Можно ли создать машину времени – Создание машины времени возможно. Эксперименты со временем. Теоретическая часть — Много Курсов

Содержание

Создание машины времени возможно. Эксперименты со временем. Теоретическая часть

Буквально на днях, после прочтения статьи Путешествия во времени и программирование я загорелся идеей об экспериментальных исследованиях, которые позволили бы получить практические ответы на вопросы о перемещении во времени. Но прежде чем переходить к экспериментам, требуется разработать теоретическое обоснование о возможности преодоления времени между прошлым и будущим. Чем собственно я занимался в течении последних дней. Исследование основано на теории относительности Эйнштейна и релятивистских эффектах, попутно затрагивая также квантовую механику и теорию суперструн. Думаю мне удалось получить положительные ответы на поставленные вопросы, подробно рассмотреть скрытые измерения и попутно получить объяснение некоторых явлений, например, природу корпускулярно-волнового дуализма. А также рассмотреть практические способы передачи информации между настоящим и будущем. Если вас тоже волнуют эти вопросы то добро пожаловать под кат.

Обычно я не занимаюсь теоретической физикой, и в реальности веду довольно однообразную жизнь занимаясь софтом, железом, и отвечая на однотипные вопросы пользователей. Поэтому если найдутся неточности и ошибки надеюсь на конструктивное обсуждение в комментариях. Но мимо данной темы я не смог пройти. В голове то и дело появлялись новые идеи, которые со временем образовались в единую теорию. Я как то не рвусь самому отправляться в прошлое или будущее в котором меня никто не ожидает. Но предполагаю, что в будущем это станет возможно. Меня больше интересуют решение прикладных задач связанных с созданием информационных каналов для передачи информации между прошлым и будущем. А также волнуют вопросы о возможности изменения прошлого и будущего.

Путешествие в прошлое связано с большим количеством трудностей, которые сильно ограничивают возможность такого путешествия. На данном этапе развития науки и техники, думаю преждевременно браться за реализацию таких идей. Но прежде чем понять, можем ли мы изменить прошлое, необходимо определиться с тем, можем ли изменить настоящее и будущее. Ведь суть любых изменений прошлого сводится к изменению последующих событий относительно заданной точки времени, к которому мы хотим вернуться. Если в качестве заданной точки взять текущий момент времени, то необходимость перемещения в прошлое отпадает, также как отпадает большое количество трудностей связанных с таким перемещением. Остается только узнать цепь событий, которые должны произойти в будущем, и попытаться разорвать эту цепь, чтобы получить альтернативное развитие будущего. На самом деле, нам даже не нужно знать полную цепочку событий. Необходимо достоверно узнать сбудется или нет одно конкретное событие в будущем (которое будет объектом исследования). Если сбудется, то значит, цепь событий привело к тому, чтобы это событие сбылось. Тогда у нас появляется возможность повлиять на ход эксперимента и сделать так, чтобы это событие не сбылось. Получится ли нам это сделать вопрос пока не ясный. И дело не в том, сможем ли мы это сделать (экспериментальная установка должна позволить это сделать), а в том, возможно ли альтернативное развитие реальности.

В первую очередь возникает вопрос — как можно достоверно узнать то, что еще не случилось? Ведь все наши знания о будущем всегда сводятся только к прогнозам, а для подобных экспериментов прогнозы не годятся. Полученные в ходе эксперимента данные должны неопровержимо доказывать то, что должно произойти в будущем, как о уже произошедшем событии. Но на самом деле есть способ получения таких достоверных данных. Если как следует рассмотреть теорию относительности Эйнштейна и квантовую механику, то можно найти такую частицу, которая сможет связать прошлое и будущее в одну линию времени и передать нам необходимую информацию. В качестве такой частицы выступает фотон.

Суть эксперимента сводится к знаменитому опыту с двумя щелями с отложенным выбором, который был предложен в 1980 г. физиком Джоном Уилером. Есть много вариантов реализации такого эксперимента, одно из которых приводилось на Хабре. В качестве примера рассмотрим эксперимент с отложенным выбором, который был предложен Скалли и Дрюлем:

На пути источника фотонов — лазера — ставят светоделитель, в качестве которого выступает полупрозрачное зеркало. Обычно такое зеркало отражает половину падающего на него света, а другая половина проходит насквозь. Но фотоны, будучи в состоянии квантовой неопределенности, попадая на светоделитель будут выбирать оба направления одновременно.

После прохождения светоделителя фотоны попадают в даун-конверторы. Даун-конвертор — это прибор, который получает один фотон на входе и производит два фотона на выходе, каждый с половиной энергии («даун-преобразование») от исходного. Один из двух фотонов (так называемый сигнальный фотон) направляется вдоль исходного пути. Другой фотон, произведённый даун-конвертором (именуемый холостым фотоном), посылается в совершенно другом направлении.

Используя полностью отражающие зеркала, расположенные по бокам, два луча снова собираются вместе и направляются к детекторному экрану. Рассматривая свет в виде волны, как в описании Максвелла, на экране можно видеть интерференционную картину.

В эксперименте можно определить какой путь к экрану выбрал сигнальный фотон, путём наблюдения, который из даун-конверторов испустил холостой фотон-партнёр. Так как есть возможность получить информацию о выборе пути сигнального фотона (даже хотя она является полностью косвенной, поскольку не взаимодействуем ни с одним сигнальным фотоном) — наблюдение за холостым фотоном вызывает предотвращение возникновения интерференционной картины.

Итак. Причем тут опыты с двумя щелями

Дело в том, что холостые фотоны, испускаемые даун-конверторами, могут проходить гораздо большее расстояние, чем их сигнальные фотоны-партнёры. Но какое бы расстояние не прошли холостые фотоны, картина на экране всегда будет совпадать с тем, будут ли холостые фотоны зафиксированы или нет.

Допустим, что расстояние холостого фотона до наблюдателя во много раз превышает, чем расстояние сигнального фотона до экрана. Получается, что картина на экране будет заранее отображать тот факт, будут ли наблюдать за холостым фотоном-партнёром или нет. Если даже решение о наблюдение за холостым фотоном принимает генератор случайных событий.

Расстояние, которое может пройти холостой фотон, никак не влияет на результат, который отображается на экране. Если загнать такой фотон в ловушку и, например, заставить многократно крутиться по кольцу, то можно растянуть данный эксперимент на произвольно долгое время. Не зависимо от продолжительности эксперимента мы будем иметь достоверно установленный факт того, что должно случиться в будущем. Например, если решение о том, будем ли мы «ловить» холостой фотон зависит от подбрасывания монеты, то уже в начале эксперимента мы будем знать, «каким образом упадет монетка». Когда на экране появиться картинка, это будет уже свершившийся факт еще до подбрасывания монеты.

Возникает интересная особенность, которая кажется меняет причинно-следственную связь. Мы можем спросить – каким образом следствие (которое произошло в прошлом) может формировать причину (которое должно произойти в будущем)? А если причина еще не наступала, то каким образом мы можем наблюдать следствие? Чтобы это понять попробуем углубиться в специальную теорию относительности Эйнштейна и разобраться с тем, что происходит на самом деле. Но в этом случае нам придется рассматривать фотон как частицу, чтобы не смешивать квантовую неопределенность с теорией относительности.

Почему именно фотон

Это именно та частица, которая идеально подходит для данного эксперимента. Конечно, квантовой неопределенностью обладают и другие частицы, такие как электроны и даже атомы. Но именно фотон имеет предельную скорость движения в пространстве и для него не существует само понятие времени, поэтому оно может беспрепятственно пересекать временное измерение, связывая прошлое с будущем.

Картина времени

Чтобы представить время, необходимо рассмотреть пространство-время в виде непрерывного блока растянутого во времени. Срезы, формирующие блок, являются моментами настоящего времени для наблюдателя. Каждый срез представляет пространство в один момент времени с его точки зрения. Этот момент включает в себя все точки пространства и все события во вселенной, которые представляются для наблюдателя как происходящее одновременно. Объединяя эти срезы настоящего, расположив одну за другим в том порядке, в котором наблюдатель переживает эти временные слои, мы получим область пространства-времени.

Но в зависимости от скорости движения, срезы настоящего будут делить пространство-время под разными углами. Чем больше скорость движения относительно других объектов, тем больше получается угол среза. Это означает, настоящее время движущегося объекта не совпадает с настоящим временем других объектов, относительно которых оно движется.

По направлению движению, срез настоящего времени объекта смещается в будущее относительно неподвижных объектов. В обратном направлении движения, срез настоящего времени объекта смещается в прошлое относительно неподвижных объектов. Это происходит потому, как свет, летящий на встречу движущегося объекта достигает его раньше, чем свет, догоняющей движущийся объект с противоположный стороны. Максимальная скорость движения в пространстве обеспечивает максимальный угол смещения текущего момента времени. Для скорости света этот угол составляет 45°.

