Ченоа ван ден Богаард, редактор по физике и астрономии.
Возможность путешествовать во времени, будь то исправление ошибки в прошлом или заглянуть в будущее, уже давно рассматривается научной фантастикой и обсуждается физиками-теоретиками. В то время как споры о возможности путешествия в прошлое продолжаются, физики определили, что путешествие в будущее, безусловно, возможно. И для этого не нужны ни червоточина, ни делорианец.
Путешествие во времени в реальной жизни происходит за счет замедления времени - свойства специальной теории относительности Эйнштейна. Эйнштейн был первым, кто осознал, что время не является постоянным, как считалось ранее, а вместо этого замедляется по мере того, как вы быстрее перемещаетесь в пространстве. В рамках своей теории Эйнштейн переосмыслил само пространство. Он придумал фразу «пространство-время», объединив три измерения пространства и одно измерение времени в один термин. Вместо того, чтобы рассматривать пространство как плоское и жесткое место, в котором находятся все объекты во Вселенной, Эйнштейн считал его изогнутым и податливым, способным образовывать гравитационные провалы вокруг масс, притягивающих другие объекты, как шар для боулинга, помещенный в центр. Батута приведет к тому, что любой меньший объект, помещенный на батуте, соскользнет к центру.
Чем ближе объект приближается к центру провала, тем быстрее он ускоряется. Центр гравитационного падения Земли расположен в ядре Земли, где гравитационное ускорение является самым сильным. Согласно теории Эйнштейна, поскольку время движется медленнее, чем быстрее вы движетесь в пространстве, чем ближе объект к центру Земли, тем медленнее движется время для этого объекта.
Этот эффект можно увидеть на спутниках GPS, которые вращаются на орбите на высоте 20 200 километров над поверхностью Земли. Эти спутники имеют на борту высокоточные часы, которые показывают в среднем 38 микросекунд в день из-за замедления времени. Хотя на этот раз выигрыш во времени кажется незначительным, спутники GPS полагаются на свои бортовые часы для поддержания точного глобального позиционирования. Быстрое выполнение 38 микросекунд приведет к ошибке позиционирования почти на 10 километров, и эта ошибка будет увеличиваться ежедневно, если бы разница во времени не корректировалась постоянно.
Более драматический пример замедления времени можно увидеть в фильме «Интерстеллар», когда Мэтью МакКонахи и его команда приземляются на планете с экстремальным гравитационным полем, вызванным близлежащей черной дырой. Из-за интенсивного гравитационного воздействия черной дыры время для экипажа на планете резко замедляется, и один час на поверхности равен семи годам на Земле. Вот почему, когда команда возвращается на Землю, дочь Мэтью МакКонахи - старуха, а он, кажется, того же возраста, что и когда ушел.
Так почему же человечеству не удалось совершить столь резкий скачок во времени? Ответ на этот вопрос сводится к скорости. Чтобы человечество отправило путешественника на годы в будущее, нам нужно либо воспользоваться мощным гравитационным ускорением, вызванным черными дырами, либо отправить путешественника в космос со скоростью, близкой к скорости света (около 1 миллиарда км / ч. ). С нашей нынешней технологией прыжки на несколько микросекунд в будущее - это все, с чем могут справиться люди.
Но если технологии однажды позволят нам отправить человека в будущее, путешествуя со скоростью, близкой к скорости света, сможет ли путешественник использовать замедление времени, чтобы вернуться в прошлое и сообщить о своих открытиях? «Межзвездные путешествия со скоростью, близкой к скорости света, могут быть возможны, - говорит доктор Джейми Мэтьюз, профессор астрофизики в Университете Британской Колумбии, - [но] это путешествие - один путь - в будущее, а не назад в прошлое. . »
Если мы не можем использовать замедление времени, чтобы вернуться в прошлое, означает ли это, что прошлое навсегда недоступно? Возможно нет. Эйнштейн предположил, что путешествие во времени в прошлое можно осуществить с помощью моста Эйнштейна-Розена, типа червоточины. Кротовые норы - это теоретические области пространства-времени, которые деформированы таким образом, что соединяют две далекие точки в пространстве.
Уравнения Эйнштейна предполагали, что этот мост в космосе мог бы гипотетически соединить две точки во времени, если бы он был достаточно устойчивым. «В настоящий момент даже мост Эйнштейна-Розена не может [использоваться] для возврата в прошлое, потому что он не живет достаточно долго - он нестабилен», - объясняет Мэтьюз.
«Даже если он был стабильным, он [требует] другой физики, которой у нас нет. Гипотетические частицы и состояния материи, обладающие «экзотическими» физическими свойствами, которые нарушают известные законы физики, например, частица с отрицательной массой. Поэтому «кротовые норы» - это всего лишь научная фантастика. "
Хотя было бы увлекательно отправиться в прошлое, чтобы увидеть динозавров или встретить Альберта Эйнштейна и показать ему реальность путешествия во времени, возможно, лучше, если прошлое останется нетронутым. Путешествие в прошлое открывает возможность внести изменения, которые могут разрушить будущее. Например, в фильме «Назад в будущее» Марти МакФлай путешествует в прошлое и непреднамеренно мешает своим родителям встретиться друг с другом, почти предотвращая его собственное существование. Но если бы он разрушил собственное существование, как бы он вообще мог отправиться в прошлое?
Приключения Марти - это разновидность парадокса дедушки: что произойдет, если вы вернетесь в прошлое и убьете своего деда до того, как ваш отец зачат? Если вы добьетесь успеха, то как вообще возможно, что вы живы, чтобы убить своего дедушку?
Недавнее исследование Университета Квинсленда может дать ответ на этот загадочный парадокс. В этом исследовании исследователи математически доказывают, что путешествие во времени без парадоксов возможно, показывая, что Вселенная самокорректируется, чтобы избежать несоответствий. Если это правда, то даже если бы мы могли путешествовать во времени, мы никогда не смогли бы изменить события, чтобы создать другое будущее.
Хотя эти новые результаты поучительны, похоже, есть больше свидетельств того, что, хотя замедление времени может позволить нам заглянуть в будущее, мы никогда не сможем побывать в прошлом. Как сказал покойный Стивен Хокинг в своей книге «Черные дыры и детские вселенные»: «Лучшее доказательство того, что путешествие во времени [в прошлое] невозможно и никогда не будет возможным, - это то, что на нас не вторглись орды туристов из будущее. ”