General

Чого ще ми не знаємо про подорожі в часі?

Що таке час? Августин Блаженний говорив: «Я знаю, що таке час, поки не замислююся про нього». Відповідно до стандартної моделі фізики, час - четвертий вимір, доповнення до трьох просторових вимірів. Значить, крізь нього можна проходити. Довгі роки наукові фантасти смакували можливості переміщень в часі в самих різних подробицях. З кожним століттям ми освоюємо все більше нових технологій, відкриваємо нові аспекти науки. Що нам залишилося дізнатися про подорожі в часі, перш ніж ми почнемо втілювати їх в реальності?

Ви напевно помітили, що ми постійнопереміщаємося в часі. Рухаємося крізь нього. На базовому рівні поняття час - це швидкість зміни Всесвіту, і незалежно від того, подобається нам це чи ні, ми постійно змінюються. Старіємо, планети рухаються навколо Сонця, речі руйнуються.

Ми вимірюємо хід часу секундами, хвилинами,годинами і роками, але це зовсім не означає, що час тече з постійною швидкістю. Як вода в річці, час іде по-різному в різних місцях. Коротше кажучи, час відносно.

Але що викликає тимчасові флуктуації на шляху відколиски до могили? Все зводиться до відношення між часом і простором. Людина здатна сприймати в трьох вимірах - довжина, ширина і глибина. Час же доповнює цю партію як найважливіше четвертий вимір. Час не існує без простору, простір не існує поза часом. І ця парочка з'єднується в просторово-часової континуум. Будь-яка подія, що відбувається у Всесвіті, має залучати простір і час.

У цій статті ми розглянемо найбільш реальні іповсякденні можливості подорожі крізь час в нашому Всесвіті, а також менш доступні, але від цього не менш можливі шляхи крізь четвертий вимір.

зміст

  • 1 Тимчасові подорожі в майбутнє
  • 2 Тимчасові подорожі в минуле
  • 3 Чорні діри і кільця Керра
  • 4 Кротячі нори (червоточини)
  • 5 Космічні струни
  • 6 Парадокси подорожей у часі

Тимчасові подорожі в майбутнє


Якщо ви хочете прожити пару років трохи швидше,ніж хтось інший, вам потрібно давати раду простором-часом. Супутники глобального позиціонування роблять це щодня, обганяючи природний хід часу на три мільярдних частки секунди. На орбіті час тече швидше, оскільки супутники знаходяться далеко від маси Землі. А на поверхні маса планети захоплює за собою час і уповільнює його у відносно невеликих масштабах.

Цей ефект називається гравітаційним уповільненнямчасу. Відповідно до загальної теорії відносності Ейнштейна, гравітація викривляє простір-час, і астрономи використовують це наслідок, коли вивчають світло, що проходить поблизу масивних об'єктів.

Але яке відношення це має до часу? Пам'ятайте - будь-яка подія, що відбувається у Всесвіті, залучає як простір, так і час. Гравітація не тільки стягує простір, але і час.

Будучи в потоці часу, ви навряд чи помітитезміна його ходу. Але досить масивні об'єкти - на кшталт надмасивної чорної діри альфи Стрільця, розташованої в центрі нашої галактики - будуть серйозно викривляти тканину часу. Маса її точки сингулярності - 4 мільйони сонць. Така маса уповільнює час в два рази. П'ять років на орбіті чорної діри (без падіння в неї) - це десять років на Землі.

Швидкість руху теж грає важливу роль вшвидкості течії нашого часу. Чим ближче ви підходите до максимальної швидкості руху - швидкості світла - тим повільніше плине час. Годинники в швидко йде поїзді до кінця подорожі почнуть «спізнюватися» на одну мільярдну секунди. Якщо поїзд досягне швидкості в 99,999% світловий, за один рік у вагоні поїзда можна перенестися на двісті двадцять три роки в майбутнє.

По суті, на цій ідеї будуються гіпотетичні подорожі в майбутнє в майбутньому, вибачте за тавтологію. Але як щодо минулого? Чи можна повернути час назад?

Тимчасові подорожі в минуле


Ми з'ясували, що подорож в майбутнє відбуваєтьсявесь час. Вчені довели це експериментально, і ця ідея лежить в основі теорії відносності Ейнштейна, якій цього року виповнюється 100 років. В майбутнє цілком можна переміститися, питанням залишається тільки «наскільки швидко»? Що стосується подорожей в минуле, то для відповіді на це питання потрібно поглянути в нічне небо.

Галактика Чумацький Шлях шириною приблизно в 100 000світлових років, а значить, світла від далеких зірок потрібно подолати тисячі і тисячі років, перш ніж він досягне Землі. Вловіть цей світ, і, по суті, ви просто заглянете минуле. Коли астрономи вимірюють космічне мікрохвильове випромінювання, вони заглядають в той космос, яким він був 10 мільярдів років тому. Але це не все.