Замедление времени

Как я уже писал, для частицы света (фотона) не существует понятие времени. Попробуем рассмотреть причину этого явления. Согласно специальной теории относительности Эйнштейна по мере увеличения скорости объекта происходит замедление времени. Это связано с тем, что по мере увеличения скорости движущегося объекта для света требуется преодолевать все большее расстояние за единицу времени. Например, при движении автомобиля, свету его фар необходимо преодолевать большее расстояние за единицу времени, чем если бы автомобиль стоял на парковке. Но скорость света является предельной величиной и не может увеличиваться. Поэтому складывание скорости света со скоростью движения автомобиля не приводит к увеличению скорости света, а приводит к замедлению времени, согласно формуле:где r – длительность времени, v – относительная скорость движения объекта.
Для наглядности рассмотрим еще один пример. Возьмем два зеркала и расположим их противоположно одну над другой. Допустим, что луч света будет многократно отражаться между этими двумя зеркалами. Движение луча света будет происходить по вертикальной оси, при каждом отражении отмеряя время как метроном. Теперь начнем двигать наши зеркала по горизонтальной оси. С увеличением скорости движения, траектория движения света будет наклоняться по диагонали, описывая зигзагообразное движение.

Чем больше скорость движения по горизонтали, тем сильнее будет наклонена траектория движения луча. При достижении скорости света рассматриваемая траектория движения будет выпрямлена в одну линию, как если бы мы растянули пружину. То есть свет уже перестанет отражаться между двумя зеркалами и будет двигаться параллельно горизонтальной оси. А значит наш «метроном» перестанет отмерять ход времени.

Поэтому для света не существует измерения времени. Фотон не имеет ни прошлого, ни будущего. Для него есть только текущий момент, в котором оно существует.

Сжатие пространства

Теперь попробуем разобраться с тем, что происходит с пространством на скорости света, в котором пребывают фотоны.

Для примера возьмем некий объект длиной в 1 метр и будем ускорять его до около световой скорости. По мере увеличения скорости объекта мы будем наблюдать релятивистское сокращение длины движущегося объекта, согласно формуле:

где l – это длина, а v – относительная скорость движения объекта.

Под словом «мы будем наблюдать» я имею ввиду неподвижного наблюдателя со стороны. Хотя с точки зрения движущегося объекта, неподвижные наблюдатели так же будут сокращаться в длине, ибо наблюдатели будут с той же скоростью двигаться в противоположном направлении относительно самого объекта. Отметим, что длина объекта является измеряемой величиной, а пространство является точкой отсчета для измерения этой величины. Мы также знаем, что длина объекта имеет фиксированную величину в 1 метр и не может меняться относительно пространства, в котором оно измерено. Значит, наблюдаемое релятивистское сокращение длины говорит о том, что сокращается пространство.

Что произойдет, если объект постепенно ускориться до скорости света? На самом деле ни одна материя не может ускоряться до скорости света. Можно максимально приближаться к этой скорости, но достичь скорости света не возможно. Поэтому с точки зрения наблюдателя, длина движущегося объект будет бесконечно сокращаться, пока не достигнет минимально возможной длины. А с точки зрения движущегося объекта, все относительно неподвижные объекты в пространстве будут бесконечно сжиматься, пока не сократятся до минимально возможной длины. Согласно специальной теории относительности Эйнштейна мы также знаем одну интересную особенность — не зависимо от скорости движения самого объекта, скорость света всегда остается неизменной предельной величиной. Значит, для частицы света всё наше пространство сжато до размеров самого фотона. Причем сжаты все объекты, не зависимо от того двигаются они в пространстве или остаются неподвижными.

Тут можно заметить, что формула релятивистского сокращения длины недвусмысленно дает нам понять, что при скорости света всё пространство будет сжато до нулевого размера. Я же писал о том, что пространство будет сжато размеров самого фотона. Полагаю, оба вывода являются правильными. С точки зрения Стандартной модели фотон является калибровочным бозоном, выполняющую роль переносчика фундаментальных взаимодействий природы, для описания которого требуется калибровочная инвариантность. С точки зрения М-теории, которая на сегодняшний день претендует на звание Единой теории всего, считается, что фотон представляет из себя колебание одномерной струны со свободными концами, которая не имеет размерности в пространстве и может содержать в себе свернутые измерения. Я честно не знаю по каким расчетам сторонники теории суперструн пришли к подобным выводам. Но то, что наши расчеты ведут нас к тем же результатам думаю говорит о том, что мы смотрим в правильном направлении. Расчеты теории суперструн перепроверялись десятилетиями.

Итак. К чему же мы пришли:

С точки зрения наблюдателя, всё пространство фотона свернуто до размеров самого фотона в каждой точке траектории движения.
С точки зрения фотона, траектория движения в пространстве свернуто до размеров самого фотона в каждой точке пространства фотона.

Рассмотрим какие выводы следуют из всего что мы узнали:

Линия текущего времени фотона пересекает линию нашего времени под углом 45°, в следствии которого наше измерение времени для фотона является нелокальным пространственным измерением. Это значит, что если бы мы могли перемещаться в пространстве фотона, то мы бы перемещались от прошлого к будущему или от будущего к прошлому, но эта история была бы составлена из разных точек нашего пространства.
Пространство наблюдателя и пространство фотона непосредственно не взаимодействуют, их связывает движение фотона. При отсутствии движения отсутствуют угловые расхождения в линии текущего времени, и оба пространства сливаются в одну.
Фотон существует в одномерном пространственном измерении, в следствии которого движение фотона наблюдается только в пространственно-временном измерении наблюдателя.
В одномерном пространстве фотона не существует движения, в следствии чего фотон заполняет свое пространство от начальной до конечной точки, в пересечении с нашим простраством дающее начальные и конечные координаты фотона. Данное определение говорит, что в своём пространстве фотон выглядит как вытянутая струна.
Каждая точка пространства фотона содержит проекцию самого фотона во времени и в пространстве. Имеется ввиду, что фотон существует в каждой точке этой струны, представляя разные проекции фотона во времени и в пространстве.
В каждой точке пространства фотона сжата полная траектория его движения в нашем пространстве.
В каждой точке пространства наблюдателя (где может пребывать фотон) сжата полная история и траектория самого фотона. Данный вывод следует из первого и пятого пункта.

Пространство фотона

Давайте попробуем разобраться что из себя представляет пространство фотона. Признаюсь, трудно представить что такое пространство фотона. Разум сцепляется за привычное и пытается провести аналогию с нашим миром. А это приводит к ошибочным выводам. Чтобы представить другое измерение нужно отбросить привычные представления и начать думать по другому.

Итак. Представьте себе лупу, собирающее в фокусе всю картину нашего пространства. Допустим, что мы взяли длинную ленту и расположили фокус лупы на этой ленте. Это есть одна точка в пространстве фотона. Теперь немного передвинем лупу параллельно нашей ленте. Точка фокуса также передвинется по ленте. Это уже другая точка в пространстве фотона. Но чем отличаются эти две точки? В каждой точке есть панорама всего пространства, но проекция выполнена из другой точки нашего пространства. К тому же, пока мы передвигали лупу успело пройти какое то время. Получается, что пространство фотона в чем то похоже на кинопленку, снятую с движущегося автомобиля. Но есть некоторые отличия. Пространство фотона имеет только длину и не имеет ширину, поэтому там фиксируется только одно измерение нашего пространства — от начальной до конечной траектории фотона. Так как в каждой точке записана проекция нашего пространства, то в каждой из них имеется наблюдатель! Да да, ведь в каждой точке фиксируются одновременные события с точки зрения самого фотона. И раз уж начальные и конечные траектории фотона расположены в одной линии времени — это одновременные события для фотона, которые затрагивают его в разных точках своего пространства. В этом основное отличие от аналогии с кинопленкой. В каждой точке пространства фотона получается одинаковая картина из разных точек обзора, и отражающая разные моменты времени.

Что происходит, когда фотон движется? Пробегает волна по всей цепочки пространства фотона, когда пересекается с нашим пространством. Волна затухает когда сталкивается с препятствием и передает ему свою энергию. Возможно пересечение пространства фотона с нашим пространством создает момент импульса элементарной частицы, называемое также спином частицы.

А теперь посмотрим как выглядит фотон в нашем мире. С точки зрения наблюдателя пространство фотона свернуто в размеры самого фотона. По сути это самое свернутое пространство и является самим фотоном, отдаленно напоминающую струну. Струна построенная из симметричных проекций самого себя из разных точек пространства и времени. Соответственно фотон содержит в себе всю информацию о самом себе. В любой точке нашего пространства он “знает” весь путь, и все события прошлого и будущего, касающегося самого фотона. Я считаю, что фотон безусловно может предсказывать свое будущее, нужно только поставить правильный эксперимент.

Выводы

1. Остается масса вопросов, ответы на которых трудно получить без проведения экспериментов. Не смотря на то, что подобные эксперименты с двумя щелями проводились много раз, и с различными модификациями, в интернете очень трудно найти об этом информацию. Даже если удается что-то найти, нигде не приводятся вразумительных объяснений сути происходящего и анализа результатов эксперимента. Большинство описаний не содержит никаких выводов и сводится к тому что, «есть такой парадокс и никто не может его объяснить» или «если вам кажется что вы что то поняли, значит вы ничего не поняли» и т. д. А между тем я считаю, что это перспективное направление исследования.

2. Какую информацию можно передавать из будущего в настоящее? Очевидно, что мы можем передать два возможных значения, когда мы будем или не будем наблюдать за холостыми фотонами. Соответственно, в текущем времени мы будем наблюдать волновую интерференцию или скопление частиц из двух полос. Имея два возможных значение можно использовать бинарное кодирование информации и передавать любую информацию из будущего. Для этого потребуется должным образом автоматизировать этот процесс, с использованием большого количества квантовых ячеек памяти. В этом случае мы сможем получать тексты, фотографии, аудио и видео всего, что нас ожидает в будущем. Также можно будет получать передовые разработки в области программных продуктов и возможно даже телепортировать человека, если заранее отправят инструкцию, как построить телепорт.

