• Добавить в закладки
  • Facebook
  • Twitter
  • Telegram
  • VK
  • Печать
  • Email
  • Скопировать ссылку
02.05.2018
Редакция Naked Science
15
35 447

Путешествия во времени: возможно ли?

4.5

Чтобы путешествовать во времени, много ума не надо. Любой из нас каждые сутки совершает перемещение примерно на 24 часа вперед. Другое дело, что движение это остается таким же ненамеренным, как и неизбежным.

depositphotos_48311639_original
©Wikipedia

Представление о потоке времени, как о чем-то неизменном, постоянном, вечном и равномерном, сидит где-то очень глубоко в нашей психике. Мы измеряем его секундами, часами, годами, но продолжительность этих промежутков может меняться. Как речной поток, который в самом деле часто сравнивают с потоком времени, может то ускоряться на резких перепадах, то замедляться, разливаясь широко, время само подвержено изменениям. Это открытие стало, возможно, ключевым в той научной революции, которую в 1905–1915 гг. совершили работы Альберта Эйнштейна. 

Непостоянство времени берет начало в его сложных отношениях с пространством. Три пространственных измерения и одно временное образуют единый, нераздельный континуум – ту сцену, на которой разворачивается все происходящее в нашем мире. Сложные переплетения и взаимодействия этих четырех измерений друг с другом дают нам надежду на то, что путешествия в прошлое и будущее все-таки возможны. Чтобы получить власть над временем, надо всего лишь приручить пространство. Как это возможно?

Только вперед

Для простоты давайте представим, что континуум нашей Вселенной включает не четыре, а только два измерения: одно пространственное и одно временное. Каждый объект, от фотона до Дональда Трампа, движется по этому континууму с постоянной скоростью. Что он ни делает, пересекает ли Галактику или отвечает на вопросы журналистов, сидя на стуле, общая скорость его движения остается неизменной – упрощая, можно сказать, что сумма скоростей, с которой перемещается объект, всегда равна скорости света. Если президент по пространству не перемещается, то вся энергия его движения уходит в перемещение по оси времени. Если фотон движется по пространству со световой скоростью, то на время у него энергии не остается, и для этих частиц время не движется вовсе. 

Можно сказать, что перемещение в пространстве «крадет» перемещение у времени. Если Дональд Трамп ускорится – сядет в самолет и на скорости около 900 км/ч пересечет Атлантику, – он замедлит свое движение во времени и окажется где-то на 10 наносекунд в «будущем», в том времени, которое для его «внутренних часов» еще не наступило. Текущий рекордсмен пребывания в космосе Геннадий Падалка за 820 дней на МКС, в течение которых он двигался на скорости около 27,6 тыс. км/ч, переместился в будущее на несколько десятков миллисекунд. При достижении скорости в 99,999% световой за год можно переместиться в будущее на 223 «обычных» земных года. 

Это перетекание движения из пространства во время и обратно стоит расширить и на гравитацию. В описании Общей теории относительности гравитация – это деформация пространственно-временного континуума, и в окрестностях черной дыры (да и любого другого гравитирующего объекта) «искривляются» все четыре измерения, причем тем сильнее, чем сильнее притяжение. Время у поверхности Земли течет медленнее, чем на орбите, и сверхточные часы спутников убегают примерно на 1/3 миллиардной доли секунды в сутки. Куда заметнее это перемещение в будущее для тел, находящихся близ более массивных объектов. 

Сверхмассивная черная дыра в центре нашей Галактики весит около 4 млн Солнц, и если мы начнем нарезать круги поблизости от нее, то спустя некоторое время – когда на нашем космическом корабле пройдет всего несколько дней – можем оказаться во Вселенной на несколько лет старше нас. Опять же, в будущем. Как мы поняли, формулы Эйнштейна с легкостью допускают такие перемещения, хотя на практике они сложны настолько, насколько сложно набрать скорость, близкую к световой, или выжить в окрестностях сверхмассивной черной дыры. Но как быть с прошлым?

