им около 500 лет, чтобы добраться туда, поскольку они летят почти со скоростью света.
Просто быстрая прогулка в 550 световых лет до Кеплера-186f.НАСА Эймс
После быстрого перекуса и перерыва в ванной они повернулись и направились обратно на Землю, что заняло бы еще 500 лет. Таким образом, в общей сложности им потребуется около тысячи лет, чтобы благополучно вернуться домой. А на Земле это будет 3018 год.
Однако, поскольку они двигались так быстро, результирующее замедление времени не могло бы показаться им тысячей лет с тех пор, как их внутренние часы замедлились.
«[Их] часы будут отсчитывать 1/100 от скорости часов на Земле.[Они] доживут до 10 лет », — говорит Готт. Для нас пройдет тысячелетие, для них это будет десятилетие.
«Если бы мы [на Земле] смотрели в окно, они бы завтракали очень медленно, — говорит Готт, — но для [них] все было бы нормально».
Но существует огромная пропасть между теоретическим и реальным. Так как же нам преодолеть огромные технологические проблемы создания машины времени?
Не столь далекое будущее путешествий во времени
Датчик Parker Solar Probe будет развивать скорость 430 000 миль в час — быстро, но далеко не со скоростью света.
Построение космического корабля, путешествующего во времени, может быть лучшим местом для начала, но инженерные препятствия, по крайней мере на данный момент, огромны. Во-первых, мы даже близко не приблизились к космическому кораблю, который может путешествовать со скоростью света. Самым быстрым космическим кораблем из когда-либо созданных скоро станет Parker Solar Probe, который будет запущен этим летом и будет двигаться со скоростью всего 0,00067% от скорости света.
Подробнее о науке путешествий во времени
Также необходимо огромное количество энергии, чтобы заставить корабль двигаться так быстро.Готт предполагает, что ключевым элементом может быть высокоэффективное топливо на основе антивещества, а другие мировые агентства и ученые также считают, что такое топливо может стать потенциально бесценным предметом для межзвездных путешествий.
Но обеспечить сохранность человеческого груза в такой футуристической миссии также будет непросто. Прежде всего, корабль должен иметь достаточно припасов, таких как еда, вода и лекарства, и быть самодостаточным на протяжении всего путешествия.
Тогда есть все, что касается ускорения. Чтобы гарантировать, что наш гипотетический путешественник не будет уничтожен подавляющими силами перегрузки, корабль должен постепенно и неуклонно ускоряться.Хотя постоянное ускорение в 1g (подобное тому, что мы ощущаем на Земле) в течение длительного периода времени в конечном итоге приведет к тому, что корабль приблизится к скорости, близкой к скорости света, оно увеличит продолжительность полета и минимизирует то, как далеко можно уйти в будущем.
🎆 Наши любимые дорожные пакеты
Отлично в целом
Скопа Фарпоинт 40
Подходит как рюкзак, путешествует как чемодан
Лучшее соотношение цены и качества
Thule Subterra 34
Модульный, с легким доступом к содержимому, где бы вы ни были
Создан для дождливых дней
Cotopaxi Allpa 35
Прочная ткань со встроенным легким в установке дождевиком для страховки
Ретро стиль
Дорожная сумка Topo Designs 40
Классический вид Topo, невероятная организация
Тяжелый грузовик
Скопа Портер 46
Просторная конструкция, в которой много места
Используя наш пример с планетой в 500 световых лет, Готт предсказывает, что постоянное ускорение на 1 g до скорости, близкой к скорости света, увеличит старение путешественника во времени до 24 лет, «но вы все равно сможете посетить Землю в 3000 году.
, — говорит Готт.
Для создания автомобиля с такими характеристиками потребуется много времени, ресурсов и денег. Но то же самое можно сказать и о других очень амбициозных экспериментах, таких как обнаружение гравитационных волн и создание Большого адронного коллайдера. Машина времени может стать следующим научным мегапроектом в мире.
Проблема движения задним ходом
Но есть одна большая оговорка в этом теоретическом портрете реального путешествия во времени — эта машина не движется вспять.В то время как Билл и Тед путешествуют в прошлое, чтобы сравнительно легко встретить Сократа, на самом деле ученым и исследователям нужно найти способ обойти правила физики, чтобы отправиться в прошлое.
Червоточины, черные дыры, космические струны и циркулирующие световые лучи были предложены как потенциальные решения для путешествия во времени в прошлое. Основная проблема, с которой сталкиваются астрофизики, — это выяснить, как направить луч света в точку в пространстве-времени и обратно.
«Технологии не за горами… мы сможем сделать это в ближайшие двадцать лет ».
Поскольку скорость света является абсолютным максимумом, физики сосредотачиваются на обнаружении таких явлений, как кротовые норы, которые могут обеспечить туннельные ярлыки, которые прыгают через искривленное пространство-время и, теоретически, направляют луч света в определенную точку пространства-времени.
Хотя кротовые норы действительно работают в рамках теорий относительности Эйнштейна, их еще предстоит наблюдать в космосе, и у ученых нет конкретных доказательств того, что эти галактические ярлыки будут работать.
Художник изображает черную дыру, разрывающую звезду.НАСА
Итак, хотя путешествие во времени в прошлое может быть более захватывающей концепцией, ученые с гораздо большей вероятностью отправят кого-то в неизвестное будущее, а не в проторенное прошлое. Но, несмотря на огромные шансы — финансовые и научные — Маллет считает, что будущее общества путешествий во времени возможно.