3. Можно заметить, что достоверность получаемой информации относиться только к самим фотонам. Из будущего может быть отправлена заведомо ложная информация, ведущая нас в заблуждение. Например, если подбросили монетку, и упала решка, но мы отправили информацию, что упал орел, то мы сами вводим себя в заблуждение. Достоверно можно утверждать только то, что отправленная и полученная информация не противоречат друг другу. Но если мы решим ввести себя в заблуждение, то думаю, со временем сможем узнать, почему мы решили так поступить.
Кроме этого, мы не можем точно определить из какого времени получена информация. Например, если мы хотим узнать что произойдет через 10 лет, то нет гарантии того, что мы отправили ответ гораздо раньше. Т.е. можно сфальсифицировать время отправки данных. Думаю для решения этой проблемы может помощь криптографию с открытыми и закрытыми ключами. Для этого потребуется независимый сервер, занимающийся шифрованием и расшифрованием данных, и хранящий в себе пары открытых-закрытых ключей, сформированных на каждый день. Сервер может по запросу шифровать и расшифровать наши данные. Но пока у нас не будет доступа к ключам, мы не сможем сфальсифицировать время отправки и получения данных.

4. Рассматривать результаты экспериментов только с точки зрения теории относительно было бы не совсем правильным. Хотя бы в силу того, что СТО имеет сильную предопределенность будущего. Не приятно думать, что всё предопределено судьбой, хочется верить, что у каждого из нас есть выбор. А если есть выбор, значит должны быть альтернативные ветки реальности. Но что будет, если мы решим действовать по другому, вопреки тому, что отображается на экране? Возникнет новая петля, где мы тоже решим действовать по другому, и это приведет к возникновению бесконечного количества новых петель с противоположными решениям? Но если есть бесконечное количество петель, то мы изначально должны были видеть на экране смесь интерференций и двух полос. А значит, мы изначально не могли бы определиться с противоположным выбором, что снова приводит нас к парадоксу… Я склоняюсь к мысли, что если существуют альтернативные реальности, то на экране будет отображаться только один вариант из двух возможных, не зависимо от того, сделаем мы такой выбор или нет. Если мы сделаем другой выбор, мы создадим новую ветку, где изначально на экране будет показан уже другой вариант из двух возможных. Возможность сделать другой выбор будет означать о существовании альтернативной реальности.

5. Существует вероятность того, что как только экспериментальная установка будет включена, будущее окажется предопределенным. Возникает такой парадокс, что установка сама предопределяет будущее. Сможем ли мы разорвать это кольцо предопределенность, ведь у каждого есть свобода выбора? Или же наша «свобода выбора» будет подчинена хитрым алгоритмам предопределенности, и все наши попытки что то изменить, в конце концов сложатся в цепь событий, которые приведут нас к данной предопределенности? Например, если мы знаем номер выигрышной лотереи, то у нас есть шанс найти этот билет и получить выигрыш. Но если мы также знаем имя победителя, то мы уже не сможем ничего изменить. Может даже кто то другой должен был выиграть лотерею, но мы определили имя победителя и создали цепь событий, которая привела к тому, что предсказанный человек выиграет эту лотерею. Трудно ответить на эти вопросы без проведения экспериментальных опытов. Но если такое имеет место, то единственная возможность избежать предопределенности видеться в том, чтобы не пользоваться этой установкой и не заглядывать в будущее.

Записывая эти выводы, мне вспоминаются события фильма «Час расплаты». Поражает то, насколько точно совпадают детали фильма с нашими расчетами и выводами. Ведь мы не стремились получит именно такие результаты, а просто хотели разобраться с происходящим и следовали формулам теории относительности Эйнштейна. И всё же, если есть такой уровень совпадения, то видимо, мы не одиноки в своих расчетах. Возможно, подобные выводы уже были сделаны десятки лет назад…

habr.com

КАК СОЗДАТЬ МАШИНУ ВРЕМЕНИ?

Сложно, но возможно
Пол Дэйвис

Многие годы путешествия во времени не вписывались в рамки серьезной науки. Тем не менее эта тема стала чем — то вроде побочного занятия для физиков-теоретиков. Размышления о путешествиях во времени приводят к довольно забавным и в то же время весьма глубокомысленным выводам. Например, сущность единой теории физики, основанной на понимании связи между причиной и следствием, придется серьезно пересмотреть, если свободное перемещение во времени хотя бы в принципе возможно.

Наиболее полное понятие о времени дает нам теория относительности Эйнштейна. До ее возникновения время считалось универсальным и абсолютным, одинаковым для каждого на- блюдателя независимо от его физического состояния. В своей специальной теории относительности Эйнштейн выдвинул предположение, что значение интервала времени, измеряемого между двумя событиями, зависит от того, каким образом движется наблюдатель. Иными словами, два наблюдателя, движущихся по-разному, отметят различную продолжительность интервалов между одними и теми же двумя событиями.

Подобные явления часто называют «парадоксом близнецов».

Сдвиг во времени

Эффект растяжения времени возникает всякий раз, когда один наблюдатель движется относительно другого. В повседневной жизни мы не замечаем искажений времени, поскольку они проявляются лишь при околосветовых скоростях. Даже скорость самолетов настолько мала, что растяжение времени за обычный авиаперелет составляет лишь несколько наносекунд. Что и говорить, масштабы далеко не уэллсовские. Тем не менее атомные часы достаточно точны, чтобы зарегистрировать этот временной сдвиг и доказать, что время при движении растягивается. Итак, путешествие в будущее, пусть даже в очень близкое будущее, — подтвержденный факт.

Чтобы пронаблюдать действительно заметные искажения времени, нам придется заглянуть за пределы повседневного опыта. В больших ускорителях элементарные частицы могут быть разогнаны до скоростей, близких к скорости света. Некоторые из частиц, такие как мюоны, обладают «встроенными часами», ибо имеют определенный период полураспада. Наблюдения показывают, что в соответствии с теорией Эйнштейна мюоны, движущиеся в ускорителе с высокой скоростью, распадаются медленнее. Для неподвижного наблюдателя заметные временные искажения испытывают и частицы космических лучей. Скорость движения этих частиц настолько близка к скорости света, что с их «точки зрения» они пересекают галактику за считанные минуты, хотя в земной системе отсчета это занимает десятки тысяч лет. Если бы не проявлялось растяжение времени, подобные частицы никогда не достигли бы Земли.

Скорость — один из способов перенестись в будущее. Другой способ — гравитация. В общей теории относительности Эйнштейн показал, что гравитация замедляет ход времени. Часы на крыше идут немного быстрее, чем часы в подвале, которые находятся ближе к центру Земли и поэтому сильнее испытывают влияние ее поля тяготения. Аналогично часы в космосе идут быстрее, чем на Земле. Наблюдаемые отклонения очень незначительны, однако они были зафиксированы высокоточными часами. Эти искажения времени были учтены при создании Глобальной системы позиционирования (GPS), иначе моряки, таксисты и крылатые ракеты постоянно сбивались бы с курса.

Гравитация нейтронных звезд настолько велика, что время на их поверхности замедляется примерно на 30% по сравнению со временем на Земле. События, происходящие на Земле и наблюдаемые с одной из таких звезд, будут похожи на ускоренное видео. Черные дыры представляют предельный вариант искажения времени: на их поверхности время неподвижно застыло для внешнего наблюдателя. Это значит, что за то короткое время, которое наблюдатель затратит на падение на поверхность черной дыры, во всей остальной Вселенной пройдет целая вечность. Поэтому для стороннего наблюдателя область внутри черной дыры находится за пределами конца времен. Если бы некий космонавт сумел приблизиться к черной дыре на малое расстояние, а затем вернуться живым и невредимым, — несомненно, фантастичный и к тому же безрассудный проект, — то он смог бы оказаться в далеком будущем.

Голова идет кругом

До сих пор речь шла о перемещении в будущее. А как насчет путешествия в прошлое? Здесь все гораздо сложнее. В 1948 г. Курт Гедель (Kurt Gaedel) нашел решение для составленных Эйнштейном уравнений гравитационного поля, описывающих вращающуюся Вселенную. Путешествуя в пространстве такой Вселенной, космонавт может достичь своего прошлого. Это происходит вследствие воздействия поля тяготения на электромагнитные волны. В такой Вселенной свет (и, соответственно, причинно-следственная связь между объектами) будет вовлечен во вращательное движение, что позволит материальным объектам описывать траектории, замкнутые не только в пространстве, но и во времени. Пожав плечами, решение Геделя отложили в сторону как математический парадокс — в конце концов, нет свидетельств того, что вся наша Вселенная вращается. Тем не менее полученный Геделем результат показал, что теория относительности не исключает перемещения назад во времени. Более того, сам Эйнштейн был озадачен этим фактом.

Самой большой проблемой при создании туннельной машины времени
является построение пространственно-временного туннеля

А наиболее правдоподобный сценарий машины времени появился в середине 80-х гг. прошлого века. Он основан на концепции пространственно-временного туннеля.