©depositphotos  

Назад и вверх

По большому счету, путешествие во времени назад устроить еще проще, чем вперед: достаточно взглянуть на звездное небо. Диаметр Млечного Пути составляет около 100 тыс. световых лет, а свет более далеких звезд и галактик может идти к нам и миллионы, и миллиарды лет. Оглядывая ночной небосвод, мы видим вспышки прошлого – Луну, какой она была около секунды назад, Марс – примерно 20 минут назад, Альфу Центавра почти четырехлетней давности, соседнюю галактику Туманность Андромеды – 2,5 млн лет назад. 

Самый дальний предел, доступный такого рода «перемещению» во времени, составляет более 10 млрд лет: картину той невероятно далекой эпохи можно увидеть в микроволновом диапазоне, как следы реликтового излучения Вселенной. Но, конечно, нас такими путешествиями не удовлетворишь; в них чудится что-то «ненастоящее» в сравнении с тем, как такие перемещения выглядят в фантастике. Выбираешь нужную эпоху на экране, нажимаешь кнопку – и… 

Интересно, что уравнения Эйнштейна не накладывают ограничений и на такие целенаправленные путешествия в прошлое. Поэтому некоторые теоретики, рассуждая об этом, предполагают, что при движении на скорости большей скорости света время в этой системе отсчета будет течь в обратном относительно остальной Вселенной направлении. С другой стороны, такое движение эйнштейновские теории все же запрещают: масса при достижении световой скорости станет бесконечной, а чтобы разогнать бесконечную массу хотя бы еще чуточку быстрее, понадобится бесконечная энергия. Но, главное, введение таких машин времени способно нарушить не менее фундаментальный причинно-следственный принцип. 

Представьте, что вы – яростный сторонник Хиллари Клинтон и решили вернуться в прошлое, чтобы поколотить мелкого Дональда Трампа и навсегда отвадить его от политики. Если это сработало, и Дональд после такого «поучения» еще в 1950-х решил полностью сосредоточиться на бизнесе или на игре в шахматы, то каким образом вы бы вообще узнали о его существовании, не говоря о том, чтобы воспылать нелюбовью к этому политику?.. Эти парадоксы хорошо раскрывает культовая серия фильмов «Назад в будущее», а многие ученые считают, что они делают путешествия в прошлое принципиально невозможными. С другой стороны, рассуждать и фантазировать мы можем всегда. Давайте попробуем?

©Universal Pictures

Сквозь кольцо

Приближение к какой-нибудь достаточно крупной черной дыре приводит к замедлению времени. Падение внутрь – вряд ли вариант: это занятие чересчур опасно и не позволит сохранить в целости и вас, и вашу машину для перемещений во времени. Однако существует вариант, при котором черная дыра может оказаться вполне подходящим «порталом» в прошлое. На него указали расчеты, проведенные еще в 1960-х известным (а тогда еще очень молодым) новозеландским физиком Роем Керром, который изучал гравитационное поле вращающихся черных дыр. 

В самом деле, если обычное сферическое тело сжимается до критического радиуса и образует сингулярность черной дыры, то масса вращающегося тела испытывает влияние центробежных сил. Этот момент импульса не позволяет образоваться обычной «точечной» сингулярности, и вместо нее появляется сингулярность очень необычная – в виде кольца нулевой толщины, но ненулевого диаметра. И если сингулярности обычной черной дыры не избегнет любой, кто дерзнет приблизиться к ней слишком близко, то наблюдатель, сближающийся с кольцеобразной сингулярностью, вполне может «проскочить» ее – и оказаться по ту сторону. 

Некоторые ученые предполагают, что эти свойства могут делать «керровские» черные дыры своего рода антиподами обычных – где-то, в ином пространстве-времени они не поглощают, а напротив, выбрасывают из себя все, что попало в них в нашем. Счастливчик, избегнувший полной дезинтеграции в кольцеобразной сингулярности, окажется где-то совершенно в ином месте и времени. Где? Увы, и тут никакого управления пока не предусматривается: как повезет. Пока что мы не уверены даже в существовании сингулярности такой подходящей формы, не говоря уже о том, чтобы контролировать их возникновение и то, какие именно участки пространственно-временного континуума они соединяют. Вам это что-то напоминает?

