Возможно ли путешествие во времени с научной точки зрения
Пророчества писателей-фантастов сбываются быстрее, чем мы думали. Роботы, гаджеты, космические спутники, путешествия на соседние планеты – все это уже стало частью современной реальности. Для полноты картины не хватает только машины времени. Какова вероятность того, что это изобретение появится уже в этом столетии.
Существует ли прошлое, настоящее и будущее?
Человек во все времена хотел покорить временное пространство и стереть границы между прошлым, настоящим и будущим, чтобы свободно перемещаться между ними и, возможно, влиять на ход истории. Сколько раз мы наблюдали увлекательное воплощение этой идеи в фантастических фильмах и романах. И до определенного периода путешествия во времени действительно оставались лишь одной из тем в искусстве.
Рассматривать такую возможность с точки зрения науки начали только после революционного открытия Альбертом Эйнштейном знаменитой теории относительности, которая в данный момент фактически является основой всех научных изысканий, связанных с путешествиями во времени.
Первоначально, в 1905 году, ученый представил специальную теорию относительности (СТО). В ней он обосновал идею о четырехмерной модели окружающего нас мира - три пространственных измерения и одно временное неразрывно связаны в единую ткань пространства-времени, которая способна изменяться относительно позиции объектов, скорости их движения, скорости света и еще ряда факторов.
В 1915 году Эйнштейн дополнил эти научные изыскания в общей теории относительности (ОТО). В этой работе физик доказал факт пластичности пространства-времени, предложив новый взгляд на природу гравитации.
Все материальные тела в нашей четырехмерной реальности способны деформировать и искажать ее сообразно своей массе и энергии - к такому выводу пришел Эйнштейн. Чем больше масса тела, тем сильнее деформация и мощнее гравитационный эффект.
В случаях с такими крупными объектами, как космические тела, впору говорить о такой силе гравитации, что способна замедлить время и привести его к исходной точке. Возникает своеобразная замкнутая во времени кривая, которую теоретически можно использовать как возможность переместиться в прошлое или будущее.
Обе теории Эйнштейна впоследствии позволили астрофизикам сделать массу великих открытий: упорядочить учение о черных дырах, создать теорию Большого взрыва, а также развить ряд гипотез о возможностях путешествий по времени.
Способы путешествий во времени
Рассмотрим самые популярные способы совершить путешествие во времени с точки зрения современной науки.
Путешествие с помощью преодоления скорости света
Реальная вероятность совершить путешествие во времени и оказаться в будущем действительно существует, если исходить из доказанного Эйнштейном постулата – для объектов, движущихся с разной скоростью время течет по-разному. К примеру, для человека, который сел в самолет и летит на отдых, время будет идти чуть медленнее, нежели для его провожатого, который остался в аэропорту.
То есть с точки зрения статичных наблюдателей временные процессы движущихся объектов замедляются. Эта теория неоднократно была проверена эмпирическим путем. Хорошо известен эксперимент с хронометрами, который провели ученые Джозеф Хафели и Ричард Китинг в 1971 году. Они взяли два экземпляра суперточных цезиевых атомных часов, сверили их, после чего одни часы оставили на Земле, а вторые забрали с собой в кругосветное путешествие на реактивном самолете. По возвращении часы сверили, и оказалось, что «путешествующий» экземпляр отстал на несколько наносекунд.
Таким образом, был сделан вывод – если путешествовать на скорости приблизительно равной скорости света, а это почти 300 тысяч км/с, то есть все шансы хотя бы ненадолго, но попасть в будущее.
«Теория относительности дает возможность путешествия во времени - в будущее. Для этого, например, можно сесть на какой-нибудь гипотетический или даже существующий космический корабль, который с большим ускорением, с большой скоростью сделает какую-то петлю и вернется на Землю. Человек, который вернется на нашу планету, он попадет в будущее. То есть он проживет, может быть, год, а на Земле пройдет сто лет или даже больше», – рассказал доктор физико-математических наук, профессор Российского технологического университета МИРЭА Роман Шамин в передаче «Наука и техника» на РЕН-ТВ.
Путешествия через «кротовые норы»
Мы уже упомянули о том, что в ОТО Альберт Эйнштейн доказал способность пространства-времени искривляться под воздействием массивных космических объектов, создавая мощный гравитационный эффект. При этом ткань пространства-времени в каких-то точках может соприкасаться - таким образом образуются своеобразные тоннели, через которые теоретически возможно совершить путешествие в другую пространственно-временную реальность. Раньше такие тоннели называли «мостами Эйнштейна - Розена», а сегодня - «кротовыми норами», «червоточинами» или «кротовинами».