В научной фантастике пространственно-временные туннели часто называются звездными вратами; они представляют кратчайший путь между двумя далеко разнесенными в пространстве точками. Войдя в гипотетический пространственно-временной туннель, вы можете через несколько мгновений выйти из него на другом конце галактики. Звездные врата действительно вписываются в общую теорию относительности, согласно которой тяготение искажает не только время, но и пространство. Эта теория позволяет провести аналогию с объездной дорогой и туннелем, соединяющими две точки пространства. Математики называют такое пространство многосвязанным. Так же как туннель сквозь горный хребет обычно короче объездной дороги, так и пространственно-временной туннель может быть короче пути в обычном пространстве.

Фантастический пространственно-временной туннель описан в романе Карла Сагана «Контакт», вышедшем в свет в 1985 г. Вдохновленный Саганом, Кип С. Торн (Kip S. Thorne) и его сотрудники из Калифорнийского технологического института решили выяснить, не противоречит ли идея звездных врат законам современной физики. Отправной точкой их исследований стало предположение о том, что пространственно-временной туннель должен быть схож с черной дырой, являясь телом с чудовищной силой тяготения. Однако в отличие от черной дыры, которая предлагает безвозвратно отправиться в никуда, звездные врата должны иметь не только вход, но и выход.

В петле

Чтобы пространственно-временной туннель был проходимым, он должен содержать, говоря словами Торна, экзотическую материю. Это должно быть нечто, создающее антигравитационное поле и тем самым препятствующее превращению массивной системы в черную дыру под действием собственной гигантской массы. Источником антигравитации, или гравитационного отталкивания, может стать отрицательная энергия. Как известно, отрицательные энергетические состояния присущи некоторым квантовым системам. Это наводит на мысль, что существование торновской экзотической материи не противоречит законам физики. Тем не менее пока неизвестно, удастся ли создать достаточное количество антигравитационного вещества для стабилизации туннеля.

Вскоре Торн и его коллеги осознали, что в случае создания стабильного пространственно-временного туннеля он может быть использован как машина времени: пройдя через такой туннель, можно будет оказаться не только в другой точке Вселенной, но и в другой точке времени — в прошлом или в будущем.

Чтобы приспособить туннель для путешествий во времени, необходимо один из его входов отбуксировать на достаточно близкое расстояние к поверхности нейтронной звезды. Тяготение звезды замедлит время вблизи этого входа в туннель, поэтому разница во времени между двумя входами будет накапливаться. Если затем поместить оба входа в соответствующем месте пространства, разница во времени между ними останется зафиксированной.

Самой большой проблемой при создании туннельной машины времени является построение пространственно-временного туннеля. Возможно, наше пространство пронизано такими туннелями еще со времени Большого взрыва. В таком случае высокоразвитая цивилизация могла бы воспользоваться одним из них. Пространственно-временные туннели могут также возникать в микроскопических масштабах и иметь размеры порядка атомного ядра. В принципе такой туннель может быть стабилизирован энергетическим импульсом и затем как-нибудь растянут до приемлемых размеров.

СИСТЕМА	ХАРАКТЕРИСТИКИ	НАКАПЛИВАЕМЫЙ ВРЕМЕННОЙ СДВИГ
Авиаперелет	скорость 920 км/ч в течение 8 часов	10 наносекунд (относительно инерциальной системы отсчета)
Рейс атомной подводной лодки	глубина 300 м в течение 6 месяцев	500 наносекунд (относительно уровня моря)
Нейтрон космического луча	10¹⁸ электрон-вольт	Среднее время жизни увеличивается с 15 минут до 30 тыс. лет
Нейтронная звезда	красное смещение составляет 0,2	Временные интервалы увеличиваются на 20 % (относительно открытого космоса

Запрещено цензурой!

Допустим, что инженерные трудности преодолимы. Тогда создание машины времени открывает ящик Пандоры, содержащий массу причинных парадоксов. Представьте себе путешественника, который отправляется в прошлое и убивает свою мать, которая в тот момент была еще маленькой девочкой. Бессмыслица, не правда ли? Если девочка погибает, то она не может стать матерью нашего путешественника. Но если он никогда не был рожден, то как он попал в прошлое и убил свою мать?

Парадоксы такого рода возникают всякий раз, когда путешественник пытается внести в свое прошлое заведомо невозможные изменения. Однако это не мешает кому-нибудь быть частью своего прошлого. Предположим, что, попав в прошлое, путешественник спасает юную леди от убийства, а она затем становится его матерью. Причинная петля в этом случае является самосогласованной и не выглядит парадоксальной. Таким образом, причинная согласованность может накладывать ограничения на действия путешественника во времени и вместе с тем не исключает путешествия во времени как таковые.

Неестественные последствия путешествий во времени заставили некоторых фантастов напрочь отказаться от этой идеи. Стефан Хокинг (Stephen W. Hawking) из Кембриджского университета выдвинул «гипотезу защиты хронологии», которая запрещает существование причинных петель. Поскольку теория относительности, как известно, допускает путешествия в прошлое, то для защиты хронологии должен существовать какой-либо фактор, запрещающий такие путешествия. Что может стать таким фактором? Возможно, на помощь придут квантовые процессы. Существование машины времени позволит частицам попадать в свое собственное прошлое. Вычисления показали, что возникающая в результате этого цепная реакция породит расходящуюся энергетическую волну, которая разрушит туннель.

Защита хронологии все еще остается гипотезой, поэтому путешествия во времени пока не могут считаться невозможными. Вероятно, окончательное решение этой проблемы будет возможно в случае успешного обобщения квантовой механики и теории тяготения с использованием теории струн и ее дополнений (так называемой М-теории). Вполне возможно, что ускорители элементарных частиц следующего поколения будут способны создавать субатомарные пространственно-временные туннели, стабильности которых будет достаточно для совершения ближайшими частицами стремительных временных петель. Это будет лишь отголосок уэллсовского видения машины времени, который, впрочем, навсегда изменит нашу картину физической реальности.

Источник

: http://www.sciam.ru/2003/1/puteshestvie.shtml

cosmos.mirtesen.ru

Машина времени – миф или уже реальность?

Сможем ли мы когда-нибудь построить машину времени?

Наверное, нет другой такой захватывающей темы в мире, как путешествие во времени. На протяжении веков человечество не только интересовалось его значением и т.п., но и мечтало о машине времени. В результате многие известные писатели-фантасты создали невероятно интересные романы и рассказы о путешествиях во времени, которые стали настоящими бестселлерами.

Но сможем ли мы когда-нибудь создать машину времени и отправиться в будущее или в прошлое? Возможно ли это в принципе, или все это плод нашего с вами воображения и мечты ученых и фантастов? Вы не поверите, но уже сегодня мы знаем, как построить машину времени. Так что теперь это вопрос времени – когда мы все-таки создадим реальную машину времени и отправимся в далекое будущее.

В сентябре 2015 года космонавт Геннадий Падалка вернулся на Землю из своего последнего, шестого полета в космос. В этот день он побил мировой рекорд времени, проведенного человеком за пределами земной атмосферы. Этот космонавт находился в космосе в общей сложности 879 дней. Это 2,5 года на орбите! За это время, проведенное на орбите Земли на огромной скорости, космонавт Геннадий Падалка стал настоящим путешественником во времени, в очередной раз испытав теорию общей относительности Эйнштейна в действии.

Когда Падалка в последний раз вернулся на Землю, он, по сути, оказался в будущем. Правда, он оказался в будущем всего на 1/44 секунды. Именно настолько быстрее шло для него время за все 879 дней, проведенных на орбите Земли, по сравнению со временем для всех нас, находящихся все это время на Земле. То есть в буквальном смысле космонавт Геннадий Падалка во время всех своих полетов путешествовал во времени… в будущее.

В результате наш российский космонавт оказался на долю секунды моложе всех тех, кто оставался все это время на Земле. Как видите, подобное путешествие во времени оказалось очень простым и не было связано с использованием заряженного плутония на автомобиле DeLorean, который стал знаменитым после выхода трилогии фильма «Назад в будущее».

Секрет путешествия Геннадия во времени – большая скорость на орбите Земли, где время течет быстрее. По сути, если бы у нашего космонавта была возможность двигаться в космосе все 879 дней со скоростью света, он, приземлившись на Землю, оказался бы в будущем в буквальном смысле, поскольку за этот период на Земле прошли бы многие годы.

То есть согласно теории относительности Эйнштейна, чем выше ваша скорость движения, тем медленней течет для вас время. Соответственно, если вы будете двигаться на околосветной скорости, для вас замедлится не только время, но и все физические процессы в организме. И вернувшись на Землю, вы обнаружите, что в ваше отсутствие время на Земле намного ушло вперед, а ваши ровесники заметно постарели.

В результате еще со времен открытия Эйнштейна, который определил, что время в нашей Вселенной относительно (то есть для каждого из нас время течет по-разному), человечество, по сути, узнало главный «ингредиент» путешествия в будущее. Речь идет о скорости. Так что если вы хотите в буквальном смысле отправиться в будущее прямо сегодня, осталось решить, как разогнаться до околосветной скорости.

Как можно путешествовать во времени с научной точки зрения?

До 20-го века считалось, что время неизменно и что для каждого из нас оно течет одинаково, то есть что оно абсолютно во всей Вселенной. Соответственно, было принято считать, что путешествовать во времени невозможно. В 1680-е годы Исаак Ньютон начал задумываться о природе времени, установив, что время течет независимо от внешних сил и вашего местоположения. В результате на долгие годы научное сообщество взяло за основу все учения Ньютона о движении тел и течении времени.