©depositphotos  

Норы и струны  

Если мы вспомним о нашем упрощенном двумерном континууме, который содержит всего одно временно′е измерение и одно пространственное, то нам будет легко представить, как его ткань не только деформируется и изгибается, но и рвется – как в окрестностях массивных тел и в сингулярности черной дыры. Но куда приводят такие разрывы? Видимо, опять же, – в иную часть континуума, – как если б мы взяли плоскую двумерную простыню и сложили пополам, пробив «дырки» с одной поверхности на другую. Ни одна теория не запрещает существование и в нашем четырехмерном пространстве-времени таких дыр – объектов, широко известных как кротовые норы. 

Практически физики нигде и никогда их не наблюдали, но существует ряд моделей, описывающих такие кротовые норы, причем к числу их авторов относятся весьма авторитетные фигуры, включая американца Кипа Торна и британца Стивена Хокинга. Последний считает, что кротовые норы существуют лишь на планковских масштабах, в «квантовой пене» виртуальных частиц, которые непрерывно рождаются и аннигилируют в вакууме пространства-времени. Вместе с ними рождаются и рассыпаются бесчисленные туннели кротовых нор, которые на крошечную долю секунды – случайным образом – соединяют совершенно разные области пространства-времени, и снова исчезают. 

Чтобы использовать такие норы хоть для какой-либо пользы, их придется научиться стабилизировать и увеличивать в размерах. Увы, расчеты показывают, что для этого понадобятся колоссальные количества энергии, непредставимые ни для американского президента, ни для всего человечества в любой более-менее обозримой перспективе. Поэтому несколько большую надежду на свободные перемещения во времени дает другая полуфантастическая концепция, развитая во второй половине ХХ в. Томасом Кибблом, Яковом Зельдовичем и Ричардом Готтом – речь идет о космических струнах. 

Не стоит путать их с суперструнами из другой известной теории: космические струны в представлении Готта – это весьма плотные одномерные складки пространства-времени, возникшие еще на заре существования Вселенной. Упрощенно говоря, «ткань» пространства-времени в ту эпоху еще не «разгладилась», и некоторые из тогдашних складок сохранились до сих пор. Они растянулись до десятков парсек, но по-прежнему необычайно тонки (порядка 10–31 м) и несут огромную энергию (плотность порядка 1022 г на см длины). 

Тоньше атома, космические струны пронизывают пространственно-временной континуум, проявляя мощнейшую, хотя и локально ограниченную, гравитацию. Зато если мы научимся ими манипулировать, сближать, скручивать и сплетать, мы можем как угодно «настраивать» и пространство-время вокруг. Такие сверхспособности обещают уже вполне полноценные перемещения в прошлое и будущее по желанию, по надобности или настроению. Если только на это не существует фундаментальных запретов. Помните про «Назад в будущее»?

©Universal Pictures   

Парадоксы и их разрешение

Нарушение причинно-следственных связей при путешествии в прошлое способно поставить в тупик не только философов, но и любые разумные физические и математические выкладки. Самый известный пример этому – «парадокс убитого дедушки», впервые описанный в научной фантастике еще в 1940-х. В книге французского писателя Рене Баржавеля рассказывается, как неосторожный путешественник во времени убил своего собственного деда, так что впоследствии он не смог появиться на свет, совершить перелет в прошлое и убить дедушку… Тут начинает сбоить любая логика: возникает разорванная цепь причин и следствий, которую не приемлет ни наука, ни наш повседневный опыт. 

