ЭЙНШТЕЙН: Возможно ли Путешествие во времени или Нет?

Современные космонавты, как известно, уже делают это. Однако они едут так далеко только в будущее. И на долю секунды. Но кто знает – может быть, однажды мы сможем летать на годы или даже столетия вперед или, наоборот, натянуть чуб своего пятилетнего деда? Но начнем с самого начала.

Время в пустом пространстве космоса и на Земле летит по-разному. Это знает каждый школьник. Чем сильнее гравитация любого объекта, тем быстрее проходит время в его окрестностях. Это связано с тем, что гравитация искажает ткань четырехмерного пространства-времени. С другой стороны, Эйнштейн показал, что чем выше ставка, тем больше вес. Таким образом, он живет во времени, опережая нас на целых 1/50 секунды.

Машина времени

Теория относительности говорит нам, что машину времени, которая перенесет нас в будущее, вы можете создать. Вы входите в него, ожидая. Приходите и узнайте, что мир прошел столетие. Технологий для этого пока нет, но науке известно – это возможно.

Однако ему придется разогнаться до скоростей, близких к скорости света. Стоит ли удивляться, что Машина времени – не более чем космический корабль, потому что, согласно общей теории относительности, пространство и время неразрывно связаны (вопрос о том, как разогнаться до такой головокружительной скорости, чтобы не повредить ваше тело и сам корабль, пока он не обязательно). Но сможет ли человек совершить такое путешествие в прошлое?

Первые намеки на то, что законы физики позволяют людям путешествовать в прошлом, появились в 1949 году, когда математик Курт Гёдель нашел новое решение уравнений Эйнштейна, а по сути – новую структуру пространства-времени, которая вполне приемлемо с точки зрения ОТО. Однако, согласно уравнениям Гёделя, Вселенная должна вращаться как единое целое, а не расширяться с ускорением – что, как с тех пор выяснилось, неверно.

В последние годы ученые предложили другие способы потенциальных путешествий во времени – искривление пространства-времени. Однако анализ микроволнового фона и другие данные показывают, что Вселенная никогда не была настолько искривленной, чтобы такое путешествие стало возможным. Однако есть обходной путь.

Что в прошлом?

Согласно общей теории относительности, существует не только что-то одно и то же для всех наблюдателей, универсальная мера времени, но при определенных обстоятельствах нет необходимости даже в наблюдателях, согласившихся с единой последовательностью определенных событий. Предположим, что время Альфа Кентавра движется с той же скоростью, что и Земля и планета, где живые инопланетяне имеют такую ​​же массу и движутся с той же скоростью). В 2014 году проводил Олимпиаду в Сочи. Предположим также, что в 2015 году откроется межпланетный шахматный турнир на Альфе Центавра. Какие события произошли раньше?

С точки зрения землян – Олимпиада. В конце концов, свет от Земли до Альфы Центавра пройдет четыре года. Двигаясь быстрее света, вы сможете посетить Олимпийские игры и полететь на турнир, а затем еще раз вернуться на Землю … перед Олимпийскими играми. Естественно, теоретически – если мы найдем способ двигаться быстрее света.

Двигаться быстрее света, исходя из теории относительности, как известно, невозможно. По мере приближения к световому преграду для разрушения объекта требуется все больше и больше энергии. В какой-то момент – теоретическое достижение скорости света – потребовалось бы бесконечное количество. Кроме того, тело, достигшее этой скорости, должно приобрести бесконечную массу.

Червоточины

Тогда и было возможным обходное решение. Он заключается в способности искажать пространство-время. Например, так открывался короткий путь от Олимпиады до шахматного турнира. Вы не будете двигаться быстрее скорости света – но в космосе будете двигаться быстрее.

В 1935 году Альберт Эйнштейн и Натан Розен написали статью, в которой утверждали, что общая теория относительности допускает существование оков, мостов между пространством и временем – кротовых нор.

Поддержание целостности червоточин требует большого количества энергии, и теория предсказывает, что они не смогут выжить достаточно долго, чтобы пройти через них на космическом корабле. Этот мост может обрушиться, и корабль затеряется где-то в сингулярности.

Однако ученые допускают идею о том, что технически развитая цивилизация могла удержать такую ​​открытую дыру в нужное время. Но как этого добиться, вопрос довольно расплывчатый.

Стоит упомянуть, что вся материя, к которой мы привыкли, имеет положительную плотность энергии, которая придает пространству-времени положительную кривизну, напоминающую сферу. А для деформации пространства-времени, которая позволила бы нам путешествовать во времени, нам нужна материя с отрицательной кривизной, то есть с отрицательной плотностью энергии. Квантовая механика, как мы знаем, допускает существование отрицательной плотности энергии (при условии, что это отрицательное компенсируется положительным в других областях) и допускает теоретическую возможность деформации пространства-времени.

Настоящее непросто. Для этого астрофизики часто приводят в пример холм. Если выкопать большую яму и выбросить из нее землю на край ямы, в итоге получится не только яма, но и холм. В данном случае холм и является метафорой этой положительной энергии, а яма – отрицательной.

Черные дыры – это не только

Ученые осторожно предполагают, что первоначальный аналог червоточины может быть черной дырой. Дело в том, что большая часть пространства-времени почти плоская. Он сильно деформируется только в черных дырах. Черная дыра искажает пространство-время вокруг себя, образуя некую воронку конической формы.