У теорії відносності Ейнштейна немає нічого,що виключало б можливість подорожі в минуле, але саме можливе існування кнопки, яка могла б повернути вас у вчорашній день, порушує закон причинності, або причини і слідства. Коли у Всесвіті щось відбувається, подія породжує нову нескінченну ланцюжок подій. Причина завжди народжується раніше слідства. Просто уявіть собі світ, де жертва б вмирала до того, як куля потрапить їй в голову. Це порушення дійсності, але, незважаючи на це, багато вчених не виключають можливості подорожей в минуле.

Наприклад, вважають, що рух швидше за швидкістьсвітла може відправити назад в минуле. Якщо час сповільнюється в міру того, як об'єкт наближається до швидкості світла, то може подолання цього бар'єру поверне час назад? Звичайно, при наближенні до швидкості світла зростає і релятивістська маса об'єкта, тобто наближається до нескінченності. Прискорити нескінченну масу представляється неможливим. Теоретично, варп-швидкість, тобто деформація швидкості як такої, може обдурити універсальний закон, але навіть це зажадає колосальних витрат енергії.

А що, якщо подорожі в часі в майбутнє і минуле залежать не стільки від наших базових знань космосу, а більше від існуючих космічних феноменів? Давайте поглянемо на чорну діру.

Чорні діри і кільця Керра


Покружляти близько чорної діри досить довго, ігравітаційне уповільнення часу закине вас в майбутнє. Але що, якщо ви попадете прямо в пащу цього космічного монстра? Про те, що буде при зануренні в чорну діру, ми вже писали, але не згадували таку екзотичну різновид чорних дір, як кільце Керра. Або чорна діра Керра.

У 1963 році новозеландський математик Рой Керрзапропонував першу реалістичну теорію обертається чорної діри. Концепція включає нейтронні зірки - масивні коллапсирующие зірки розміром з Санкт-Петербург, наприклад, але з масою земної Сонця. Нейтронні діри ми включили в список найзагадковіших об'єктів у Всесвіті, обізвавши їх магнетари. Керр припустив, що якщо вмираюча зірка сколлапсірует у кільце, що обертається нейтронних зірок, їх відцентрова сила не дасть їм перетворитися в сингулярність. І оскільки у чорній діри не буде точки сингулярності, Керр вважав, що цілком можна буде потрапити всередину, без страху бути розірваним гравітацією в центрі.

Якщо чорні діри Керра існують, ми могли бпройти крізь них і вийти в білу діру. Це як вихлопна труба чорної діри. Замість того щоб засмоктувати все, що тільки можна, біла діра буде, навпаки, викидати все, що можна. Можливо, навіть в іншому часі або інший Всесвіту.

Чорні діри Керра залишаються теорією, але якщо вонидійсно існують, вони є свого роду порталами, які пропонують одностороннє подорож в майбутнє або минуле. І хоча надзвичайно розвинена цивілізація могла б розвиватися таким чином і переміщатися в часі, ніхто не знає, коли «дика» чорна діра Керра зникне.

Кротові нори (червоточини)


Теоретичні кільця Керра не єєдиним способом можливих «скорочених» шляхів в минуле або майбутнє. У науково-фантастичних фільмах - від «Зоряного шляху» до «Донні Дарко» - часто розглядається теоретичний міст Ейнштейна - Розена. Вам ці мости більш відомі під назвою червоточини.

Загальна теорія відносності Ейнштейна допускаєіснування червоточин, оскільки в основі теорії великого фізика лежить викривлення простору-часу під впливом маси. Щоб зрозуміти цю кривизну, уявіть собі тканину простору-часу у вигляді білого аркуша і зігніть його навпіл. Площа листа залишиться колишньою, сам він не деформується, але ось відстань між двома точками дотику явно буде меншим, ніж коли лист лежав на плоскій поверхні.

У цьому спрощеному прикладі простірзображується у вигляді двомірної площини, а не чотиривимірний, яким насправді і є (згадаймо четвертий вимір - час). Аналогічно працюють і гіпотетичні кротові нори.

Перенесемося в космос. Концентрація маси в двох різних частинах Всесвіту могла б створити своєрідний тунель в просторі-часі. У теорії цей тунель з'єднав би два різних відрізка просторово-часового континууму між собою. Зрозуміло, цілком можливо, що якісь фізичні або квантові властивості не дають таким червоточини зароджуватися самостійно. Ну або вони народжуються і тут же гинуть, будучи нестабільними.

За словами Стівена Хокінга, червоточини можутьіснувати в квантовій піні - найдрібнішої середовищі у Всесвіті. Крихітні тунелі постійно народжуються і розриваються, пов'язуючи окремі місця і час на короткі миті.