«Что случилось с полетом на Луну.… мы хотели поехать туда, Кеннеди просил об этом, и было надлежащее финансирование, так что мы пришли туда в течение десяти лет », — говорит Маллет. «Технология не за горами. Если правительство и налогоплательщики захотят за это заплатить, мы сможем это сделать в ближайшие двадцать лет ».
Научно-фантастическая сторона путешествий во времени
На данный момент любителям путешествий во времени все равно придется обращаться к научной фантастике в поисках исправлений, связанных с путешествиями во времени, причем некоторые фильмы намного точнее других.
«Хороший фильм… был оригинальным Planet of the Apes , — говорит Маллетт. «Астронавты думали, что они приземлились на другой планете, управляемой обезьянами, но они обнаружили … что они путешествовали так быстро, что прибыли в будущее Земли. Этот фильм точно описывает специальную теорию относительности Эйнштейна. ”
Ох … спойлеры.
Этот контент создается и поддерживается третьей стороной и импортируется на эту страницу, чтобы помочь пользователям указать свои адреса электронной почты.
Вы можете найти дополнительную информацию об этом и подобном контенте на сайте piano.io.
Возможно ли путешествие во времени? | Космическое пространство НАСА — Наука НАСА для детей
Краткий ответ:
Хотя люди не могут сесть в машину времени и вернуться в прошлое, мы знаем, что часы на самолетах и спутниках движутся с другой скоростью, чем на Земле.
Все мы путешествуем во времени! Например, мы путешествуем один год между днями рождения.И все мы путешествуем во времени примерно с одинаковой скоростью: 1 секунда в секунду.
Обычно время составляет одну секунду в секунду. Предоставлено: НАСА / Лаборатория реактивного движения — Калтех
. Космические телескопы НАСА также дают нам возможность взглянуть на назад во времени. Телескопы помогают нам видеть очень далекие звезды и галактики. Свет от далеких галактик достигает нас очень долго. Итак, когда мы смотрим в небо в телескоп, мы видим, как эти звезды и галактики выглядели очень давно.
Однако, когда мы думаем о словосочетании «путешествие во времени», мы обычно думаем о путешествии со скоростью, превышающей 1 секунду в секунду. Такое путешествие во времени похоже на то, что можно увидеть только в фильмах или научно-фантастических книгах. Неужели это правда? Наука говорит да!
На этом изображении, полученном космическим телескопом Хаббла, показаны очень далекие галактики в том виде, в каком они существовали очень давно. Авторы и права: НАСА, ЕКА и Р. Томпсон (Университет Аризоны)
Откуда мы знаем, что путешествие во времени возможно?
Более 100 лет назад известный ученый по имени Альберт Эйнштейн придумал идею о том, как работает время.Он назвал это относительностью. Эта теория утверждает, что время и пространство связаны друг с другом. Эйнштейн также сказал, что у нашей Вселенной есть ограничение скорости: ничто не может двигаться быстрее скорости света (186 000 миль в секунду).
Теория относительности Эйнштейна утверждает, что пространство и время связаны друг с другом.
Предоставлено: НАСА / Лаборатория реактивного движения — Калтех
Что это значит для путешествий во времени? Что ж, согласно этой теории, быстрее вы путешествуете, медленнее вы ощущаете время.Ученые провели несколько экспериментов, чтобы показать, что это правда.
Например, был эксперимент, в котором использовались две установки часов на одно и то же время. Одни часы оставались на Земле, а другие летели в самолете (летели в том же направлении, что и Земля).
После того, как самолет облетел мир, ученые сравнили эти часы. Часы на быстро движущемся самолете немного отставали от часов на земле. Итак, часы на самолете двигались немного медленнее по времени , чем 1 секунда в секунду.
Предоставлено: НАСА / Лаборатория реактивного движения — Калтех
.Можем ли мы использовать путешествия во времени в повседневной жизни?
Мы не можем использовать машину времени, чтобы путешествовать на сотни лет в прошлое или будущее.
Такие путешествия во времени случаются только в книгах и фильмах. Но математика путешествия во времени действительно влияет на то, чем мы пользуемся каждый день.
Например, мы используем спутники GPS, чтобы узнать, как добраться до новых мест. (Посмотрите наше видео о том, как работают спутники GPS.Ученые НАСА также используют высокоточную версию GPS для отслеживания местонахождения спутников в космосе. Но знаете ли вы, что GPS полагается на вычисления путешествий во времени, чтобы помочь вам передвигаться по городу?
спутников GPS очень быстро вращаются вокруг Земли со скоростью около 8 700 миль (14 000 километров) в час. Это замедляет часы спутников GPS на небольшую долю секунды (как в примере с самолетом выше).
спутников GPS вращаются вокруг Земли со скоростью около 8 700 миль (14 000 километров) в час.Кредит: GPS.gov
Однако спутники также вращаются вокруг Земли на высоте около 12 500 миль (20 200 км) над поверхностью. Фактически, это ускоряет спутниковых часов GPS на меньшую долю секунды.
Вот как: Теория Эйнштейна также утверждает, что гравитация искривляет пространство и время, заставляя течение времени замедляться. Высоко над орбитой спутников земное притяжение намного слабее. Это заставляет часы на спутниках GPS работать на быстрее , чем часы на земле.
В совокупности часы на спутниках GPS измеряют время со скоростью, немного превышающей 1 секунду в секунду. К счастью, ученые могут использовать математику, чтобы исправить эти различия во времени.
