Почему путешествие во времени возможно

Возможно ли путешествие во времени?

Что такое путешествие во времени? Проще говоря, путешествие во времени — это концепция движения между определенными моментами времени, в основном человеком или гипотетическим устройством, известным как машина времени. Машина времени может быть любой формы и размера, в форме автомобиля или портала, соединяющего определенные отдаленные точки в пространстве-времени.

В течение многих лет концепция путешествий во времени была основным продуктом научно-фантастической литературы. Будь то серия «Звездный путь», «Доктор Кто» или «Назад в будущее» 1985 года, где мы видим, как ученые находят способ путешествовать во времени, но на самом деле все гораздо сложнее, даже сама концепция противоречива. Научное сообщество разделяет вопрос о том, возможны ли путешествия во времени или нет, но кто не хотел бы разбираться в своем прошлом или разгадывать будущее. Теперь вопрос, действительно ли это осуществимо, возможно ли путешествие во времени? Давайте разберемся.

Что такое время?

До Альберта Эйнштейна мы думали, что время — это постоянная сущность, как и предполагает нормальная жизнь, но он доказал, что время на самом деле относительное, то есть время течет с разной скоростью для людей, которые движутся относительно друг друга. Согласно Эйнштейну, время — это «четвертое измерение».

Предположим, что вы и ваш двоюродный брат решили синхронизировать время в обычных часах, прежде чем покинуть Землю в космическом шаттле. Путешествуя со скоростью 30000 км / ч относительно Земли, вы решили сделать несколько оборотов вокруг планеты Земля, прежде чем вернуться на землю. После приземления, если вы сравните время ваших часов с временем вашего двоюродным братом, вы обнаружите небольшое отклонение во времени. Это изменение называется замедлением времени.

Один практический пример замедления времени испытывают космонавты, когда они возвращаются на Землю, проведя 6 месяцев на Международной космической станции. Находясь на орбите вокруг Земли на расстоянии около 400 км, астронавты были в возрасте на 0,007 секунды меньше, чем те из нас, кто был здесь на Земле.

Увеличение дилатации времени

Это может быть незначительным, но можно ощутить чрезмерный эффект замедления времени, если он приблизится к скорости света. Теоретически, замедление времени практически ничтожно до 50% скорости света и дает небольшой эффект при 75%, но после этого оно увеличивается в геометрической прогрессии.

Теория специальной теории относительности учит нас тому, как время ускоряется или замедляется в зависимости от вашей относительной скорости к кому-то или чему-то еще. При скорости света внутри космического корабля вы будете стареть намного медленнее, чем ваш брат здесь, на Земле.

Вы можете подумать, действительно ли это путешествие во времени? Что ж! Да. В соответствии с самой природой пространства-времени, вернувшись сюда на Землю после путешествия на 90% скорости света, вы будете в 3 раза моложе людей на Земле, а это означает, что вы путешествовали на годы вперед относительно времени и пространства. Рассмотрим один пример из межзвездного фильма Кристофера Нолана. В поисках подходящей планеты для людей команда Купера достигла массивной водной планеты, которая заперта очень близко к сверхмассивной черной дыре.

С массой, эквивалентной 100 000 000 солнц и скоростью вращения почти 99,8% скорости света, сверхмассивная черная дыра или Гаргантюа заставила время замедляться до крайних пределов, так что один час на планете равен 7 лет на корабле (космический корабль Endurance). Вернувшись на родной корабль (всего через 3 часа), они обнаружили, что их друг-ученый постарел на 23 земных года.

Нет, это не просто выдумка, это действительно то, как это могло бы произойти, если бы это была настоящая жизнь. Технически, они путешествовали на 23 года впереди этих людей на Земле. До сих пор мы исследовали саму возможность путешествовать в будущее, но как насчет нашего прошлого?

Путешествие быстрее света

Технически, теория относительности Эйнштейна позволяет нам путешествовать назад во времени. Но физическое достижение этих математических уравнений может оказаться невозможным в ближайшем будущем. Это может стать возможным, если мы достигнем скорости, превышающей скорость света, которая составляет около 300 000 км/с (299 792 км/с, если быть точным) в вакууме.

Но опять же, уравнения Эйнштейна говорят нам, что объект может достичь скорости света, только если он имеет бесконечную массу и нулевую длину, что, кстати, невозможно в реальном мире. Хотя многие исследователи считают, что уравнения Эйнштейна могут быть изменены в дальнейшем.

Создание «червоточин» — еще один возможный способ путешествий во времени. Концепция проходимой червоточины подтверждается теорией общей теории относительности. Хотя ученый не нашел червоточины, создание червоточины возможно только в присутствии «экзотической материи» с отрицательной массой / энергией.

Дедушка парадокс

Изображение предоставлено BrightR / Wikimedia Commons

Концепция путешествия во времени в прошлое может привести нас к различным парадоксам и несоответствиям. Одним из таких является парадокс знаменитого деда. Представьте, что вы нашли способ вернуться в прошлое и решили убить одного из своих родителей или деда, не спрашивайте меня, почему. Поэтому, если бы вы убили своего дедушку в прошлом, ваш отец никогда бы не родился, как и вы, следовательно, ваша жизнь навсегда изменилась.