«Представьте себе лист бумаги, на двух отдаленных концах которого мы нарисовали по точке. И представьте, что бумага огромна - размером с Галактику. Тогда путь от одной точки к другой по прямой займет у нас тысячи и тысячи лет. Но давайте сложим два противоположных конца бумаги друг с другом так, что точки соприкоснутся. Крошечный тоннельчик, образовавшийся между ними, - это и есть «кротовина». А так как время возле одной точки может идти быстрее, чем возле другой, то в принципе такая конструкция позволяет путешествовать не только в пространстве, но и во времени», - объясняет явление директор Института физико-математических наук и информационных технологий Балтийского федерального университета имени Канта, профессор Артем Юров.
Путешествия через черные дыры
В отличие от «кротовин», которые существуют только гипотетически и еще никогда никем не были обнаружены, черные дыры – это реальные объекты в космосе, имеющие благодаря массе и габаритам настолько мощную гравитацию, что затягивают в свою пучину даже такие сверхскоростные объекты, как световые частицы.
Существует несколько версий появления черных дыр. Общепринято считать, что такие гиганты образуются после взрыва небесных тел. Звезда схлопывается под воздействием происходящих внутри процессов, при этом ее оболочка разлетается, и остается сверхплотная материя, которая проваливается в пространственно-временной континуум, буквально закручивая его в воронку.
Многие ученые считают, что описанная гениальным Эйнштейном «кротовина» - это и есть тоннель между двумя черными дырами. И благодаря ему можно путешествовать словно на машине времени не только между прошлым и будущим, но и между мирами.
«Есть такое понятие, как кротовая нора или «мост Эйнштейна — Розена». Это когда за черной дырой, за ее горизонтом событий есть другая черная дыра, которая может находиться в другой Вселенной, но при этом они каким-то образом связаны. То есть пространство и время между ними общее. Правда, из одной Вселенной попасть в другую все равно нельзя. Пространство и время устроены так, что наблюдатель из каждой Вселенной может попасть внутрь черной дыры. Время жизни внутри черной дыры ограничено, потому что любой объект рано или поздно ударяется в сингулярность. Но недавно появились модели, в которых по этому мостику все-таки можно пройти. Есть очень узкая область пространства-времени, которая реально соединяет один мир с другим», - такого мнения придерживается профессор Калифорнийского технологического института Алексей Китаев.
С ним согласен астроном Владимир Сурдин, который считает, что в качестве машины времени необходимо использовать объект, обладающий огромной силой гравитации.
«Это могут быть гигантские черные дыры. И, возможно, те объекты, которые мы за них принимаем, могут быть ходами и выходами из «кротовых нор». <…> Сейчас делают новый космический радиотелескоп — «Миллиметрон». Может быть, он поможет найти среди черных дыр входы в «кротовые норы» и совершить путешествие во времени», — резюмирует ученый.
Путешествия посредством цилиндра Типлера
Еще один гипотетический объект, который в теории может стать машиной для путешествия во времени – цилиндр, вращающийся со скоростью, приближенной к скорости света.
Откуда взялась данная гипотеза? Еще в 20-30-х годах такие ученые как Якоб ван Стокум и Корнелиус Ланцош обнаружили, что в пространствах с вращательной симметрией тоже возникает мощная гравитация, позволяющая «свернуть» время в петлю и осуществить путешествие назад, в прошлое.
Американский физик Франк Типлер в 1974 году на основе этой теории предложил такую модель машины времени - гладкий и бесконечно длинный цилиндр, в десять раз превышающий массу Солнца и делающий 1 миллиард оборотов за минуту. Развивая такую немыслимую скорость, цилиндр буквально увлекает за собой пространство-время. И если космический корабль сделает несколько оборотов вокруг вращающегося цилиндра, то возникшая кривая времени отбросит путешественника в прошлое. А уж насколько далеко – зависит от скорости вращения и числа оборотов.
В чем главные проблемы создания машины времени
Все вышеописанные случаи – вовсе не плод воображения фантастов, а вполне обоснованные научные теории. Почему же до сих пор никто так и не создал устройство, которое бы позволило человеку путешествовать во времени – возникает резонный вопрос.
Как оказалось, ближе всех к проекту создания машины времени подошел американский физик Кип Торн. В 1988 году он в соавторстве с Майком Мориссом и Ульви Юртсевером опубликовал статью, где привел расчеты, при которых можно совершить путешествие во времени сквозь «кротовину», описанную Эйнштейном. Однако в мире астрофизиков давно известно – «кротовины» очень малы и крайне нестабильны. Они способны схлопнуться или исчезнуть, если в них залетит хоть один фотон.
Чтобы через червоточину пролетел целый космический аппарат, необходимо ее стабилизировать и соответственно увеличить в размерах. По мнению Торна, для этого необходима материя, имеющая отрицательную плотность энергии и большое отрицательное давление, – ее назвали экзотической. Сферическая оболочка из такой материи и поможет поддерживать устье «кротовины» в открытом состоянии, уверяет Торн в своей работе о машине времени.