Одним из решений этого парадокса может быть «постселекция» событий самой Вселенной. Иначе говоря, оказавшись в прошлом, путешественник не сумеет сделать ничего, что нарушило бы правильный ход причин и следствий. Пистолет не сработает, или он не отыщет своего дедушку, или случится тысяча других случайностей, странностей, конфузов, но течение вещей не позволит сбить Вселенную с ее размеренного хода. Но вообще трудно представить себе хоть какое-либо действие в прошлом, которое не имело бы далеко идущих последствий. Вспомним еще один пришедший из фантастики термин – «эффект бабочки», который указывает на свойство некоторых систем усиливать незначительное влияние до больших и непредсказуемых последствий. Возможно, постселективное решение парадоксов времени все равно не позволит нам путешествовать по нему. 

Впрочем, существует и другой подход, куда более многообещающий. Согласно популярной сегодня гипотезе Мультивселенной, в мироздании может реализовываться любой возможный (и невозможный) вариант, просто все они «расходятся» по разным параллельным вселенным. Вы можете переместиться в прошлое и застрелить дедушку, и он действительно не родит вашего отца, а тот – вас, но в другом, параллельном мире. Так же, как где-то там Дональд Трамп может проиграть выборы, или вовсе не появиться на свет, или оказаться знаменитым велогонщиком. Так же, как где-то существуют миры, населенные зелеными мыслящими медузами или вообще подчиняющиеся иным законам физики. 

Так, путешествие во времени парадоксальным образом приводит нас к проблемам фундаментального устройства пространственно-временного континуума. Проблемам, окончательно решить которые поможет разве что первый опыт настоящего перемещения в прошлое – жаль, что в нашем мире этого невероятного события придется подождать еще неопределенное время. 

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Подписывайтесь на нас в Telegram, Яндекс.Новостях и VK
Вчера, 11:02
Игорь Байдов

Грузовой самолет будут использовать для перевозки 90-метровых лопастей ветряных турбин, которые невозможно доставить по суше из-за размеров. Предполагается, что этот аппарат произведет революцию в сфере возобновляемых источников энергии.

Вчера, 13:05
Ольга Иванова

Новые автомобили известных брендов, купленные за последние несколько лет, оказались в два раза менее качественными, чем те, что были приобретены в 2010 году. И в будущем ситуация будет только хуже. К такому выводу пришли исследователи из США, которые также оценили марки машин по их надежности, составив рейтинг — от более к менее качественным автомобилям.

Вчера, 19:23
Полина

Распространено мнение, что, чтобы справиться с гневом, необходимо дать волю негативным эмоциям. Исследователи из США доказали, что такой метод не позволяет снизить уровень агрессии.

Вчера, 11:02
Игорь Байдов

Грузовой самолет будут использовать для перевозки 90-метровых лопастей ветряных турбин, которые невозможно доставить по суше из-за размеров. Предполагается, что этот аппарат произведет революцию в сфере возобновляемых источников энергии.

Позавчера, 08:39
Михаил Орлов

Глобальные изменения климата сказываются как на природе, так и на населении Земли. Среди последствий потепления — волны жары и увеличение числа жарких дней, которые напрямую влияют на здоровье людей и повседневную жизнь. Российские ученые из Высшей школы экономики и Института географии РАН спрогнозировали, как летний зной будет влиять на жителей России в ближайшие десятилетия. Они назвали регионы РФ, которые могут пострадать от жары сильнее всего, и выявили ведущие факторы таких изменений.

15 марта
Юлия Трепалина

Рассмотрев опыт ферм по выращиванию крупных питонов в Азии, ученые пришли к выводу, что это один из эффективных, но в то же время наименее вредных для экологии видов животноводства. По мнению исследователей, людям стоит всерьез задуматься о его внедрении в массовых масштабах.

11 марта
Игорь Байдов

Американская компания Stratolaunch сообщила об успешном завершении летных испытаний прототипа гиперзвукового аппарата Talon-A, оснащенного ракетным двигателем. Во время беспилотного полета планер развил сверхзвуковую скорость.