Но спустя два столетия научный мир ожидал переворот в знаниях.

В 1905-м году молодой ученый Альберт Эйнштейн разработал специальную теорию относительности, используя в качестве основы свою теорию общей относительности. Эйнштейн определил многие новые понятия, связанные со временем.

Он установил, что время во Вселенной эластично и зависит от скорости, замедления или ускорения в зависимости от того, насколько быстро перемещается объект или человек.

В 1971 году был проведен эксперимент, который подтвердил, что время для нас на Земле течет медленнее, чем для тех, кто движется над ней с большей скоростью. Причем чем выше над Землей мы движемся с большей скоростью, тем быстрее для нас течет время.

Во время этого эксперимента ученые отправили в полет четыре прибора с атомными часами (цезиевые атомные часы). Эти часы облетели вокруг Земли. Далее показания часов были сравнены с такими же часами, которые в этот момент находились на Земле. В результате эксперимента была подтверждена теория Эйнштейна о том, что время для объектов или людей, летящих на скорости над Землей, течет быстрее. Так, в результате сравнения показаний часов выяснилось, что часы, облетевшие вокруг Земли, ушли на наносекунды вперед по сравнению с часами, находящимися на Земле во время эксперимента.

Кстати, в ваших смартфонах есть одна интересная технология, которая также подтверждает теорию Эйнштейна.

«БЕЗ ОБЩЕЙ ТЕОРИИ ОТНОСИТЕЛЬНОСТИ ЭЙНШТЕЙНА

НАША СИСТЕМА GPS/ГЛОНАСС НЕ БУДЕТ РАБОТАТЬ».

Речь идет о встроенном в наши телефоны спутниковом навигаторе (GPS, или ГЛОНАСС-системе), который с помощью спутников, находящихся на орбите Земли, получает сигнал о местонахождении на местности нашего смартфона.

Ведь из-за того, что спутники на орбите движутся на большой скорости и далеко находятся от Земли, получается, что для них время движется быстрее, чем для нашего смартфона, находящегося на Земле. В результате периодически необходимо синхронизировать время навигационного оборудования на Земле и в электронике, используемой на спутниках. Иначе спутники бы неправильно определяли наше местоположение.

Кстати, помимо того, что время для каждого из нас относительно, Эйнштейн вычислил точную скорость света, которая составляет 300 000 000 метров в секунду. Также Эйнштейн установил, что это предел скорости во Вселенной. То есть согласно теории Эйнштейна ничто в мире не может двигаться быстрее скорости света.

Последней идеей великого ученого-мыслителя было то, что гравитация также замедляет время. Эйнштейн установил, что время бежит быстрее там, где слабее сила тяжести. Например, на Земле, на Солнце и Юпитере время течет медленнее, чем в открытом космосе, поскольку эти планеты имеют большую силу тяжести (гравитацию), которая влияет на ход времени. Соответственно, на ход времени, как видите, влияет не только скорость движения объекта в пространстве, но и сила гравитации.

Например, время на вершине Эвереста течет быстрее, чем время у его подножья. Если вы возьмете атомные часы, одни из которых разместите наверху горы, а другие оставите лежать у подножья, то ровно через сутки часы, находящиеся на вершине, уйдут на наносекунды вперед. То есть, по сути, часы на горе Эверест совершат путешествие в будущее. Правда, на ничтожно малое время. Это возможно за счет того, что сила гравитации наверху горы будет слабее, чем у подножья.

Машина времени субатомного мира — Уже реальность

Но почему российский космонавт оказался в будущем всего на 1/44 секунды? Все дело в том, что он двигался на орбите Земли 879 дней на скорости 27 000 км/час. Как видите, по сравнению со скоростью света, на которой время останавливается, скорость на околоземной орбите ничтожно мала, чтобы в буквальном смысле отправить космонавта на сотни лет в будущее. Фактически космонавт совершил прыжок в будущее на ничтожно малое время.

Теперь давайте посмотрим, что же произойдет, если мы создадим космический корабль, который сможет лететь быстрее, чем геостационарные объекты, которые сегодня двигаются по орбите Земли. Нет, как видите, мы не имеем в виду коммерческий авиалайнер, способный лететь на скорости 1000 км/час, или ракету, летящую к МКС на скорости 40 000 км/час. Давайте подумаем об объекте, который бы смог разогнаться почти до скорости света, составляющей почти 300 000 км в секунду.

Думаете, такое невозможно в нашей природе? Оказывается, нет. Конечно, говорить о каком-то большом объекте, который можно разогнать до околосветной скорости, еще очень и очень рано. Но мы научились разгонять до скорости света субатомные частицы, в буквальном смысле отправляя их в далекое будущее. Речь идет о самом высокотехнологичном проекте ученых из многих стран мира за всю историю человечества – большом адронном коллайдере, который умеет разгонять субатомные частицы почти до скорости света.

Вы не поверите, но этот ускоритель частиц способен разгонять протоны до 99,999999% скорости света. На этой скорости относительное время движется примерно в 6 900 раз медленнее по сравнению с их стационарными наблюдателями.

«БОЛЬШОЙ АДРОННЫЙ КОЛЛАЙДЕР … РЕГУЛЯРНО ОТПРАВЛЯЕТ

СУБАТОМНЫЕ ЧАСТИЦЫ В БУДУЩЕЕ».

Итак, да, мы научились отправлять атомы в будущее. Причем ученые делают это уже в течение последнего десятилетия вполне успешно. Но отправить человека в будущее – это другое дело.

Но самое интересное, что с учетом того, что ученые научились регулярно перемещать частицы со скоростью света, концептуально отправить человека путешествовать в будущее возможно. Дело в том, что путешествие человека в будущее реально возможно и не запрещено ни одним законом физики.

По сути, для того чтобы, например, отправить человека в 3018 год, сегодня достаточно посадить его в космический корабль и разогнать челнок до 99,995 процентов скорости света.

Предположим, что такой корабль создан. Итак, представьте, что вы садитесь в подобный суперкорабль, который отправляется на планету, находящуюся на расстоянии 500 световых лет от нас (например, на недавно обнаруженную планету, похожую на Землю, Kepler 186f, которая находится от нас на расстоянии 500 световых лет). Для тех, кто не знает или не помнит, напомним, что 500 световых лет – это расстояние, которое преодолеет свет за 500 лет своего путешествия. Зная скорость света, можете посчитать, какое это невероятное расстояние, на котором космическому телескопу Kepler удалось обнаружить планету, по характеристикам напоминающую Землю.

Итак, теперь давайте представим, что вы сели в космический корабль, который летит на планету Kepler 186f. Далее ваш корабль разгоняется до скорости света и летит в течение 500 лет, двигаясь почти со скоростью света. Подлетев к планете, ваш корабль разворачивается и летит обратно к Земле в течение еще 500 лет на той же околосветной скорости.

В итоге на все путешествие у вас уйдет 1000 лет. Когда корабль вернется на Землю, будет уже 3018 год.

Но постойте, как же вы сможете выжить в этом космическом корабле в течение 1000 лет? Ведь люди не могут жить так долго?

Вот тут на помощь и приходит теория относительности Эйнштейна. Все дело в том, что, когда вы будете двигаться 500 лет (по земным меркам) в сторону дальней родственницы Земли со скоростью света, время для вас будет течь медленнее, чем для всех жителей планеты.

Так, при движении на околосветной скорости ваши часы на корабле и все ваши процессы в организме замедлятся. Например, ваши часы на космическом корабле будут тикать на 1/100 от скорости хода часов на Земле. То есть, преодолев расстояние 500 световых лет и столько же обратно, вы состаритесь только на 10 лет, тогда как на Земле за время вашего путешествия пройдет 1000 лет.

Но это лишь теория и наши с вами фантазии. Да, как видите, теоретически путешествие во времени возможно. Оно реально. К сожалению, между теорией и реальностью всегда существует огромная пропасть. Ведь построить сегодня космический корабль, который смог бы разгоняться почти до скорости света, мы не можем. Так как же мы преодолеем проблемы по созданию машины времени?

Скоро ли человечество сможет построить корабль, способный двигаться со скоростью света?

Как видите, для того чтобы отравиться в будущее, нам нужен космический корабль, который может разгоняться до околосветной скорости. Правда, осуществить это очень тяжело. Ведь существуют огромные инженерные препятствия. Во-первых, сегодня человечество еще далеко от того, чтобы построить подобный космический корабль, способный перемещаться со скоростью света.

Дело в том, что сегодня самым быстрым космическим кораблем, когда-либо созданным человечеством, является солнечный зонд «Parker», который в скором времени будет запущен в космос. Этот космический зонд сможет разгоняться максимально до скорости 450 000 миль в час (724204,8 км/час). Да, это будет самый быстрый объект, созданный человеком за всю свою историю. Но по сравнению со скоростью света эта скорость ничтожно мала. Например, с такой скоростью вы смогли бы из Филадельфии попасть в Вашингтон всего за 1 секунду. Но за это время свет преодолеет это же расстояние 8 раз.

А теперь представьте, сколько нужно энергии, чтобы ускорить космический корабль до скорости света. Какое же тогда топливо лучше всего использовать для получения невероятной энергии, которая бы смогла разогнать корабль до околосветной скорости?