Предоставлено: НАСА / Лаборатория реактивного движения — Калтех
.Если ученые не откорректируют часы GPS, возникнут большие проблемы. Спутники GPS не смогут правильно рассчитать свое или ваше положение. Ошибки будут составлять несколько миль каждый день, что очень важно.Карты GPS могут показаться, что ваш дом далеко от того места, где он находится на самом деле!
Резюме:
Да, путешествия во времени действительно реальны. Но это не совсем то, что вы, вероятно, видели в фильмах.
При определенных условиях скорость течения времени может отличаться от 1 секунды в секунду. И есть важные причины, по которым нам нужно понимать эту реальную форму путешествия во времени.
Астрофизик говорит, что знает, как построить машину времени
Астрофизик Рон Маллетт считает, что теоретически нашел способ путешествовать во времени.
Профессор физики Университета Коннектикута недавно сказал CNN , что он написал научное уравнение, которое может послужить основой для реальной машины времени. Он даже построил прототип устройства, чтобы проиллюстрировать ключевой компонент своей теории — хотя коллеги Маллетта по-прежнему не уверены, что его машина времени когда-либо будет реализована.
Чтобы понять машину Маллетта, вам необходимо знать основы специальной теории относительности Альберта Эйнштейна, согласно которой время ускоряется или замедляется в зависимости от скорости, с которой движется объект.
Согласно этой теории, если бы человек находился на космическом корабле, летящем со скоростью, близкой к скорости света, время для него текло бы медленнее, чем для того, кто остался на Земле.
По сути, астронавт мог перемещаться по космосу менее чем за неделю, а когда они вернулись на Землю, для людей, которых они оставили, прошло бы 10 лет, и астронавту показалось, что они путешествовали во времени в будущее. .
Но в то время как большинство физиков признают, что такой переход во времени, вероятно, возможен, путешествие во времени в прошлое — это совсем другая проблема, и некий Маллет считает, что он мог бы решить эту проблему с помощью лазеров.
Как астрофизик объяснил CNN , его идея машины времени опирается на другую теорию Эйнштейна, общую теорию относительности. Согласно этой теории, массивные объекты искривляют пространство-время — эффект, который мы воспринимаем как гравитацию, — и чем сильнее гравитация, тем медленнее течет время.
«Если вы можете искривлять пространство, есть вероятность, что вы искривляете пространство», — сказал Маллетт CNN . «В теории Эйнштейна то, что мы называем пространством, также включает в себя время — вот почему оно называется пространством-временем, все, что вы делаете с пространством, также происходит со временем.
Он считает, что теоретически возможно свернуть время в петлю, которая позволит путешествовать во времени в прошлое. Он даже построил прототип, показывающий, как лазеры могут помочь в достижении этой цели.
«Изучая тип гравитационного поля, создаваемого кольцевым лазером, — сказал Маллетт CNN , — это может привести к новому взгляду на возможность создания машины времени, основанной на циркулирующем луче света. ”
Каким бы оптимистичным ни был Маллет в отношении своей работы, его коллеги скептически относятся к тому, что он находится на пути к рабочей машине времени.
«Я не думаю, что [его работа] обязательно будет плодотворной, — сказал астрофизик Пол Саттер CNN , — потому что я действительно думаю, что в его математике и теории есть глубокие недостатки, а значит, и в практическом приеме. кажется недостижимым ».
Эвен Маллет признает, что его идея на данный момент полностью теоретическая. И что, даже если его машина времени действительно сработает, он признает, у нее будет серьезное ограничение, которое не позволит никому, скажем, отправиться в прошлое, чтобы убить младенца Адольфа Гитлера.
«Вы можете отправить информацию обратно, — сказал он CNN , — но вы можете отправить ее только в тот момент, когда вы включаете машину».
ПРОЧИТАЙТЕ БОЛЬШЕ: Познакомьтесь с ученым, пытающимся отправиться в прошлое [ CNN ]
Подробнее о путешествиях во времени: Путешествие во времени без парадоксов возможно со многими параллельными вселенными
Ученые говорят, что путешествия во времени возможны и объясните, как в новом исследовании | The Independent
Путешествие во времени теоретически возможно, говорят ученые.
По их мнению, нет никакой математической причины, по которой машина путешествия во времени не могла бы нарушить пространственно-временной континуум настолько, чтобы вернуться назад во времени.
Исследование, опубликованное в журнале Classical and Quantum Gravity, озаглавлено «Проходимые акаузальные ретроградные области в пространстве-времени», что означает ТАРДИС — имя известной полицейской машины времени Доктора Кто.
Смотреть подробнее
В статье математики из Университета Британской Колумбии и Университета Мэриленда предложили математическую модель для жизнеспособной машины времени.
«В этой статье мы представляем геометрию, которая была разработана, чтобы соответствовать описанию неспециалистом« машины времени »», — писали они.
«Это коробка, которая позволяет тем, кто в ней находится, путешествовать назад и вперед во времени и пространстве, как это интерпретируется внешним наблюдателем».
Один из исследователей, Бен Типпет, сказал: «Люди думают о путешествиях во времени как о чем-то вымышленном, а мы склонны думать, что это невозможно, потому что на самом деле мы этого не делаем. Но математически это возможно.”
Любая машина, путешествующая во времени, вероятно, должна будет уметь деформировать пространство-время — связь между временем и физическими измерениями, такими как ширина, глубина и высота.
Новости науки в картинках
Показать все 201 / 20Новости науки в картинках
Новости науки в картинках
У Плутона «бьющееся сердце» из замороженного азота
У Плутона «бьющееся сердце» из замороженного азота, которое, как выяснило НАСА, совершает странные вещи с его поверхностью.
