Путешествие в будущее возможно, но вот "обратная" часть сталкивается с трудностями.
Мистер Стрикленд: "Я заметил, что ваша группа в списке на прослушивания после школы сегодня. Зачем тебе это, МакФлай? У тебя нет шансов. Ты слишком похож на своего старика. Ни один МакФлай ничего не добился в истории Хилл-Вэлли!" Марти МакФлай: "Да, ну, история изменится." - "Назад в будущее"
Это история о том, как исправляются ошибки и предоставляются вторые шансы. Трилогия "Назад в будущее" — культовые фильмы 80-х — предлагает манящую возможность для всех, кто совершил ошибки: способность путешествовать в прошлое и исправить свои (или своих предков) ошибки, а также возможность путешествовать в будущее, изучить неудачи своих (или своих потомков) и соответственно скорректировать свои действия.
Это мечта каждого перфекциониста.
Но что говорит физика об этих сценариях? Во-первых, понятие путешествия во времени — это то, что не относится к "фикции" в научной фантастике: это единственное в науке, от чего вы не можете удержаться, независимо от того, что вы делаете! Будь вы абсолютно неподвижны или ускоряетесь почти до скорости света, вы, в вашей собственной системе отсчета, всегда перемещаетесь во времени с одинаковой скоростью: одна секунда за секунду.
Конечно, это может звучать не очень глубоко, но когда Эйнштейн предложил специальную теорию относительности в 1905 году, это было одним из ее поразительных следствий.
К тому же мы узнали, что фотоны — или любая безмассовая частица — вообще не могут испытывать время в своей системе отсчета: с момента их излучения до момента поглощения только массивные наблюдатели (вроде нас) могут видеть течение времени. С точки зрения фотона, весь Вселенная в направлении его движения сжимается до одной точки, и поглощение и излучение происходят одновременно: мгновенно.
Но у нас есть масса. И для всего, что имеет массу, вы ограничены тем, что всегда перемещаетесь со скоростью меньше скорости света в вакууме. Более того, независимо от того, насколько быстро вы движетесь относительно чего-либо другого — ускоряетесь вы или нет — вы всегда будете воспринимать свет, движущийся с одной и той же постоянной скоростью: c, скорость света в вакууме.
Это мощное наблюдение и осознание, и оно сопровождается увлекательным последствием: если вы наблюдаете кого-то в движении относительно вас, их часы будут казаться идущими медленнее.
Представьте себе "световые часы" или часы, работающие по принципу отражения света туда-сюда в вертикальном направлении между двумя зеркалами. Чем быстрее человек в движении перемещается относительно вас, тем больше скорость света будет перемещаться в этом поперечном (поперечном) направлении, а не в вертикальном, и, следовательно, тем медленнее будут казаться их часы.
Точно так же ваши часы будут казаться медленными по отношению к ним; они увидят, что время для вас течет медленнее! Ясно, что это не может быть случаем для вас обоих: когда вы снова встретитесь, один из вас будет старше, а другой моложе.
Кто из вас?
Это суть проблемы "парадокса близнецов" Эйнштейна. Краткий ответ: предполагая, что вы начали в одной и той же системе отсчета (на покое на Земле, например) и вы оказались в той же системе отсчета позже, человек, который путешествовал, будет моложе, так как время для него проходило в "медленном" режиме, в то время как человек, который остался дома, будет старше, так как время для него проходило в "нормальном" режиме.
Так что, если вы хотите быстро путешествовать во времени вперед, просто ускорьтесь до быстрой (близкой к световой) скорости, двигайтесь с этой скоростью некоторое время, а затем вернитесь в исходное положение. (Это будет включать в себя некоторый разворот!) Сделайте это, и вы сможете — в зависимости от теоретического качества вашего оборудования — путешествовать на дни, месяцы, десятилетия, эпохи или миллиарды лет в будущее!
Вы можете стать свидетелем эволюции и гибели человечества; конца Земли и Солнца; распада нашей галактики; тепловой смерти самой Вселенной. Пока у вашего космического корабля достаточно мощности, вы можете путешествовать так далеко в будущее, как захотите.
Но возвращение назад — это другая история. Простая специальная теория относительности, или отношение между пространством и временем на базовом уровне, было достаточно, чтобы попасть в будущее. Но если мы хотим вернуться назад — или в прошлое — нам нужно будет обратиться к общей теории относительности, или отношению между пространством-временем и материей и энергией. В этом случае мы рассматриваем пространство и время как неразделимую ткань, а материя и энергия — это то, что искривляет ее, или вызывает изменения в самой ткани.
Для нашей Вселенной, как мы ее знаем, пространство-время довольно скучное: оно почти идеально плоское, едва изогнутое и никоим образом, формой или (различимым) образом не возвращается к себе.
Но в некоторых модельных Вселенных — в некоторых решениях общей теории относительности Эйнштейна — вы можете вернуться к себе. Если пространство возвращается к себе, вы можете путешествовать в одном направлении очень, очень долго и в итоге оказаться там, где начали: это последствие замкнутой Вселенной.
Таким образом, можно не только иметь решения с замкнутыми пространственноподобными кривыми, но и можно иметь пространства-времена с замкнутыми времениподобными кривыми, что означает, что вы буквально можете вернуться "Назад в будущее"!
Но это математическое решение; описывает ли эта математика нашу физическую Вселенную? Кажется, что нет. Кривизны и/или разрывы, которые нам нужно было бы иметь в нашей Вселенной, крайне несовместимы с тем, что мы наблюдаем, даже около нейтронных звезд и черных дыр: наиболее экстремальные примеры кривизны в нашей Вселенной.
Наша Вселенная может вращаться в глобальном масштабе, но наблюдаемые ограничения на вращение в сто миллионов раз слишком строги, чтобы допустить замкнутые времениподобные кривые, которые нам так нужны. Если вы хотите отправиться в будущее, усовершенствованный DeLorean — предполагая, что под "усовершенствованным" подразумевается релятивистский — доставит вас туда, как и усовершенствованный поезд, который был первоначальной идеей Эйнштейна!
Но вернуться назад? Возможно, лучше, что вы не можете вернуться во времени, предотвратить брак вашего отца с вашей матерью и создать временной парадокс.
Футурама в сторону, идея путешествия во времени назад, вероятно, продолжит увлекать человечество, но эта половина путешествия во времени — "обратная" половина — почти наверняка останется вечной фантастикой. Математически это не невозможно, но Вселенная основана на физике, которая является специальным подмножеством математических решений. В этом случае наши мечты об исправлении наших ошибок путем возвращения в прошлое, вероятно, будут существовать только в нашем воображении.