Некоторые ученые и астрофизики предлагают использовать для такого космического корабля высокоэффективное антиматериальное топливо (топливо на основе антиматерии). Кстати, многие ученые мира считают, что такое топливо действительно может быть потенциально неоценимым в межзвездных путешествиях.

Но помимо топлива существует еще большая проблема для межзвездных путешествий. Речь идет о безопасности людей, которые отправятся в путешествие на скорости света. Ведь такой космический корабль должен будет нести достаточное количество предметов снабжения для членов экипажа, отправившегося в межзвездное путешествие (еда, вода, медикаменты и т.д.). Но чтобы обеспечить длительное путешествие в космосе, корабль должен быть достаточно большим. В результате чем больше будет корабль, тем больше ему будет необходимо энергии для разгона до скорости света.

В том числе при разгоне до скорости света нужно учитывать, что ускорение должно быть плавным, поскольку иначе люди, находящиеся на космическом корабле, получат при разгоне слишком большую перегрузку, что опасно для жизни.

Но тогда, чтобы разогнать корабль до околосветной скорости, понадобится слишком много времени. Ведь, по сути, корабль можно будет медленно ускорять, прибавляя немного скорость так, чтобы перегрузка, длительно испытываемая экипажем корабля, не превышала 1g (обычно, находясь на Земле, мы и испытываем эту перегрузку).

Таким образом, для того чтобы разогнаться до скорости света, может понадобиться слишком длительный период, что значительно увеличит время путешествия. А это в итоге минимизирует возможное время путешествия в будущее.

Например, используя наш пример в путешествии на расстояние 500 световых лет при плавном ускорении, в результате которого перегрузка не будет превышать 1g, наш полет займет по часам на космическом корабле не 10 лет, а уже 24 года. Но тем не менее при движении на околосветной скорости на расстояние 500 световых лет и обратно вы все равно сможете попасть в 3018 год.

К сожалению, для создания такого невероятного транспортного космического средства с подобными спецификациями человечеству понадобится еще много времени, ресурсов и, конечно, очень и очень много денег. Но то же самое можно сказать и о других масштабных амбициозных проектах, которые еще несколько десятилетий назад казались невозможными. Мы имеем в виду проект по обнаружению гравитационных волн и большой коллайдер Хадера. Сегодня эти проекты уже реальность и никого не удивляют.

Так что кто его знает, что нас ждет в ближайшие десятилетия. Ведь вполне возможно, следующим научным мегапроектом как раз и станет создание машины времени (космического корабля, способного разогнаться до скорости света).

Возможно ли путешествовать назад в прошлое?

Но в описанной нами машине времени, которая может когда-нибудь стать реальностью, путешествие в будущее идет в реальном времени. То есть если вы сядете в космический корабль сегодня и разгонитесь до скорости света, время ваших часов и часов людей на Земле будет идти в реальности. Единственным различием будет то, что ваши часы во время путешествия замедлятся.

В результате космический корабль, представляющий машину времени, по сути, перебрасывает вас в будущее в реальном времени, но никак не в обратном. То есть на таком космическом корабле вы не сможете отправиться в прошлое. Но возможно ли хотя бы теоретически путешествовать во времени в прошлое?

Некоторые ученые считают (не все, например, Хокинг доказывал, что путешествовать в прошлое невозможно), что путешествие в прошлое также возможно. Но для этого нужно найти место, где можно обойти законы физики.

Самое интересное, что такие места во Вселенной могут быть.

Например, чисто теоретически путешествие в прошлое возможно через червоточину (кротовая норма в пространстве-времени), через которую можно попасть в прошлое.

Проблема в другом – найти в космосе подобное место, где существует кротовая нора, соединяющая разлом в пространстве-времени. К сожалению, в большинстве случае такие норы исчезают через наносекунды после своего появления.

Между тем согласно теории относительности Эйнштейна подобные кротовые норы реальны. Дело в том, что такие червоточины могут образовываться в качестве туннелей, пересекающих через изогнутое пространство-время. Теоретические через такие норы можно послать луч света в определенную точку пространства. Соответственно, теоретически луч света можно отправить в прошлое.

Фантастика? Нисколько. Посмотрите на небо в ночное время и вы увидите свет тысяч звезд, который дошел до ваших глаз только сегодня, несмотря на то что многие звезды перестали существовать еще миллиарды лет назад. Все дело в том, что эти звезды находятся на огромном от нас расстоянии, а также, учитывая, что наша Вселенная постоянно расширяется, получается, что свет многих звезд пришел к нам из прошлого.

Таким образом, как видите, теоретически отправить в будущее кого-то намного реальней, чем в прошлое. Поэтому в будущем, скорее всего, ученые в первую очередь будут готовы отправить кого-либо в будущее, а не в прошлое. К сожалению, в ближайшей перспективе это не произойдет. Ведь человечеству для этого будет необходимо еще придумать супертопливо, способное разогнать корабль до околосветной скорости.

Тем не менее, как видите, путешествие в будущее реально и возможно. Но для этого нужно огромное финансирование. По мнению многих ученых, если бы сегодня многие государства объединились и профинансировали проект по созданию космического корабля, способного двигаться со скоростью света, то уже через 20 лет подобный корабль стал бы реальностью.

Ну, а пока, чтобы насладиться эффектом машины времени, нам остается только пересматривать известные киноленты о путешествиях во времени, а также перечитывать различные популярные фантастические книги.

Причем многие фильмы реально показывают, как может выглядеть космическое путешествие во времени. Например, посмотрите старый оригинальный фильм «Планета обезьян», где космонавты думали, что попали на другую планету, похожую на Землю, которой вместо людей управляют обезьяны.

Но на самом деле космонавты прибыли на ту же планету Земля в будущем, где по каким-то причинам власть на планете захватили обезьяны. По сути, в этом фильме космонавты прибыли в будущее планеты Земля, поскольку их путешествие в космосе осуществлялось на скорости света. Этот фильм точно отображает специальную теорию относительности Эйнштейна и показывает, как человек может отправиться в будущее.

www.1gai.ru

Возможно ли в принципе создание машины времени? — Люди Роста

Перемещение в будущее возможно точно, например, 74-й российский космонавт Сергей Авдеев за 747 суток в космосе переместился в будущее на примерно 0,02 секунды. Но именно «путешествия» и именно на некой машине — это открытый теоретический вопрос. Обеих теорий относительности, как говорил, один известные персонаж: «Маловато будет!»

Были сделаны попытки найти физические законы прямо запрещающие путешествия во времени. Спровоцировал эти поиски сам Хокинг, предложив «гипотезу о защите хронологии». Но к настоящему момент никому, включая его самого, пока не удалось доказать эту невозможность.

Допустим, путешествия во времени возможны. В таком случае создание именно машины времени похоже не возможно до тех пор, пока не будет теоретически и практически разработана так называемая «теория всего» и физика кротовых нор. Предположительная реализация такой машины должна быть связана с кротовыми норами, сигнулярностью, горизонтом событий. Также есть проблемы с обратимостью кротовых нор: не понятно, можно ли будет вернуться обратно из прошлого. А если вдруг нельзя, то можно ли считать это прошлым, а не альтернативным будущим?

Даже если теория будет хорошо разработана и дойдёт дело до экспериментов, и удастся отправить в прошлое и обратно, например, какой-нибудь электрон или атом, то до путешествия человека будет оставаться еще очень и очень далеко. Например, что будет с живым человеком при прохождении горизонта событий; можно ли в кабине машины времени устроить некий «пузырь» в котором люди чувствовали бы себя нормально — это вопросы, которые пока являются уделом научной фантастики.

Стивен Хокинг заявил, что путешествие в будущее возможно.

По его мнению, нет никаких теоретических препятствий для того, чтобы человек мог побывать в будущем. Для этого, правда, необходимо создать сверхскоростной космический аппарат, способный достигать 98% от скорости света, считает ученый.

«С момента старта с Земли такому кораблю потребуется 6 лет, чтобы развить подобную скорость. В результате в нем изменится течение времени – для людей на борту аппарата оно замедлится: за время прожитых ими одних суток на Земле пройдет целый год», — отметил ученый.

Он добавил, что создание подобного корабля вскоре встанет в повестку дня человечества, так как необходимо будет выходить за пределы нашей Солнечной системы для сохранения человеческой цивилизации.

«Однако путешествовать вспять — в прошлое — невозможно», — подчеркнул Хокинг.

Он отметил, что теория, согласно которой во времени существуют «дыры», через которые «можно попасть в прошлое, противоречит основам науки»

ludirosta.ru

Машина времени будет создана через 10 лет!

57-летний физик Рональд Маллет работает в университете штата Коннектикут. Долгие годы он бился над созданием «машины времени», и наконец в сентябре работа была вчерне завершена — он вместе с коллегой направил свой проект-заявку в Национальный научный фонд США. В январе 2003 года он готовится приступить к первым лабораторным испытаниям.

Как работает машина времени профессора Маллета?