Кротові нори можуть виявитися занадто малими ікороткочасними для переміщення людини, але раптом одного разу ми зможемо їх знайти, утримати, стабілізувати і збільшити? За умови, як зазначає Хокінг, що ви будете готові до зворотного зв'язку. Якщо ми захочемо штучним чином стабілізувати тунель простору-часу, радіація від наших дій може його знищити, як зворотний хід звуку може пошкодити динамік.

космічні струни


Ми намагаємося протиснутися крізь чорні діри ічервоточини, але, може, є інший спосіб подорожей у часі з використанням теоретичного космічного феномена? З цими думками ми звертаємося до фізику Дж. Річарду Готту, який виклав ідею космічної струни в 1991 році. Як випливає з назви, це гіпотетичні об'єкти, які могли сформуватися на ранніх етапах розвитку Всесвіту.

Ці струни пронизують весь Всесвіт, будучитонше атома і перебуваючи під сильним тиском. Природно, з цього випливає, що вони дають гравітаційну тягу всьому, що проходить поруч з ними, а значить об'єкти, прикріплені до космічної струні, можуть подорожувати в часі з неймовірною швидкістю. Якщо підтягнути дві космічні струни ближче один до одного або розташувати одну з них поряд з чорною дірою, можна створити те, що називається замкнутої временіподобной кривої.

Використовуючи гравітацію, вироблену двомакосмічними струнами (або струною і чорною дірою), космічний корабель теоретично міг би відправити себе у минуле. Для цього потрібно було б зробити петлю навколо космічних струн.

Між іншим, квантові струни зараз дужегаряче обговорювані. Готт заявив, що для подорожі назад в часі потрібно зробити петлю навколо струни, що містить половину маси-енергії цілої галактики. Іншими словами, половину атомів в галактиці довелося б задіяти як паливо для вашої машини часу. Ну і, як усім добре відомо, не можна повернутися в часі раніше, ніж була створена сама машина.

Крім того, існують і тимчасові парадокси.

Парадокси подорожей у часі


Як ми вже сказали, ідея подорожі в минулезлегка затьмарюється другою частиною закону причинності. Причина слід перед слідством, як мінімум в нашому Всесвіті, а значить може зіпсувати навіть найбільш продумані плани подорожей у часі.

Для початку уявіть: якщо ви підете в минуле на 200 років, ви з'явитеся задовго до свого народження. Подумайте про це секунду. Протягом якогось часу слідство (ви) буде існувати перш причини (ваше народження).

Щоб краще зрозуміти, з чим ми маємо справу,розглянемо відомий парадокс діда. Ви - вбивця, який подорожує в часі, ваша мета - ваш власний дідусь. Ви проникаєте крізь найближчу Кротова нору і підходите до живої 18-річної версії батька вашого батька. Ви піднімаєте пістолет, але що відбувається, коли ви натискаєте на спусковий гачок?

Подумайте. Ви ще не народилися. Навіть ваш батько ще не народився. Якщо ви вб'єте діда, у нього не буде сина. Цей син ніколи не народить вас, і ви не зможете відправитися в минуле, виконуючи криваву завдання. І під час вашої відсутності ніяк не натисне на курок, тим самим заперечуючи весь ланцюжок подій. Ми називаємо це петлею несумісних причин.

З іншого боку, можна розглянути ідеюпослідовної причинного петлі. Вона, хоч і змушує задуматися, теоретично позбавляє від тимчасових парадоксів. На думку фізика Пола Девіса, подібна петля виглядає наступним чином: професор математики відправляється в майбутнє і викрадає складну математичну теорему. Після цього видає її самому блискучому студенту. Після цього перспективний студент зростає і вчиться з тим, щоб одного дня стати людиною, у якого професор одного разу поцупив теорему.

Крім того, є ще одна модель подорожей учасу, яка включає в себе спотворення ймовірності при наближенні до можливості парадоксального події. Що це означає? Давайте повернемося в шкуру вбивці вашого дідуся. Ця модель подорожі в часі може вбити вашого дідуся віртуально. Ви можете натиснути на курок, але пістолет не спрацює. Пташка цвірінькне в потрібний момент або станеться ще що-небудь: квантова флуктуація не дасть парадоксальної ситуації відбутися.

І, нарешті, найцікавіше. Майбутнє або минуле, в яке ви підете, просто може існувати в паралельній Всесвіту. Уявімо це як парадокс поділу. Ви можете знищити все, що завгодно, але на ваш домашній маленький світ це ніяк не вплине. Ви вб'єте діда, але не зникнете - зникне, можливо, інший «ви» в паралельному світі, ну або сценарій піде по вже розглянутих нами схемами парадоксу. Однак, цілком можливо, що така подорож у часі буде одноразовим і ви ніколи не зможете повернутися додому.

Зовсім заплуталися? Ласкаво просимо в світ подорожей у часі.