Некоторые ученые считают, что даже если вы не родитесь в нынешней вселенной, вы все равно родитесь в другой. В то время как другие говорят, что вероятность возникновения таких событий (которые меняют прошлое или вызывают парадокс) равна нулю (принцип Новикова).

Другие популярные теории путешествий во времени

Черные дыры

Короткое посещение вблизи черной дыры-это еще один способ достичь путешествия во времени, единственная загвоздка заключается в том, что мы должны двигаться со скоростью света. Представьте, что у вас есть космический корабль, достаточно мощный, чтобы двигать вас с непрерывным ускорением в 1 g, и тогда вы сможете достичь центра галактики Млечный путь (26 000 световых лет) за несколько десятилетий своего времени.

Просто, чтобы дать вам представление о том, как далеко на самом деле находится ядро галактики, рассмотрим тот факт, что ближайшая к Земле звезда находится на расстоянии 4,3 световых лет, а Вояджер (самая дальняя рукотворная вещь) прошли только половину расстояния до сих пор.

Добравшись до черной дыры, сделайте короткую передышку, а затем мчитесь сюда, на Землю. Когда вы вернетесь на Землю, забудьте о встрече со своей семьей или друзьями, есть большая вероятность того, что Земля, которую вы знали десятилетия назад, сейчас превратилась бы в груду обломков, так как прошло бы более 40 000 лет, но вы бы только постарели 40 лет или около того. Некоторые ученые даже считают, что эту ситуацию можно создать искусственно с помощью массивной вращающейся структуры.

Еще в 2010 году всемирно известный физик Стивен Хокинг в разговоре с The Daily Mail сказал:

«Они ходили круг за кругом, испытывая только половину времени каждого, кто находился далеко от черной дыры. Корабль и его экипаж будут путешествовать во времени. Представьте себе, что они кружили вокруг черной дыры в течение пяти своих лет. Десять лет пройдет в другом месте. Когда они вернутся домой, все на Земле состарятся на пять лет больше, чем они сами.”

Цилиндр типлера

Хотя эта теория была впервые открыта Якобом ван Стокумом и Корнелом Ланцошем в 1930-х годах, в научном мире она не была признана до 1970-х годов, когда астроном Франк Типлер проанализировал эту теорию. Типлер предположил, что в пространстве и времени вокруг оси вращается массивный и бесконечный длинный цилиндр с массой, в 10 раз превышающей массу Солнца.

Неистовое вращение со скоростью несколько миллиардов оборотов в минуту может привести к эффекту перетаскивания кадров. Если ближайший космический корабль совершает точные обороты вокруг цилиндра, он может получить его в виде «замкнутой временной кривой».

Машины времени

Это базовое понимание того, что путешествие во времени требует специального устройства, которое мы называем машиной времени. Согласно физике, машина времени должна изгибать пространство-время, чтобы сократить расстояние между двумя точками в пространстве. В настоящее время физики считают, что одним из существенных для нас явлений, путешествующих назад во времени, когда временные линии движутся в виде петель, является «замкнутая временная кривая».

Для того чтобы машины времени могли достичь этого состояния, считается, что им нужна «экзотическая материя» с отрицательной плотностью энергии. Теоретически, эти экзотические вещества существуют, и, скорее всего, они имеют некоторые странные и уникальные свойства, которые еще нигде не видны. Но различные симуляции показывают, что количество, в котором существуют эти негативные явления, очень мало и не подходит для построения машины времени.

Так возможно ли путешествие во времени?

Двумерное пространство изображено в трехмерном пространстве-времени / Изображение предоставлено: K. Aainsqats

Исходя из приведенных выше аргументов, путешествие во времени не представляется возможным. Но с постоянно развивающейся областью физики кто знает, что может произойти в ближайшем будущем. В частности, основные достижения в квантовых полях могли бы дать некоторое представление о том, как преодолеть парадоксы путешествий во времени.

Видео: Возможны ли путешествия во времени

Источник

Путешествие во времени возможно: О чем говорил Стивен Хокинг и другие физики

В своей последней книге Стивен Хокинг сделал довольно громкое заявление, над которым стоит задуматься.

Вернемся в 2009 год. Вот Хокинг сидит в украшенной воздушными шарами комнате. Он явно ждет гостей — стол накрыт, шампанское охлаждается в ведерке со льдом. Это был закрытый праздник, на который астрофизик ждал только путешественников во времени из будущего — но к нему никто не явился.

Тогда Хокингу не удалось доказать возможность путешествий во времени и, согласно отчету IFLScience, в 2012 году, выступая на симпозиуме, он сказал: «У меня есть экспериментальные доказательства того, что путешествие во времени невозможно». После чего ученый рассказал, как устраивал вечеринку для гостей из будущего, но на нее никто не пришел.

Тем не менее мы знаем, что к моменту смерти в марте 2018 года астрофизик не исключал возможности путешествий во времени — в своей посмертной книге «Краткие ответы на большие вопросы» он снова возвращается к этой теме. Он пишет, что это «очень серьезный вопрос», но отмечает, что если подать заявку на грант для изучения путешествий во времени, тебя немедленно уволят.

