Наука и Техника

Наука И Техника
19 мая 2017

Возможны ли путешествия во времени с точки зрения науки

Никогда не мечтали отправиться куда-нибудь в другое время? Нет, не с обычной скоростью, с которой мы «скучно» идем вперед — секунда за секундой. Либо:
- быстрее, чтобы можно было забраться далеко в будущее, оставшись в прежнем возрасте;
- медленнее, чтобы можно было сделать гораздо больше, чем другие, за тот же промежуток времени;
- в обратном направлении, чтобы можно было вернуться в эпоху прошлого и изменить ее, возможно, изменив будущее или даже настоящее?
Это может показаться совершенно научно-фантастическим, но не все в этом списке будет сугубо «фантастическим»: путешествие сквозь время — это научно возможный процесс, который всегда с вами. Вопрос лишь в том, как можно манипулировать им в своих целях и контролировать движение во времени.

Когда в 1905 году Эйнштейн выдвинул специальную теорию относительности, понимание того, что каждый массивный объект во Вселенной должен путешествовать во времени, стало лишь одним из ее поразительных последствий. Мы также узнали, что фотоны — или другие безмассовые частицы — не могут испытывать время в своей системе отсчета вообще: с момента, когда одна из них испускается, до момента, когда она поглощается, только массивные наблюдатели (вроде нас) могут видеть течение времени. С позиции фотона вся Вселенная сжимается в одну точку, и поглощение и излучение происходят одновременно во времени, мгновенно.

Но у нас есть масса. И все, что имеет массу, ограничено тем, чтобы всегда путешествовать со скоростью меньше скорости света в вакууме. И не только это, но и независимо от того, насколько быстро вы двигаетесь относительно чего-либо — ускоряетесь вы или нет, неважно — для вас свет всегда будет двигаться с одной постоянной скоростью: с, скорость света в вакууме. Это мощное наблюдение и осознание приходит с удивительным следствием: если вы наблюдаете за движущимся относительно вас человеком, его часы будут идти медленнее для вас.

Представьте себе «световые часы», или часы, которые работают по принципу отражения света взад-вперед в направлении вверх-вниз между двумя зеркалами. Чем быстрее человек движется относительно вас, тем больше будет скорость движения света в поперечном (вдоль) направлении, а не в направлении вверх и вниз, а значит, тем медленнее будут идти часы.

Точно так же ваши часы будут двигаться медленнее относительно них; они будут видеть время, которое течет медленнее для вас. Когда вы снова соберетесь вместе, один из вас будет старше, а другой моложе.

Но кто?

Такова природа «парадокса близнецов» Эйнштейна. Короткий ответ: если предполагать, что вы начинали в одной системе отсчета (например, в состоянии покоя на Земле), и попадете в ту же систему отсчета позже, меньше постареет путешественник, поскольку для него время будет идти «медленнее», а тот, кто остался дома, столкнется с «нормальным» течением времени.

Поэтому если вы хотите ускоренно двигаться во времени, вам придется разогнаться до околосветовой скорости, двигаться в таком темпе некоторое время, а после вернуться в изначальное положение. Придется немного развернуться. Проделайте это и сможете переместиться на дни, месяцы, десятилетия, эпохи или миллиарды лет в будущее (в зависимости от снаряжения, конечно).

Вы могли бы засвидетельствовать эволюцию и разрушение человечества; конец Земли и Солнца; диссоциацию нашей галактики; тепловую смерть Вселенной самой. Пока у вас будет достаточно энергии на космическом корабле, вы сможете заглядывать так далеко в будущее, как захотите.

Но вот вернуться обратно — это другая история. Простой специальной относительности, или отношения между пространством и временем на базовом уровне, было достаточно, чтобы доставить нас в будущее. Но если мы захотим вернуться в прошлое, обратно во времени, нам потребуется общая теория относительности, или отношение между пространством-временем и материей и энергией. В этом случае мы расцениваем пространство и время как неразделимую ткань, а материю и энергию — как то, что искажает эту ткань, вызывает изменения в самой ткани.

Для нашей Вселенной, как мы ее знаем, пространство-время довольно скучное: оно почти идеально ровное, практически не изогнутое, и ни в какой форме не зацикливается на себе.

Но в некоторых моделируемых вселенных — в некоторых решениях эйнштейновской общей теории относительности — можно создать замкнутую петлю. Если пространство зацикливается само на себе, вы можете двигаться в одном направлении долгое, долгое время, чтобы вернуться туда, откуда начали.

Что ж, бывают решения не только с замкнутыми пространствоподобными кривыми, но и замкнутыми времениподобными кривыми. Замкнутая времениподобная кривая подразумевает, что вы можете буквально путешествовать во времени, пожить в определенных условиях и вернуться в ту же точку, из которой вышли.

Но это математическое решение. Описывает ли эта математика нашу физическую Вселенную? Кажется, не совсем. Кривизны и/или разрывы, которые нам нужны для такой Вселенной, дико несовместимы с тем, что мы наблюдаем даже вблизи нейтронных звезд и черных дыр: самых экстремальных примеров кривизны в нашей Вселенной.

Наша Вселенная может вращаться в глобальном масштабе, но наблюдаемые пределы вращения в 100 000 000 раз жестче тех, что допускают замкнутые времениподобные кривые, которые нам нужны. Если вы хотите отправиться вперед во времени, потребуется релятивистский DeLorean.

Но назад? Возможно, будет лучше, если вы не сможете отправиться назад во времени, чтобы не помешать вашему отцу жениться на вашей матери.

В общем, подводя итоги, можно заключить, что путешествия назад во времени всегда будут очаровывать людей на уровне идеи, но, вероятнее всего, останутся в недостижимом будущем (как ни парадоксально). Это не невозможно математически, но Вселенная построена на физике, которая является специальным подмножеством математических решений. Исходя из того, что мы наблюдали, наши мечты исправить наши ошибки, отправившись в прошлое, вероятно, останутся только в наших фантазиях.

Источник: hi-news