Гравитация в непосредственной близости от черной дыры настолько велика, что пространство-время, по сути, перестает существовать или искажается настолько, что практически прекращается. Кроме того, некоторые черные дыры вращаются со скоростью света. В результате пространство-время сворачивается почти в трубку в отверстии. Может быть, войдя в черную дыру, мы сможем пройти через ее узкий туннель и оказаться… в прошлом или, например, в другой вселенной?

Самый известный физик современности – Стивен Хокинг – уверен, что это невозможно. Даже если космический корабль каким-то невероятным образом (сломав невредимым огромный эффект гравитации) сможет попасть в центр черной дыры, он окажется в сингулярности и просто перестанет существовать.

Однако многие другие ученые считают, что, оказавшись в черной дыре, при определенных условиях вы все еще можете выжить, и даже ищут способы сделать это. Конечно, это выглядит неординарно. Но история науки знает немало примеров, когда такие чудаки изобрели самолет или полетели на Луну.

Профессор астрофизики Принстонского университета Ричард Готт (Richard Gott) – фанат путешествий во времени. Он создает теоретический дизайн машины времени и даже утверждает, что нашел решение для путешествия в прошлое. Вслед за астрофизиками Готт считает, что естественная машина времени – это центр быстро вращающейся черной дыры. Но он также понимает, насколько хрупким может быть транспорт.

Однако Готт обнаружил менее опасный потенциальный аналог центра черной дыры – явление, которое называют космическими струнами. Космические струны – это гипотетически существующие складки пространства-времени, тонкие нити энергии, оставшиеся после Большого взрыва. Их ширина меньше атомного ядра, но они обладают феноменальной плотностью. Такая струна длиной 1 м имела бы больше силы тяжести, чем Земля в целом, и создала бы большой изгиб. Готт обнаружил, что взаимодействие быстро движущейся струны может привести к появлению естественной машины времени.

Расчеты Готта еще не подтверждены наблюдениями, но ученые пытаются доказать, что эти струны существуют. Однако даже он говорит, что найти эти две струны, которые стояли бы рядом, практически невозможно. Поэтому Готт обращает внимание на различные теоретические основы кольцевого пространства, которые могут генерировать замкнутые струны. Несмотря на отсутствие доказательств их существования, прямая ошибка в теории Готта отсутствует. Вдобавок внутри кольца будет… снова черная дыра. И вообще, чтобы управлять системой с такой грандиозной гравитацией, потребовались бы энергетические ресурсы целых галактик.

Назад в прошлое не может остаться

Но если допустить квантовую теорию путешествий во времени нашего – макроскопического – масштаба? Стивен Хокинг говорит, что это, на первый взгляд, позволяет. Об этом свидетельствуют интегралы по траекториям Фейнмана (диаграммы Фейнмана заключаются в том, что они заменяют определение единственного, единственно возможный путь движения любой элементарной частицы – это сумма бесконечного числа возможных траекторий ее движения). В конце концов, они охватывают все возможные сценарии и, следовательно, допускают существование такого искажения пространства-времени, которое необходимо для путешествия в прошлое. Поэтому сказать, что такое путешествие невозможно, в принципе невозможно.

Тяжелые частицы рассеиваются в коллайдере Европейского центра ядерных исследований (ЦЕРН) или в Национальной лаборатории. США Ферми достигают скорости 99,99% скорости света. Однако как бы ни была увеличена мощность завода, превысить световой барьер не удастся.

Ау, гости из будущего!

Но если да, то почему нас до сих пор не посещают гости из будущего? Популярная точка зрения о том, что будущее цивилизации настолько развито, что он считал неуместным раскрывать секрет путешествия во времени столь неразумным существам, как мы. Что, если современный энтузиаст захочет вернуться в прошлое и открыть секрет нацистской атомной бомбы? ..

Такая другая история

Может случиться так, что история представляет собой строго фиксированную последовательность событий, поэтому, даже если вы вернетесь в прошлое, вы будете обречены делать то же самое, что и они делали раньше. В противном случае, вернувшись в будущем, вы даже можете обнаружить, что вас просто нет… или вы не любимые, или не страна, в которой вы живете и т. Д. Эта драма хорошо описана в знаменитом научно-фантастическом рассказе. Рэя Брэдбери «Звук грома», в котором главный герой, совершая путешествие в прошлое, случайно раздавил бабочку – а, вернувшись, обнаружил, что его семья написана на другом языке, а власть вместо президентско-либеральной – это диктатор. В естествознании этот термин называется – эффект бабочки: небольшое воздействие на хаотическую систему может иметь большие и непредсказуемые последствия где-то еще и в другое время.

Другой возможный способ разрешения парадоксов путешествий во времени можно обозначить как гипотезу альтернативной истории. Когда путешественники во времени возвращаются в прошлое, они попадают в альтернативные истории, отличные от той, которую они знают. Многие ученые сегодня говорят о возможном существовании множественности, которая может включать все эти – и бесконечное множество других – последних вариантов, разветвляясь на бесконечное количество миров …

На первый взгляд эта гипотеза напоминает квантово-механические уравнения Фейнмана. Но между ними есть неразрешимое противоречие. В интегралах Фейнмана каждый путь включает полностью пространство-время и все, что находится в нем. И, как мы выяснили, в рамках представления ракета через искривленное пространство-время могла даже вернуться во времени. Но сама ракета при этом осталась бы прежней, свое пространство-время и, следовательно, в том же сюжете. Следовательно, интегралы Фейнмана скорее говорят в пользу гипотезы фиксированного прошлого.

Современная наука в прошлом ставит под сомнение возможности путешествий. Но все же не рекомендуем спорить с кем-то по этому поводу: вдруг что кто-то спорит, заранее зная будущее ..?