Так возможно ли путешествие во времени? Удастся ли человеку когда-нибудь решить эту проблему? В колонке в издании The Conversation ученый из Школы физики и астрономии Университета Ноттингема по имени Питер Миллингтон попытался разобраться с некоторыми из этих вопросов.

Скорость света — самое важное в путешествии во времени

Миллингтон пишет: «Мы считаем возможность позвонить друзьям и родственникам в любой уголок планеты само собой разумеющимся, но на самом деле их голоса и изображения путешествуют хоть и быстро, но совсем не мгновенно».

Никакой сигнал — или, как говорят физики, электромагнитная волна — не может распространяться быстрее скорости света, а это ровно 299 792 458 метров в секунду. Эйнштейн в рамках своей теории относительности постулировал, что скорость света является универсальной постоянной, то есть свет движется в вакууме всегда с одинаковой скоростью — и независимо от наблюдателя.

И, если мы говорим о возможности путешествия во времени, это условие становится очень важным — вывод, что ничто не может перемещаться быстрее скорости света, следует из принципа причинности, который гласит, что действие может произойти только после причины — что и делает путешествие во времени невозможным. Миллингтон объясняет: «Если я возвращаюсь в прошлое и предотвращаю собственное рождение, я меняю причину и следствие местами».

Возможно ли путешествие в будущее в рамках теории относительности Эйнштейна?

Из постоянства скорости света, однако, следует, что пространство и время не абсолютны, а относительны, а время идет с разной скоростью в зависимости от быстроты движения объектов. Например, часы, идущие в автомобиле, движущемся с постоянной скоростью, идут медленнее, чем у стороннего наблюдателя, который стоит на улице.

Это уже похоже на путешествие в будущее — даже если разница во времени между движущимся водителем и наблюдателем составляет лишь миллиардную долю секунды.

Миллингтон объясняет это на следующем примере: «Если бы мне пришлось очень быстро улететь на космическом корабле, а потом вернуться на Землю, для меня прошло бы меньше времени, чем для тех, кого я оставил дома. Они бы решили, что у меня все замедлилось, что я постарел меньше, чем они, а мне бы они казались, наоборот, убежавшими от меня вперед».

Что же было бы, если бы мы, вопреки Теории относительности, могли двигаться быстрее света? Неужели мы бы смогли вернуться в прошлое?

Ответить на этот вопрос непросто. Миллингтон говорит, что в этом случае принцип причинности станет неприменим, и мы уже не сможем сказать, движется время вперед или назад. Более того, Теория относительности утверждает, что масса и энергия — это одно и то же, а значит, что для разгона любой частицы, имеющей массу покоя, быстрее скорости света, потребовалась бы бесконечная энергия, а частиц без массы покоя мы пока не обнаружили.

Путешествие в будущее через пространственно-временной тоннель

Однако, как пишет Стивен Хокинг в своей книге, возможно, способ путешествовать в прошлое все же есть — через пространственно-временной тоннель или, как еще говорят, червоточину, соединяющую две удаленных части Вселенной.

В Общей теории относительности Эйнштейна гравитация является следствием искажения пространства-времени под действием массы — которое в отчет влияет на движение массы. В физике понятие «пространство-время» характеризует комбинированное представление, включающее трехмерное пространство и одномерное время, в виде четырехмерной математической структуры.

Миллингтон пишет: «Чем большую массу мы концентрируем в некоторой области пространства, тем больше деформируется пространство-время и тем медленнее идут часы, расположенные неподалеку. Если мы сожмем достаточную массу, эти искажения достигнут такой величины, что даже свет не сможет избежать гравитационного притяжения — в этом случае образуется черная дыра».

Впрочем, к путешествиям во времени имеет отношение только край черной дыры: время там идет бесконечно медленно относительно удаленного наблюдателя. Физики предполагают, что червоточины могут образовываться из черных дыр.

Червоточины — это своего рода тоннели в пространстве-времени, позволяющие перемещаться между точками А и В со скоростью света, но для стабилизации такого тоннеля нужно место с отрицательной кривизной пространства, то есть отрицательной плотностью энергии. Но может ли плотность энергии вообще быть отрицательной?

Большинство людей, знакомых с классической физикой XIX века, ответили бы на этот вопрос уверенным «нет», но современная квантовая механика не исключает существования отрицательных плотностей энергии: согласно этой теории, пустое пространство вовсе не пусто, а заполнено парами частиц, которые постоянно появляются и исчезают, и область, в которой появляется и исчезает меньше пар, чем в других местах, будет иметь отрицательную плотность энергии.

Правда, как объясняет Миллингтон, до сих пор не существует теории, которая совместила бы теорию гравитации Эйнштейна с квантовой механикой, так что пока ответ на вопрос, возможно ли путешествие в прошлое, остается одним из многих секретов нашей вселенной.

Подписывайтесь на наш канал в Яндекс.Дзен. Не толь­ко технологии и крипта, но и много экс­клю­зив­ных ис­то­рий, по­лез­ных ма­те­ри­а­лов и кра­си­вых фото.

Источник