Загадочное ядро, кажется, является причиной особенностей на его поверхности, которые очаровали ученых с тех пор, как они были обнаружены миссией НАСА New Horizons.«До New Horizons все думали, что Плутон будет нетболлом — совершенно плоским, почти без разнообразия», — сказал Танги Бертран, астрофизик и планетолог из Исследовательского центра Эймса НАСА и ведущий автор нового исследования. «Но это совершенно другое. Здесь много разных ландшафтов, и мы пытаемся понять, что там происходит».
Getty
Научные новости в картинках
Более 400 видов, обнаруженных в этом году Музеем естественной истории
Древний перевернутый червеобразный вид rhenopyrgus viviani (на фото) — один из более чем 400 видов, ранее неизвестных науке, которые были обнаружены экспертами в Музее естественной истории в этом году
PA
Научные новости в картинках
Галки могут идентифицировать «опасных» людей
По словам ученых, галки могут идентифицировать «опасных» людей, слушая предупреждения друг друга. По словам исследователей из Университета Эксетера, очень социальные птицы также запомнят этого человека, если они снова приблизятся к своим гнездам. В кабинете к их гнезду подошел неизвестный диким галкам человек. В то же время ученые проигрывали запись предупредительного звонка (угроза) или «контактных звонков» (без угрозы). В следующий раз, когда галки увидели того же человека, птицы, которые ранее слышали предупреждающий сигнал, заняли оборонительную позицию и вернулись в свои гнезда в среднем более чем в два раза быстрее.
Getty
Научные новости в картинках
Эмбрионы черепахи влияют на пол путем встряхивания
Пол черепахи определяется температурой, при которой они инкубируются. Теплые температуры благоприятствуют самкам. Но, покачиваясь вокруг яйца, эмбрионы могут найти «Зону Златовласки», что означает, что они могут защитить себя от экстремальных тепловых условий и обеспечить сбалансированное соотношение полов, согласно новому исследованию, опубликованному в журнале Current Biology
Ye et al / Current Biology
Новости науки в картинках
Уровень браконьерства на слонов в Африке снизился
Уровень браконьерства на африканских слонов снизился на 60 процентов за шесть лет, как показало международное исследование./MasterpieceMiniature.jpg)
Считается, что снижение может быть связано с запретом на торговлю слоновой костью, введенным в Китае в 2017 году.
Reuters
Научные новости в фотографиях
Древний четвероногий кит обнаружен в Перу
Ученые определили четвероногое существо с перепонкой. ноги, чтобы быть предком кита. Окаменелости, обнаруженные в Перу, привели ученых к выводу, что огромные существа, которые пересекают океаны планеты сегодня, произошли от маленьких копытных предков, которые жили в Южной Азии 50 миллионов лет назад
A.Дженнари
Научные новости в картинках
Обнаружено животное с временным анусом
Ученый наткнулся на существо с временным анусом, которое появляется только тогда, когда это необходимо, прежде чем полностью исчезнуть. Доктор Сидней Тамм из Морской биологической лаборатории сначала не смог найти никаких следов ануса у этого вида. Однако по мере того, как животное наполняется, открываются поры для утилизации отходов
Стивен Джонсон
Научные новости в картинках
Обнаружена гигантская пчела
Гигантская пчела Уоллеса, которую опасаются исчезновения, была замечена впервые почти за все время.
40 лет.Международная группа экологов заметила пчелу, которая в четыре раза больше типичной медоносной пчелы, во время экспедиции на группу индонезийских островов
Clay Bolt
Научные новости в фотографиях
Новые виды млекопитающих, найденные внутри крокодила
Ископаемые Кости, переваренные крокодилами, показали существование трех новых видов млекопитающих, которые обитали на Каймановых островах 300 лет назад. Кости принадлежали двум крупным видам грызунов и маленькому животному, похожему на землеройку
Музей естественной истории Нью-Мексико
Научные новости в картинках
Созданная ткань, изменяющаяся в зависимости от температуры
Ученые из Университета Мэриленда создали ткань который адаптируется к теплу, расширяется, чтобы позволить большему количеству тепла уходить из тела в тепле и уплотняется, чтобы удерживать больше тепла в холоде
Фэй Левин, Университет Мэриленда
Новости науки в картинках
Слезы детенышей мыши могут быть использованы для борьбы с вредителями
Исследование, проведенное Токийским университетом, показало, что слезы детенышей мышек заставляют самок мышей меньше интересоваться сексуальными достижениями самцов
Getty
Научные новости в картинках
Последнее предупреждение об ограничении «климатической катастрофы»
Межправительственная группа экспертов по изменению климата выпустила отчет, в котором прогнозируется влияние повышения глобальной температуры на 1 градус.
5 градусов Цельсия и предостерегает от более высокого повышения
Getty
Научные новости в картинках
Нобелевская премия для химиков-эволюционистов
Нобелевская премия по химии была присуждена трем химикам, работающим с эволюцией. Фрэнсис Смит получает приз за свою работу по руководству эволюцией ферментов, а Грегори Винтер и Джордж Смит получают приз за работу по фаговому дисплею пептидов и антител
Getty / AFP
Научные новости в картинках
Нобель премия для лазерных физиков
Нобелевская премия по физике была присуждена трем физикам, работающим с лазерами.Артур Ашкин (слева) был награжден за его «оптический пинцет», который использует лазеры для захвата частиц, атомов, вирусов и других живых клеток. Донна Стрикленд и Жерар Муру были совместно награждены премией за разработку лазеров для усиления чирпированных импульсов
Reuters / AP
Научные новости в картинках
Открытие нового вида динозавров
Ледумахади Мафуб бродил около 200 миллионов лет назад в что сейчас Южная Африка.
Недавно обнаруженный группой международных ученых, это было самое большое наземное животное своего времени, весом 12 тонн и высотой 13 футов.На сесото, южноафриканском языке региона, где был обнаружен динозавр, его имя означает «гигантский раскат грома на рассвете»
Viktor Radermacher / SWNS
Научные новости в картинках
Рождение планеты
Ученые стали свидетелями рождение планеты впервые. Это впечатляющее изображение, полученное инструментом SPHERE на Очень Большом телескопе ESO, является первым четким изображением планеты, сделанной в самом процессе формирования вокруг карликовой звезды PDS 70.Планета четко выделяется, она видна как яркая точка справа от центра изображения, которая затемняется маской коронографа, используемой для блокировки ослепляющего света центральной звезды.
ESO / A. Мюллер и др.
Новости науки в картинках
Обнаружен новый человеческий орган, который ранее был упущен учеными
Слои, которые долгое время считались плотными, соединительная ткань на самом деле представляет собой серию заполненных жидкостью отсеков, которые исследователи назвали «интерстиций».
Эти отсеки находятся под кожей, а также выстилают кишечник, легкие, кровеносные сосуды и мышцы и объединяются, образуя сеть, поддерживаемую сеткой из прочных и гибких белков
Getty
Научные новости в картинках
Ранее неизвестное общество жило в тропических лесах Амазонки до прихода европейцев, говорят археологи
Работая в бразильском штате Мату-Гросу, группа археологов из Университета Эксетера раскопала сотни деревень, спрятанных в глубинах тропических лесов.Эти раскопки включали доказательства укреплений и таинственных земляных сооружений, называемых геоглифами
José Iriarte
Научные новости в картинках
Исследования показывают, что у каждого десятого человека есть следы кокаина или героина на отпечатках пальцев
следы наркотиков класса А на их пальцах от ученых, разрабатывающих новый тест на наркотики на основе отпечатков пальцев. Используя чувствительный анализ химического состава пота, исследователи смогли определить разницу между теми, кто непосредственно подвергался воздействию героина и кокаина, и теми, кто сталкивался с ними косвенно.
Getty
Научные новости в картинках
НАСА опубликовало потрясающие снимки большого красного пятна Юпитера
Шторм, крупнее Земли, длится 350 лет. Цвета изображения были улучшены после того, как оно было отправлено на Землю.
Фотографии: Том Момари
Свидетельства говорят о том, что огромные гравитационные силы, например, излучаемые черными дырами, могут замедлять время.
Модель ученых основана на аналогичной идее: что сильная сила может нарушить пространство-время и «согнуть время в круг для пассажиров», что, по крайней мере, теоретически, означало бы, что люди могут путешествовать быстрее скорости света и, следовательно, вернуться назад во времени.
Подробнее
Хотя создание машины времени теоретически возможно, однако, по мнению исследователей, маловероятно, что кто-то когда-либо сможет этого достичь.
«Хотя это возможно с математической точки зрения, построить машину пространства-времени пока невозможно, потому что нам нужны материалы — которые мы называем экзотической материей — чтобы искривлять пространство-время этими невозможными способами, но они еще не открыты, — сказал мистер Типпет.
СТИВЕН ХОКИНГ: Как построить машину времени
СТИВЕН ХОКИНГ: Как построить машину времени
СТИВЕН ХОКИНГ
Создано: 19:47 GMT, 27 апреля 2010 г.
Все, что вам нужно, это червоточина, Большой адронный коллайдер или ракета, которая летит очень, очень быстро
‘Сквозь червоточину ученый может видеть себя таким, каким он был минуту назад.Но что, если наш ученый использует червоточину, чтобы выстрелить в себя? Теперь он мертв. Так кто выстрелил?
Здравствуйте. Меня зовут Стивен Хокинг. Физик, космолог и что-то вроде мечтателя. Хотя я не могу двигаться и мне приходится говорить через компьютер, в моем сознании я свободен. Бесплатно исследовать вселенную и задавать важные вопросы, например: возможно ли путешествие во времени? Можем ли мы открыть портал в прошлое или найти ярлык в будущее? Можем ли мы в конечном итоге использовать законы природы, чтобы стать хозяевами самого времени?
Путешествие во времени когда-то считалось научной ересью.
Раньше я избегал говорить об этом, опасаясь, что меня назовут чудаком. Но сейчас я не так осторожен. На самом деле я больше похож на людей, построивших Стоунхендж. Я одержим временем. Если бы у меня была машина времени, я бы посетил Мэрилин Монро в ее расцвете сил или заглянул к Галилею, когда он направил свой телескоп к небу. Возможно, я бы даже отправился на край вселенной, чтобы узнать, чем заканчивается вся наша космическая история.
Чтобы увидеть, как это возможно, нам нужно взглянуть на время так, как это делают физики — в четвертое измерение.Это не так сложно, как кажется. Каждый внимательный школьник знает, что все физические объекты, даже я в кресле, существуют в трех измерениях. У всего есть ширина, высота и длина.
Но есть еще один вид длины — длина во времени. В то время как человек может прожить 80 лет, камни в Стоунхендже, например, простояли тысячи лет. А Солнечной системы хватит на миллиарды лет. У всего есть длина во времени, а также в пространстве. Путешествие во времени означает путешествие через это четвертое измерение.