Проект основан на теории относительности Эйнштейна. Маллет собирается построить «круговой лазер» — устройство, в котором вращающийся по кругу световой луч будет проходить сквозь фотонный кристалл. Тот исказит траекторию света и «затормозит» луч, изменив скорость света. Ожидается, что луч искривит пространство-время внутри круга, превратив его в спираль. Произойдет что-то похожее на то, как если бы мы ложкой мешали содержимое кастрюли — в ней образуется «воронка», в которой «перемешанное» пространство-время станет вращаться слоями. В эту «воронку» запустят нейтрон — элементарную частицу материи. Если его спин — аналог направления вращения вокруг своей оси — изменится, это будет следствием воздействия искривленного пространства-времени. И нейтрон совершит ничтожное по размерам, но реальное путешествие во времени.

— Вы заявили, что если эксперимент удастся, то построить «машину времени» для человека — проблема чисто инженерная. И сколько на это понадобится времени?

— Если в лаборатории мы добьемся успеха, то проблему путешествий во времени человека можно решить за десять лет.

— А как быть с описанным фантастами «дедушкиным парадоксом», если путешественник в прошлое, допустим, убьет собственного предка, уничтожив в результате и себя?

— Квантовая физика допускает существование бесконечного числа параллельных миров. Есть теория, что, решая утром, какой свитер надеть — белый или черный, — вы, остановившись на белом, «расщепите» мир и будете жить в том, в котором вы в белом свитере. Но будет существовать и тот, в котором вы отдали предпочтение черному. Это означает, что, оказавшись в прошлом, вы сможете что-то изменить в нем, но это будет не то прошлое, в котором вы родились, а «параллельное», для которого «дедушкин парадокс» не опасен. Вернетесь вы в свой неизмененный мир.

— А куда вы сами хотите отправиться: в прошлое или будущее?

— В прошлое. Я был 10-летним мальчиком, когда от сердечного приступа умер мой отец. Ему было всего 33. Я был в жуткой депрессии, стал много читать, и мне попался роман Уэллса «Машина времени». Мне безумно захотелось построить «машину времени», чтобы вернуться в прошлое и спасти ему жизнь. Те переживания были столь сильны, что я решил стал физиком — чтобы сделать «машину времени»…

Но, видимо, для реальной «машины времени» это будет невозможно. Путешествовать можно будет только по тому времени, когда уже был создан механизм для этого. Представим, что «машину времени» построили сегодня. Люди, живущие через сто лет после нас, смогут посетить свое прошлое до сегодняшнего дня. Но для тех, кто создал первую машину, предельной дистанцией в прошлое будет тот момент, когда она заработала. Как в метро: ездить можно только туда, куда проложены туннель и рельсы.

ИЗ ДОСЬЕ «КП»

Первый литературный опыт «прогулок в прошлое» — рассказ Эдварда Пейджа Митчелла «Часы, которые шли назад». Он появился в 1888 году — за 7 лет до знаменитой «Машины времени» Герберта Уэллса.

ЗНАЙ НАШИХ!Физики научились видеть грядущее?

Самыми серьезными экспериментами по изучению свойств времени до сих пор считается серия уникальных опытов, которые провел еще в

1950 — 1980-х годах советский астрофизик, профессор Пулковской обсерватории Николай Козырев, отсидевший 10 лет за «антисоветскую пропаганду и вредительство в области звездной астрономии».

В чем заключались его идеи? Звезды так далеко, что, пока их свет доходит до Земли, они успевают переместиться, — мы видим не их реальное положение, а место, где они были в прошлом. Измеряя плотность «потока времени», астрофизик смог определить положение звезд в настоящий момент и в симметричный прошлому момент в будущем. А еще он ставил эксперименты по определению скорости «потока времени», изучал, как уменьшить вес и массу тела с помощью активных свойств времени.

— В Институте геоэлектромагнитных исследований РАН и в Центре прикладной физики Бауманского университета под теоретическую модель Николая Козырева создана современная экспериментальная установка, — рассказывает Сергей КОРОТАЕВ. — Мы обнаружили, что можно «наблюдать» будущее! Безусловно, мы не видим никакой картинки, как ясновидцы. Но мы зафиксировали приборами опережающую реакцию на процессы в будущем — например, «видим», как будет вести себя Солнце через несколько сотен суток. Мы в полном смысле слова получаем сигналы из будущего!

А КАК У НАС?

В России тоже всерьез думают о том, как оседлать время. Недавно в МГУ даже создан Институт исследований природы времени. «Комсомолка» собрала ученых, работающих

в нем, чтобы выяснить, есть ли надежда

на то, что опыты Маллета окажутся результативными и могут ли быть другие механизмы для путешествий во времени.

ВАРИАНТ 1В будущее — на фотонной ракете!

Сергей КОРОТАЕВ, доктор физико-математических наук, заведующий лабораторией Института геоэлектромагнитных исследований РАН, профессор МГТУ имени Баумана:

— Идея перемещений в прошлое или будущее не нарушает законов физики. Для путешествия в будущее нужно просто построить фотонную ракету — принципиально этот вопрос решен еще 50 лет назад. Фотонной ракете достаточно разогнаться до субсветовой скорости, и тогда, по теории относительности, время начнет в ней замедляться. За десять лет, которые, допустим, экипаж проведет на борту ракеты, на Земле сменятся тысячелетия.

Другое дело, что для создания фотонной ракеты пока не хватит всех источников энергии в мире. А при старте она уничтожит Землю мощью своих двигателей! Когда-то эти вопросы будут решены, ведь считали прежде, что невозможно построить аэроплан!

КСТАТИКосмонавт Сергей Авдеев уже побывал в будущем

В 1975 году профессор Кэррол Эллей доказал, что время на самом деле замедляется, если лететь с большой скоростью. А профессор Принстонского университета Ричард Готт в своей книге «Путешествие во времени во Вселенной Эйнштейна» даже назвал первого в мире путешественника в будущее. Им стал российский космонавт Сергей Авдеев, рекордсмен по пребыванию в космосе – 748 дней. Готт подсчитал, что Авдеев, свыше двух лет находившийся на станции «Мир», крутившейся над нашей планетой со скоростью 8 километров в секунду, оказался в итоге в будущем примерно на 1/50 секунды!

ВАРИАНТ 2С прабабушкой можно поболтать по Интернету

Александр КОГАНОВ, зав. отделом математики Института системных исследований РАН, руководитель кафедры темпоральной топологии Института исследований природы времени:

— Я не исключаю, что будет создана машина, которая сможет безмассовыми частицами — типа фотонов — связываться с прошлым. Скажем, интернет-путешествие во времени вас устроило бы? Мы сами не перемещаемся, но можем позвонить своей прапрапрабабушке. Для такого варианта жестких физических ограничений нет. Фотон может лететь по времени в обе стороны. Если научиться излучать радиоволну в прошлое — и информационная связь с предками будет установлена.

ВАРИАНТ 3Черная дыра — коридор во времени?

Возможно, человечеству не придется строить «машину времени». Может, проще наладить транспортировку людей к тем местам, где время течет по-другому? На роль «коридоров во времени» претендуют в первую очередь черные дыры. Это области с большим искривлением пространства-времени. Предполагается, что в глубине черной дыры пространственная и временная координаты меняются местами, а путешествие в пространстве становится путешествием во времени. Правда, в черной дыре нас может расплющить, как в кривых зеркалах комнаты смеха.

www.kp.ru

Дмитрий Савва рассказал о разработках машины времени

О путешествиях во времени пишут фантастические романы, снимают художественные фильмы. Мечта изменить ход истории настолько сильна, что проблемой занимаются ученые. А энтузиасты пытаются собрать рабочие прототипы невероятных установок. Один из них — муромский исследователь аномальных явлений Дмитрий Савва.

— Возможны ли в принципе путешествия во времени?

«Физика этого не отрицает. Более того: даже в школьных учебниках есть отсылки к возможности подобных явлений. Вспомните описание эффекта близнецов. Один отправляется в космос и движется с огромной скоростью. Второй остается на Земле. Через год первый из братьев возвращается и встречает близнеца постаревшим, а сам остается таким же молодым, как в момент начала полета. О чем это говорит? Увеличение скорости замедляет время. И теоретически некий звездолет, двигающийся со скоростью света, перемещает человека в будущее, потому что время на корабле замедляется. Подобные научные обоснования — основная мотивация для того, чтобы вести исследования».

— Что такое машина времени? И как она должна работать?

«Это мечта человечества. И речь идет о разработке классической машины времени. Такой, которая описана в мировой литературе. Родоначальник жанра — Герберт Уэллс. С него начался термин „машина времени“. Целью установки является перемещение предметов во времени. Но есть много фундаментальных вопросов. В теории может быть установка, которая отправляет объект в одном направлении — либо в прошлое, либо в будущее. Ну и есть вариант перемещений в обоих направлениях.

Фундаментальный вопрос — возможно ли вообще создание такого устройства.

Представим время как веревку, сплетенную из нескольких нитей. Один конец уже сделан, это прошлое. А другой — пока разделен на отдельные пряди, это и есть будущее. Попасть в прошлое можно, оно уже определено. Но есть такая вероятность, что при попытке перемещения в будущее, путешественник попадет в одно из ответвлений. И не ясно, как это скажется на нем и мире в целом. Встает вопрос о перемещении в параллельную реальность. Поэтому идет дискуссия о том, как именно должна работать машина времени».

— Как конкретно вы работаете над ее созданием?

«Активные работы начались в двухтысячных. Занимается ею большой коллектив, но он постоянно меняется — группы энтузиастов нестабильны из-за того, что перспектива реального запуска слишком отдалена. Необходимо много ресурсов и энергии, ими пока человечество не располагает. Поэтому сейчас основные усилия сосредоточены не теоретической части и косвенной проверке на практике. Так что вместе со мной в проект включено довольно много людей. И к нам можно присоединиться для изучения этой темы».