Проблема в том, что вещества с отрицательной плотностью энергии просто не существует. Но оно может быть создано искусственно. Вот что об этом говорит старший научный сотрудник лаборатории физики звезда Пулковской обсерватории Сергей Красников.
«На классическом уровне никто никогда такого вещества не видел, но мы точно знаем, что оно в принципе может существовать. Зарегистрированы квантовые эффекты, которые приводят к возникновению такого вещества. Это довольно известный феномен и называется он эффект Казимира. Он был официально зарегистрирован. И связан как раз с существованием отрицательной плотности энергии, что очень вдохновляет».
Сергей Красников, кстати, является одним из немногих ученых в нашей стране, который занимается изучением путешествий по времени. Ранее он уже подтверждал, что возможность существования «кротовин» доказана.
«Вот только сделать из «кротовины» машину времени технически невероятно сложно - нужны совсем другие космические корабли, иная материя, мощные источники энергии. Вполне возможно, на это уйдут сотни лет», - отметил он.
Что такое временной парадокс?
Есть еще одно препятствие для осуществления путешествий во времени: это нарушение причинно-следственных связей.
«Отправиться назад во времени и нарушить ход событий, приводящий к собственному рождению — значит, поставить причину после следствия», - писал в свое время Стивен Хокинг.
Такую ситуацию в научно-популярных кругах называют «парадоксом убитого дедушки». Допустим, человек совершил путешествие в прошлое на машине времени и там убил своего дедушку – еще молодого и неженатого. Сможет ли этот человек вернуться назад – в настоящее? Нет, потому что его уже не существует. Ведь убитый дедушка не смог создать семью, зачать сына, вырастить его и, соответственно, обзавестись внуком. Такой сценарий невозможен, если путешествовать по одной временной линии.
Однако, есть версия, что человек, прилетевший на машине времени в прошлое, чтобы убить дедушку, может оказаться на параллельной пространственно-временной линии или в параллельной Вселенной.
Данный сценарий вполне соотносится с гипотезой Мультивселенной, последователи которой утверждают: в пространстве возможны множественные варианты событий, но развиваться они будут в условиях разных вселенных (пространств). Правда, изменить прошлое в этом случае незадачливый внук уже не сможет, даже если он будет целиться в упор, то просто не сможет нажать на курок.
Опять же Хокинг выдвинул в этой связи интересную гипотезу о путешествиях во времени. Ученый предположил, что сами законы физики препятствуют созданию машин времени в целях защитить хронологию и сохранить Вселенную для историков.
«Наши современные представления не исключают возможности быстрых космических путешествий и возвращения в прошлое. Это может порождать огромные логические проблемы, поэтому будем надеяться, что существует некий Закон о защищенности хронологии, который не позволит людям перемещаться в прошлое на машинах времени и убивать своих родителей», - заявил великий физик.
Кто уже пытался изобрести машину времени
После открытия теории относительности Эйнштейна ученые сначала робко, а потом все более смело стали предлагать свои проектные расчеты, научно доказывающие возможность совершить путешествие во времени. О наиболее известной машине времени, созданной Кипом Торном и его учениками, мы уже рассказали выше. Кто же еще пополнил ряды энтузиастов?
В числе первых оказались уже упомянутые европейские ученые Якоб ван Стокум и Корнелиус Ланцош. Каждый из них высказал предположение, что вращающийся цилиндр из космической пыли создает мощное гравитационное поле, вблизи которого возникают замкнутые временные траектории, способные перемещать в прошлое словно машина времени.
Но более полно эту теорию развил в своей работе 1949-го года математик Курт Гедель. В его понимании машиной времени может стать вся Вселенная, которая вращается целиком подобно цилиндру Стокума. Путешествуя в такой Вселенной с определенной скоростью, космонавт может, попасть в замкнутую времениподобную кривую и переместиться во временную точку отсчета.
Ученые из Канады и США Бетт Типпет и Дэвид Цанг в 2017 году представили математическую модель машины времени TARDIS. Основополагающим вопросом в их расчетах был такой: что если искривление пространства-времени будет настолько сильным, что превратиться в замкнутый круг? Тогда по этому кругу пассажиры смогут путешествовать в прошлое и в будущее.
В 2023 году американский астрофизик Рон Маллет заявил, что придумал способ путешествия в прошлое. Свою машину времени он представил как модель кольцевого лазера с беспрерывно циркулирующими лучами, который сможет набрать необходимую скорость, исказить временное пространство и открыть портал в прошлое. «Свет способен создавать гравитацию, и если гравитация влияет на время, то и сам свет может влиять на время», - говорит Маллет в защиту своей теории.