Чтобы понять, что это означает, давайте представим, что мы совершаем обычное повседневное путешествие на машине. Двигайтесь по прямой, и вы путешествуете в одном измерении. Поверните направо или налево, и вы добавите второе измерение. Езжайте вверх или вниз по извилистой горной дороге, и это увеличивает высоту, так что вы путешествуете во всех трех измерениях. Но как, черт возьми, мы путешествуем во времени? Как нам найти путь через четвертое измерение?
Давайте ненадолго погрузимся в научную фантастику. В фильмах о путешествиях во времени часто используется огромная, энергоемкая машина.Машина прокладывает путь через четвертое измерение, туннель во времени. Путешественник во времени, смелый, возможно, безрассудный человек, готовый к неизвестно чему, ступает в туннель времени и появляется неизвестно когда. Идея может быть надуманной, а реальность может сильно отличаться от этой, но сама идея не так уж и безумна.
Физики тоже задумывались о туннелях, но мы подходим к этому под другим углом.
Мы задаемся вопросом, возможны ли когда-нибудь порталы в прошлое или будущее в рамках законов природы.Оказывается, мы так думаем. Более того, мы даже дали им название: кротовые норы. Правда в том, что червоточины есть повсюду вокруг нас, только они слишком малы, чтобы их можно было увидеть. Червоточины очень маленькие. Они происходят в укромных уголках пространства и времени. Возможно, вам это покажется сложной концепцией, но оставайтесь со мной.
Червоточина — это теоретический «туннель» или кратчайший путь, предсказанный теорией относительности Эйнштейна, который связывает два места в пространстве-времени — визуализированный выше как контуры трехмерной карты, где отрицательная энергия втягивает пространство и время в вход в туннель, выходящий в другую вселенную.Они остаются только гипотетическими, поскольку очевидно, что никто никогда их не видел, но они использовались в фильмах как проводники для путешествий во времени — например, в «Звездных вратах» (1994), где задействованы закрытые туннели между вселенными, и в «Бандитах времени» (1981), где их локации показаны на карте звездного неба
Нет ничего плоского или твердого.
Если вы внимательно посмотрите на что-либо, вы найдете в нем дыры и складки. Это основной физический принцип, и он применим даже ко времени. Даже такая гладкая вещь, как шар для пула, имеет крошечные щели, морщинки и пустоты.Теперь легко показать, что это верно в отношении первых трех измерений. Но поверьте мне, это верно и для четвертого измерения. Со временем появляются крошечные щели, морщинки и пустоты. В самом маленьком масштабе, даже меньше, чем молекулы, меньше, чем атомы, мы попадаем в место, называемое квантовой пеной. Вот где существуют червоточины. Крошечные туннели или короткие пути в пространстве и времени постоянно образуются, исчезают и преобразуются в этом квантовом мире. И они фактически связывают два разных места и два разных времени.
К сожалению, эти туннели в реальном времени составляют всего миллиард триллионных триллионных долей сантиметра. Слишком мал для человека, чтобы пройти через него, но вот к чему ведет понятие червоточинных машин времени. Некоторые ученые считают, что можно захватить червоточину и увеличить ее в триллионы раз, чтобы сделать ее достаточно большой, чтобы в нее мог войти человек или даже космический корабль.
При достаточной мощности и передовых технологиях, возможно, даже в космосе можно было бы построить гигантскую червоточину.Я не говорю, что это возможно, но если бы это было возможно, это было бы действительно замечательное устройство. Один конец может быть здесь, около Земли, а другой — далеко-далеко, около какой-нибудь далекой планеты.
Теоретически временной туннель или червоточина могут сделать даже больше, чем просто перенести нас на другие планеты. Если бы оба конца были в одном месте и были разделены временем, а не расстоянием, корабль мог бы прилететь и выйти все еще недалеко от Земли, но в далеком прошлом. Возможно, динозавры увидят, как корабль приземляется.
Самым быстрым пилотируемым автомобилем в истории был Apollo 10. Он достиг скорости 25 000 миль в час. Но чтобы путешествовать во времени, нам придется лететь более чем в 2000 раз быстрее
Теперь я понимаю, что думать в четырех измерениях непросто, и что червоточины — сложная концепция, чтобы обернуть голову вокруг, но держаться там. Я придумал простой эксперимент, который мог бы показать, возможно ли путешествие человека во времени через червоточину сейчас или даже в будущем. Люблю простые эксперименты и шампанское.
Итак, я объединил две мои любимые вещи, чтобы увидеть, возможно ли путешествие во времени из будущего в прошлое.
Давайте представим, что я устраиваю вечеринку, приветственный прием для будущих путешественников во времени. Но есть поворот. Я никому не сообщу об этом, пока вечеринка не состоится. Я составил приглашение, в котором указаны точные координаты во времени и пространстве. Я надеюсь, что его копии в той или иной форме будут существовать в течение многих тысяч лет. Может быть, однажды кто-то, живущий в будущем, найдет информацию о приглашении и воспользуется червоточиной-машиной времени, чтобы вернуться на мою вечеринку, доказывая, что путешествие во времени однажды станет возможным.
А пока мои гости, путешественники во времени, должны прибыть в любой момент. Пять, четыре, три, два, один.
Но пока я говорю это, никто не приехал. Какая жалость. Я надеялась, что хотя бы будущая Мисс Вселенная собирается переступить порог. Так почему же эксперимент не сработал? Одна из причин может быть связана с хорошо известной проблемой путешествий во времени в прошлое, проблемой того, что мы называем парадоксами.