13 марта
Алиса Гаджиева

Древние переселенцы из Анатолии не только устроили геноцид в Скандинавии, но и одарили выживших новыми болезнями.

Вчера, 11:02
Игорь Байдов

Грузовой самолет будут использовать для перевозки 90-метровых лопастей ветряных турбин, которые невозможно доставить по суше из-за размеров. Предполагается, что этот аппарат произведет революцию в сфере возобновляемых источников энергии.

[miniorange_social_login]

Комментарии

15 Комментариев

Al Ma
18.08.2020
-
0
+
Статья хорошая, но гуманитарная опирающаяся на математические заключения, а физики нет. Не то ребята, не то. Надо понимать: - физический смысл времени; - физический смысл массы тела; - физический смысл пространства. Все эти понятия в современной физике опираются на математику, следовательно учёные имеют их математическое восприятие, а физического нет. Очевидно, что величина перемещения в пространстве имеет два алгоритма развития. Учёные, занимающиеся стратегией развития космических летательных аппаратов, видят эти алгоритмы? Если не видят, то их мировоззрение не соответствует условиям освоения космоса. Если видят, то почему они выбрали самый худший и бесперспективный? Они понимают, что нельзя неразрывно связывать перемещение в пространстве с движением в нём? Неразрывно связывая перемещение с движением, они обременяют перемещение в пространстве физическими величинами характерными только для движения, - это огромные затраты энергии и времени на развитие непосильных скоростей. Кораблю на такой принципиальной основе, для того чтобы долететь до ближайшей планеты несущую на себе жизнь, необходимо взять с собой топлива и средств жизнеобеспечения экипажа в объёме земного шара и потратить на это время, которого хватит для того, чтобы земная цивилизация погибла. Я уже ни говорю, что самому экипажу в ходе такого перелёта не выжить. Из этого следует, что такой алгоритм совершенно не подходит для стратегии освоения бескрайних просторов космоса. Стратегия по созданию космических кораблей, должна быть ориентирована ни на движение в пространстве, а на перемещение в нём, что ни одно и то же. Какие-то заумные рассуждения это же очевидно, что можно двигаться но не перемещаться, а можно перемещаться не двигаясь. Это так просто. И, так во всём, в том числе и со временем. Вдумайтесь, – почему общество измеряет продолжительность нашей жизни количеством оборотов земли? А почему оно ни измеряет её количеством оборотов коленчатого вала двигателя внутреннего сгорания? Так хотя бы регулировать можно, - прибавил газ прожил быстрее трудный период жизни. Сбросил, - медленнее. Заглушил мотор, - вообще живи вечно. Я не понимаю каким образом количество оборотов земли влияет на продолжительность нашей жизни. Какую физическую связь они имеют? Никакой. Как обществу удалось связать физические величины не имеющие друг с другом никакой связи? Самое интересное, что к этим оборотам оно довольно прочно привязано. Это говорит о том, что в обществе отсутствует понимание физического смысла времени, что является основной причиной, не позволяющей учёным понять, как можно им управлять, Понять, как это можно сделать, невозможно не поняв, как можно перемещаться в пространстве не связывая перемещение в нём с движением. Очень просто, - это особая динамика, которой современное научное сообщество не знает. Всё определяет связь, - если время нужно привязать к тому, с чем оно может быть связано, то перемещение и движение в пространстве, следуя принципам относительности, надо развязать, так-как это совершенно два разных понятия, следовательно, могут существовать независимо друг от друга.
    Ji
    Ji
    12.12.2020
    -
    0
    +
    Ты написал бред собачий
    +
      ещё комментарии
      Al
      Al
      09.02.2021
      -
      0
      +