— Чем именно занимаются исследователи?

«Мы разрабатываем теорию, собираем информацию. Возьмем часть описаний НЛО: они быстро ускоряются, замедляются. Существуют предположения, что если внутри есть живые существа, то им для выдерживания перегрузок нужна установка с эффектом замедления времени. Поэтому теперь и идет сбор статистики неопознанных летающих объектов, как часть изучения технологической базы. Плюс есть красивая теория о том, что НЛО — это наши потомки, которые следят за нами, но не вмешиваются в происходящее.

Также мы собираем данные о различных явлениях. Например, хрономиражах — странный эффект, при котором появляются фрагменты либо из прошлого, либо из будущего. В целом разделяют три типа: чисто изображения, изображение со звуками, акустические без изображений. Причем, ни один вид не фиксируется на аудио-видеоаппаратуру.

Не менее важен сбор данных о легендах. Та же история о хане Кучуме, которому перед битвой явилось некое облако и в нем он увидел ход будущего сражения. Благодаря таким поискам рождаются дополнительные гипотезы о природе явлений и о том, как можно осуществить путешествие во времени. Например, существует теория о неких дырах, через которые удается увидеть будущее или прошлое.

Вся собранная информация ложится в основу теорий. Ну а они в свою очередь применяются в установках, которые уже сейчас можно собрать. У нас уже есть экспериментальные модели».

— Какие испытания вы уже проводили?

«Если из-за недостаточного развития технологий мы сейчас не можем собрать машину времени, то исследования нацелены на получение косвенных данных. Базовое направление — схлопывающиеся электромагнитные волны. Система представляет собой генератор волн. В природе считается, что они бывают только расходящиеся. И есть теория, что время — тоже волна. Вся идея — создать схлопывающуюся волну. Поэтому сама установка имеет сферическую форму. В ней несколько генераторов, которые создают волны. В центре установки они должны схлопнуться. Если время — расходящаяся волна, то схлопывающаяся должна дать обратный эффект.

Первые теории о машинах времени были основаны на вращении больших объектов и скорости движения. Чисто технически их проверить мы не можем. Нет материалов, которые выдержали бы скорость, близкую к скорости света. Поэтому мы пришли к выводу, что можно вращать электромагнитные поля. Здесь все проще, установки основываются на них. Это наиболее перспективное направление.

Дальше идет попытка создать магнитный монополь. То есть магнит с одним полюсом. Ученые утверждают, что он будет влиять на время.

Дальше — создание черной дыры. Оно требует огромного количества энергии. Кстати, поэтому многие боялись адронного коллайдера. Считалось, он создаст черную дыру, которая поглотит Землю».

Да, завтра в прошлое или будущее слетать не получится. Но как знать, может через пару сотен лет потомки будут читать в учебниках физики о муромских создателях рабочего прототипа машины времени.

Фото из архива Дмитрия Саввы.

kluch.media

Машина времени. Как её сделать.: moris_levran — LiveJournal

Кто не зачитывался в детстве романом Герберта Уэллса «Машина времени»? Кто не испытывал волнения, когда смотрел одноимённый фильм. Возможности человека управляющего машиной времени безграничны, и в массе своей люди считают такой проект осуществимым в далёком будущем, когда учёные что-то там откроют. Но насколько реальны эти ожидания? Есть ли законы, препятствующие такому путешествию? Есть ли хотя бы предположения о возможном механизме такой машины?
Для того чтобы определить возможность путешествия во времени, необходимо, прежде всего, определиться, что такое время. А вот с этим есть трудность – нет непротиворечивого определения времени. О времени задумывался ещё в 400 году н.э. Блаженный Августин.
«Время — одна из величайших загадок Вселенной. Река времени уносит нас всех без исключения, независимо от нашего желания и даже против воли».
«А как могут быть эти два времени, прошлое и будущее, когда прошлого уже нет, а будущего еще нет? И если бы настоящее всегда оставалось настоящим и не уходило в прошлое, то это было бы уже не время, а вечность».
«Если Господь всезнающ и всемогущ, то связан ли Он течением времени?» «Господь всемогущ и потому не может быть ограничен чем бы то ни было, в том числе и течением времени; следовательно, он должен существовать вне времени».
Многое из этих рассуждений Августина не потеряла свою актуальность в настоящее время. Теорий, объясняющих феномен времени немного. Ньютон считал, что время независимо и неизменно, течёт в раз заданный момент бесконечно в одном направлении. После грандиозного успеха специальной и общей теории относительности стало ясно, что время и пространство неразрывно связанны вместе. Но почему времени уготована роль особого измерения, каков физический смысл этого – до сих пор не ясно. Были разные предположения. Н.А.Козырев считал, что время – это физический процесс и время может оказывать механическое воздействие на приборы. А.И. Вейник считал, что время – это особое хрональное поле, воздействующее на объекты. Орос ди Бартини считал время трёхмерным. Успехи физиков в объяснении особого статуса времени столь редки, что ожидать прорыва в этом направлении в ближайшее время не приходится. Но, несмотря на это рассуждения о возможности построения машины времени постепенно перекочёвывают из романов писателей фантастов в серьёзные статьи физиков теоретиков.

Машина времени Ван Стокума.

В 1937 году В. Дж. Ван Стокум нашел решение уравнений Эйнштейна, которые делали возможным путешествие во времени. Он рассчитал, что если взять бесконечно длинный цилиндр, и раскрутить его до скорости близкой к скорости света, то он бы увлекал материю пространства-времени с собой. (Этот «эффект скручивания» (frame-dragging) так же известен как «захват системы отсчета» и рассчитан для вращающихся черных дыр.)

Любого храбреца, отважившегося пройти мимо цилиндра, засосало бы внутрь с фантастической скоростью. При этом стороннему наблюдателю казалось бы, что тот человек превысил скорость света. Хотя сам В 1937 году эту опасность заметили физики, когда В. Дж. Ван Стокум нашел решение уравнений Эйнштейна, которые делали возможным путешествие во времени. Он рассчитал эффекты от бесконечно длинного вращающегося цилиндра. Хотя физически невозможно построить объект с бесконечными размерами. Сам Ван Стокум тогда так и не понял, что, облетев вокруг цилиндра, по сути, можно вернуться назад во времени, в момент, предшествующий моменту отлета. Чем быстрее вращение цилиндра, тем дальше вы можете унестись назад во времени (при этом единственным ограничением будет то, что вы не смогли бы попасть в момент времени до создания самого цилиндра). Свою теорию Ван Стокум к сожалению не развил до конца, во время Второй Мировой войны он погиб, воюя в Королевских ВВС Нидерландов против Германии.

Машина времени Курта Гёделя.

В 1949 году талантливый математик Курт Гёдель предложил математическую модель машины времени. Он нашёл одно из решений уравнения гравитации Эйнштейна, более сложное с некоторыми параметрами гравитационного поля или искривлением пространства-времени, с которым человечество никогда не сталкивалось. Курт Гёдель, австрийский математик, работал вместе с Альбертом Эйнштейном в Принстонском институте перспективных исследований.
Он предположил, что Вселенная вращается вся целиком. Подобно случаю с вращающимся цилиндром Ван Стокума, все увлекается пространством-временем. Такая естественная машина времени. К примеру, Вселенная нашего размера по Гёделю должна была бы совершать один полный оборот за 70 миллиардов лет, а минимальный радиус для путешествия во времени составлял бы 16 миллиардов световых лет. Однако путешествуя во времени в прошлое, вы должны двигаться со скоростью чуть ниже скорости света.
Эйнштейн не приветствовал появление возможности путешествия во времени в теории, что приводило к логическим парадоксам, подобным парадоксу дедушки. Он писал: «Работа Курта Гёделя, на мой взгляд, представляет собой важный вклад в общую теорию относительности, особенно в анализ концепта времени. Проблема, рассмотренная в работе, беспокоила меня еще во время создания общей теории относительности, и я так и не достиг успеха в ее разрешении… Различие «раньше-позже» стирается при рассмотрении точек Вселенной, отстоящих далеко друг от друга в космологическом смысле, а при учете направления причинных связей возникают те парадоксы, о которых говорит господин Гёдель… Будет интересно разобраться, можно ли отбросить их по причине недостаточного физического обоснования».
В 1968 году академик А.Д. Александров предложил оценить физические условия, при которых реализуется машина времени Курта Гёделя. При этом получалось, что для реализации этого механизма необходима скорость чуть меньше световой, или плотность материи окружающей машину времени порядка 10^28 г/см^3, что согласуется с убеждением самого Гёделя о невозможности построения машины времени не из-за логических противоречий, а только по техническим причинам.

Машина времени Кипа Торна

В 1988 году Кипом Торном была предложена новая модель машины времени. Кип Торн вместе с коллегами, Майклом Моррисом и Ульви Юртсивером, Торн объявил, что машину времени сконструировать возможно при условии, что каким-то образом будут получены странные формы вещества и энергии, такие, как «экзотическое отрицательное вещество» и «отрицательная энергия». Для чего были необходимы столь экзотические формы материи? Для того чтобы вырезать из пространства кротовую нору, которая кра

moris-levran.livejournal.com