О парадоксах интересно думать. Самый известный из них обычно называют парадоксом дедушки.У меня есть новая, более простая версия, которую я называю парадоксом безумного ученого.
Мне не нравится, как ученых в кино часто называют сумасшедшими, но в данном случае это правда. Этот парень полон решимости создать парадокс, даже если это будет стоить ему жизни. Представьте себе, каким-то образом он построил червоточину, временной туннель, уходящий всего на одну минуту в прошлое.
Хокинг в сцене из «Звездного пути» с гостями из прошлого и будущего на ужине: (слева направо) Альберт Эйнштейн, Дейта и Исаак Ньютон
Сквозь червоточину ученый может увидеть себя таким, каким он был минуту назад.
Но что, если наш ученый использует червоточину, чтобы выстрелить в себя? Теперь он мертв. Так кто произвел выстрел? Парадокс. Это просто бессмысленно. Такая ситуация вызывает кошмары космологов.
Такая машина времени нарушила бы фундаментальное правило, регулирующее всю Вселенную — что причины возникают раньше, чем следствия, и никогда не наоборот. Я считаю, что вещи не могут стать невозможными. Если бы они могли, то ничто не могло бы помешать всей вселенной погрузиться в хаос.Поэтому я думаю, что всегда будет происходить что-то, что предотвращает парадокс. Каким-то образом должна быть причина, по которой наш ученый никогда не окажется в ситуации, когда он может застрелиться. И в этом случае, к сожалению, проблема заключается в самой червоточине.
В конце концов, я думаю, что такой червоточины не может существовать. И причина тому — обратная связь. Если вы когда-нибудь были на рок-концерте, вы, вероятно, узнаете этот скрежет. Это обратная связь. Причина проста. Звук попадает в микрофон.
Он передается по проводам, усиливается усилителем и выходит через динамики. Но если слишком много звука из динамиков возвращается в микрофон, он ходит по кругу, становясь с каждым разом громче. Если его никто не остановит, обратная связь может разрушить звуковую систему.
То же самое будет и с червоточиной, только с излучением вместо звука. Как только червоточина расширяется, естественная радиация входит в нее и замыкается. Обратная связь станет настолько сильной, что разрушит червоточину.Таким образом, хотя крошечные червоточины действительно существуют, и, возможно, однажды их удастся надуть, они не прослужат достаточно долго, чтобы их можно было использовать в качестве машины времени. Это настоящая причина, по которой никто не мог вернуться вовремя на мою вечеринку.
Любое путешествие во времени в прошлое через червоточины или каким-либо другим способом, вероятно, невозможно, иначе возникли бы парадоксы. К сожалению, похоже, что путешествия во времени в прошлое никогда не произойдет.
Разочарование для охотников за динозаврами и облегчение для историков.
Но история еще не закончена.Это не делает путешествия во времени невозможными. Я верю в путешествия во времени. Путешествие во времени в будущее. Время течет рекой, и кажется, что каждого из нас неуклонно несет течение времени. Но время в другом смысле похоже на реку. Он течет с разной скоростью в разных местах, и это ключ к путешествию в будущее. Эта идея была впервые предложена Альбертом Эйнштейном более 100 лет назад. Он понял, что должны быть места, где время замедляется, а где время ускоряется.Он был абсолютно прав. И доказательство прямо над нашими головами. В космосе.
Это глобальная система позиционирования или GPS. Сеть спутников находится на орбите Земли. Спутники делают возможной спутниковую навигацию. Но они также показывают, что время в космосе бежит быстрее, чем на Земле. Внутри каждого космического корабля есть очень точные часы. Но, несмотря на такую точность, все они каждый день выигрывают примерно на треть миллиардной секунды.
Система должна скорректировать дрейф, иначе эта крошечная разница нарушит работу всей системы, в результате чего каждое устройство GPS на Земле будет выходить из строя примерно на шесть миль в день.Вы можете только представить себе хаос, который это вызовет.
Проблема не в часах. Они бегут быстро, потому что само время в космосе бежит быстрее, чем внизу. И причина этого необычного эффекта — масса Земли. Эйнштейн понял, что материя тянет время и замедляет его, как медленное течение реки. Чем тяжелее объект, тем больше он тянется по времени. И эта поразительная реальность открывает дверь в возможность путешествия во времени в будущее.
Прямо в центре Млечного Пути, в 26 000 световых лет от нас, находится самый тяжелый объект в галактике. Это сверхмассивная черная дыра, содержащая массу четырех миллионов солнц, раздавленных в одну точку под действием собственной гравитации. Чем ближе вы подходите к черной дыре, тем сильнее гравитация. Подойдите очень близко, и даже свет не сможет ускользнуть.
Черная дыра, подобная этой, сильно влияет на время, замедляя его гораздо больше, чем что-либо еще в галактике. Это делает его естественной машиной времени.
Мне нравится представлять, как космический корабль может воспользоваться этим явлением, вращаясь вокруг него. Если бы космическое агентство контролировало миссию с Земли, они бы заметили, что каждая полная орбита занимает 16 минут. Но для храбрых людей на борту, близких к этому массивному объекту, время замедлилось бы. И здесь эффект будет гораздо более сильным, чем гравитационное притяжение Земли. Время экипажа сократится вдвое. На каждую 16-минутную орбиту у них было только восемь минут времени.
Внутри Большого адронного коллайдера
Они ходили вокруг и вокруг, испытывая лишь половину времени, чем все, кто находится далеко от черной дыры. Корабль и его команда будут путешествовать во времени. Представьте, что они пять лет кружили над черной дырой. Прошло бы десять лет в другом месте. Когда они вернулись домой, все на Земле были бы на пять лет старше, чем они были.
Итак, сверхмассивная черная дыра — это машина времени. Но, конечно, это не совсем практично.У него есть преимущества перед червоточинами в том, что он не вызывает парадоксов. К тому же он не разрушится в мгновение ока. Но это довольно опасно. Это очень далеко и даже не уводит нас далеко в будущее. К счастью, есть еще один способ путешествовать во времени. И это наша последняя и лучшая надежда на создание машины реального времени.
Просто нужно ехать очень и очень быстро. Намного быстрее даже скорости, необходимой, чтобы не попасть в черную дыру. Это связано с еще одним странным фактом о Вселенной.Есть ограничение космической скорости, 186 000 миль в секунду, также известное как скорость света. Ничто не может превысить эту скорость. Это один из наиболее устоявшихся принципов науки. Вы не поверите, но путешествие со скоростью, близкой к скорости света, перенесет вас в будущее.
Чтобы объяснить почему, давайте пофантазируем транспортную систему. Представьте себе путь, идущий прямо вокруг Земли, путь для сверхскоростного поезда.
Мы собираемся использовать этот воображаемый поезд, чтобы максимально приблизиться к скорости света и посмотреть, как он станет машиной времени.На борту находятся пассажиры с билетом в один конец в будущее. Поезд начинает ускоряться, все быстрее и быстрее. Вскоре он снова и снова кружит над Землей.
Чтобы приблизиться к скорости света, нужно довольно быстро облететь Землю. Семь раз в секунду. Но какой бы мощностью ни был поезд, он никогда не сможет достичь скорости света, поскольку законы физики запрещают это. Вместо этого предположим, что он приближается, просто не достигая максимальной скорости. Теперь происходит нечто экстраординарное. Время начинает медленно течь на борту относительно остального мира, точно так же, как возле черной дыры, только в большей степени.В поезде все в замедленном темпе.
Это происходит для защиты ограничения скорости, и нетрудно понять, почему. Представьте себе ребенка, бегущего вперед по поезду. Ее скорость движения прибавляется к скорости поезда, так неужели она не могла случайно нарушить ограничение скорости? Ответ — нет. Законы природы предотвращают такую возможность, замедляя время на борту.
Теперь она не может бежать достаточно быстро, чтобы преодолеть предел. Время всегда будет замедляться ровно настолько, чтобы защитить ограничение скорости.Отсюда и возможность путешествия на много лет в будущее.
Представьте, что поезд покинул станцию 1 января 2050 года. Он вращается вокруг Земли снова и снова в течение 100 лет, прежде чем окончательно остановиться в Новый год 2150 года. Пассажиры проживут всего одну неделю, потому что время замедляется. вниз, что внутри поезда. Когда они выберутся, они обнаружат мир, совершенно отличный от того, из которого они покинули. За одну неделю они бы отправились на 100 лет в будущее.Конечно, построить поезд, который мог бы развивать такую скорость, совершенно невозможно. Но мы построили нечто очень похожее на поезд на крупнейшем в мире ускорителе элементарных частиц в ЦЕРНе в Женеве, Швейцария.
Глубоко под землей, в круглом туннеле длиной 16 миль, находится поток триллионов крошечных частиц.
Когда включается питание, они разгоняются с нуля до 60 000 миль в час за доли секунды. Увеличьте мощность, и частицы будут лететь все быстрее и быстрее, пока они не будут кружить по туннелю 11000 раз в секунду, что почти со скоростью света.Но, как и поезд, они никогда не достигают максимальной скорости. Они могут достичь только 99,99% лимита. Когда это происходит, они тоже начинают путешествовать во времени. Мы знаем это благодаря очень короткоживущим частицам, называемым пи-мезонами. Обычно они распадаются всего за 25 миллиардных долей секунды. Но когда их разгоняют до скорости, близкой к световой, они служат в 30 раз дольше.
Это действительно так просто. Если мы хотим отправиться в будущее, нам просто нужно ехать быстро. Действительно быстро.И я думаю, что единственный способ сделать это — отправиться в космос. Самым быстрым пилотируемым автомобилем в истории был Apollo 10. Он разогнался до 25 000 миль в час. Но чтобы путешествовать во времени, нам придется ехать более чем в 2000 раз быстрее. А для этого нам понадобится гораздо больший корабль, поистине огромная машина. Корабль должен быть достаточно большим, чтобы нести огромное количество топлива, достаточное, чтобы разогнать его почти до скорости света. Чтобы достичь предельной космической скорости, потребовалось бы целых шесть лет на полной мощности.
Начальное ускорение будет небольшим, потому что корабль будет таким большим и тяжелым. Но постепенно он набирал скорость и вскоре покрывал огромные расстояния. За одну неделю он достиг бы внешних планет. Через два года он достигнет полусветовой скорости и окажется далеко за пределами нашей Солнечной системы. Два года спустя он будет двигаться со скоростью 90% скорости света. Примерно в 30 триллионах миль от Земли и через четыре года после запуска корабль начнет путешествовать во времени.За каждый час на корабле на Земле проходит двое. Похожая ситуация с космическим кораблем, который вращался вокруг массивной черной дыры.
Еще через два года на полной тяге корабль достигнет максимальной скорости, 99 процентов скорости света.