      Это такие как ты бредят, поэтому наши космонавты до сих пор летают ни на космических кораблях, а на керогазах. Ракета же принципиально, - обыкновенный примус, его придумали древние китайцы ещё тысячу лет назад. Принципиально примитивное устройство, которое годиться только для использования его в качестве снаряда. Я не ошибусь, если скажу, что сегодня наши космонавты летают на снарядах, как Барон Мюнхгаузен. Это величайшая тупость идти по этому пути, потому как только идиоты могут расчитывать, что на ракетах можно покорять бескрайние просторы космоса. Они сегодня жопу от земли оторвать не могут. А такие как ты им вторят. Управлять временем!? Для начала надо понимать, что такое время Для настоящего физика это понимание состоит в определении физического смысла времени, которое пока ещё никто ни высказал, а значит этого понятия в научном мире нет. Для того чтобы понять что такое время и как им управлять надо прежде всего понимать, что это аналитическая физическая величина находящаяся в полной зависимости от динамики окружающего нас мира. Следовательно управлять временем можно только путём изменения динамики этого мира. Но это надо знать как сделать, - как изменит динамику мира, в котором ты живёшь? А для этого надо снять с глаз повязку с логотипом интеграла и посмотреть на мир через призму физических явлений природы. И если очень внимательно посмотреть, можно будет сказать дедушке А. Эйнштейну, - ты конечно умный человек, но не рассмотрел ты одной детали и этого хватило чтобы пустить нас всех под откос.
Asmund
09.05.2018
-
0
+
Как мы можем видеть Марс 20 минут назад, если мы Солнце видим всего 8 минут назад? Или я чего-то не знаю?
-
0
+
Автор прикольно предполагает возможные решения парадокса убитого дедушки. В какой школе выдавали аттестат этому "умнику"? он же понятия не имеет что такое парадокс. ПАРАДОКС - это СУЩЕСТВОВАНИЕ двух взаимоисключающих вариантов. Пока внука убившего дедушку в колыбели нема... нет никакого парадокса. А словесного поноса под видом парадоксов насочинять можно немеряно. Например: Друган в шутку насыпал автору статьи лошадиную дозу пургена. С полными штанами дерьма автор конкретно обиделся, отправился в прошлое и убил "шутника" в колыбели. "Пародокс" готов. Дарю автору статьи :)
На 100% уверен, что путешествие во времени не возможно, иначе сломается история, эволюция, вообще порядок вещей, основанный на физических законах. как последовательность событий. Природа этого не допустит. Она не была замечена в умственных спекуляциях и фантазиях. Но проекции будущего , вернее потенциальные возможности развития, вероятность - почему бы этому не фиксироваться? И как-то отображаться. Но не больше. Так же и прошлое, если может быть записано на пленку, оцифровано, то возможно и сохраняться в каких-то естественных природных структурах. Кто знает, может, например, ДНК сохраняет флешка гораздо больше информации, вплоть до видео. И когда-нибудь удастся это раскодировать. Или сингулярность черной дыры. Но это только информация. Которой можно пользоваться, но никак там не действовать Тот мир давно исчез и перетек в будущее.
Resizer
03.05.2018
-
0
+
Комментарий удален пользователем или модератором...
    -
    0
    +
    Непостоянство времени берет начало в его сложных отношениях с пространством. Бред школяра недоучки. У времени не может быть никаких взаимоотношений с пространством. ПРОСТРАНСТВО - это совокупность шкал измерения. Мерность пространства ограничена только количеством известных систем измерения. ВРЕМЯ - это двумерное (состоящее из двух шкал) пространство. На одной шкале распады цезия. На второй шкале секунды. Определённому количеству распадов цезия соответствует секунда. Усё. Если скорость распадов цезия станет нестабильной (начнёт уменьшаться там или увеличиваться)... просто напросто система счисления времени накроется медным тазом. Придётся придумывать что-то другое.
    +
      ещё комментарии

Подтвердить?
Подтвердить?
Причина отклонения
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Жалоба отправлена

Мы обязательно проверим комментарий и
при необходимости примем меры.

Спасибо
Аккаунт заблокирован!

Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.

Понятно
Что-то пошло не так!

Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.

Понятно
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно
Ваше сообщение получено

Мы скоро прочитаем его и свяжемся с Вами по указанной почте. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: