Машина времени — мечта, которую человечество лелеет уже не одно столетие. Фантасты рисуют ее в виде капсулы, способной перенести человека в прошлое или будущее. Но что говорит наука? Современная физика, опираясь на теорию относительности Эйнштейна, допускает возможность путешествий во времени. Хотя пока ни одна из теорий не реализована на практике, ученые продолжают искать пути к осуществлению этой идеи. Рассказываем, как ученые пытаются обойти научные парадоксы и сделать фантастику реальностью.
Альберт Эйнштейн доказал: время и пространство образуют единую ткань — пространство-время. Массивные объекты вроде звезд и черных дыр искривляют эту ткань, замедляя или ускоряя ход времени. Чем сильнее гравитация, тем заметнее эффект. Например, часы на спутниках GPS идут быстрее, чем на Земле. Теоретически, если создать экстремальные условия, можно замкнуть время в петлю или проложить туннель через века. Существуют пять концепций, которые показывают, что путешествия во времени возможны.
1. Лазерное кольцо галактического масштаба
Главное препятствие для путешествий во времени — скорость света. Согласно теории относительности Эйнштейна, ничто не может двигаться быстрее 299 792 458 м/с. Превышение этого предела нарушило бы причинно-следственную связь: эффект возник бы раньше причины.
Но есть лазейка. В 2003 году физик Рон Маллетт из Университета Коннектикута предположил, что вращающееся кольцо лазеров может искривить пространство-время. Свет обладает энергией, а значит, создает гравитационное поле. Если закрутить мощные лазеры в кольцо, их коллективная гравитация заставит пространство-время вращаться, образуя петлю. Попав в такую петлю, объект или человек смог бы переместиться в прошлое.
Однако для этого потребуется лазерная установка размером с галактику. Даже если ее построить, возникнет сингулярность — точка, где законы физики перестают работать. Сингулярность разрушает предсказуемость. Ученые не знают, что произойдет с тем, кто в нее попадет. Столкновение с сингулярностью приведет к непредсказуемым последствиям, включая возможное разрушение пространства-времени.
2. Космические струны и экзотическая материя
Космические струны — гипотетические нити энергии толщиной меньше атома, оставшиеся после Большого взрыва. В 1991 году физик Дж. Ричард Готт из Принстонского университета рассчитал: две бесконечные струны, движущиеся в противоположных направлениях, создадут петлю времени. Чтобы активировать ее, нужно облететь струны со скоростью 99,99% от световой.
Проблема в том, что струны требуют материи с отрицательной энергией. Такая материя обладает меньшей энергией, чем вакуум, и может стабилизировать пространственно-временные искажения. В лабораториях уже получали микроскопические количества отрицательной энергии, но для струн нужны объемы, сравнимые с массой галактик.
Даже если найти космические струны, их энергии хватит лишь на наносекунды эффекта. Кроме того, отрицательная энергия крайне нестабильна: малейшее возмущение разрушит петлю.
3. Варп-двигатель: сжимаем пространство
Варп-двигатель из «Звездного пути» — не просто выдумка. В 1994 году мексиканский физик Мигель Алькубьерре предложил модель, где корабль движется в пузыре искривленного пространства-времени. Перед пузырем пространство сжимается, позади — расширяется. Корабль остается неподвижным внутри пузыря, но перемещается быстрее света относительно внешнего наблюдателя.
«Пассажиры не почувствуют ускорения, — говорит Джаред Фукс, исследователь из Университета Алабамы. — Это как стоять на эскалаторе».
Однако для создания пузыря нужна отрицательная энергия. Расчеты показывают: для корабля диаметром 200 метров потребуется энергия, эквивалентная массе Юпитера. Современные технологии позволяют генерировать лишь доли джоуля отрицательной энергии. Кроме того, варп-пузырь может разрушиться при контакте с частицами межзвездной среды.
4. Червоточины: туннели сквозь века
Червоточины — гипотетические туннели, соединяющие удаленные точки пространства-времени. Теория Эйнштейна-Розена допускает их существование, но для стабилизации нужна отрицательная энергия.
В 2019 году физик Дэниел Джafferis из Гарварда предложил модель червоточины, связывающей две заряженные черные дыры. Проблема в том, что туннель будет микроскопическим, а гравитация разорвет любого, кто попытается пройти.
Альтернатива — кольцевые червоточины. Они не требуют черных дыр и выглядят как плоские порталы. «Это как дверь: вы входите в одной точке и выходите в другой, даже в другом времени», — говорит Андрей Зельников из Университета Альберты. Но для создания портала нужны квантовые поля с отрицательной энергией, управлять которыми мы пока не умеем.
5. Квантовый мост в прошлое
Если человека отправить в прошлое нельзя, то частицу — возможно. В 2022 году Дэвид Арвидссон-Шукур из Кембриджской лаборатории Hitachi показал: квантовая телепортация может работать как передача информации в прошлое.
Эксперименты с запутанными частицами демонстрируют, что их состояния связаны вне зависимости от расстояния. Если изменить состояние одной частицы, вторая мгновенно отреагирует. Арвидссон-Шукур интерпретирует это как сигнал, идущий назад во времени.
Его команда готовит эксперимент: частицы будут телепортированы так, что их состояние «прибудет» в момент до отправки. Технология не подойдет для людей — нужно управлять состоянием триллионов частиц одновременно. Но передача закодированных сообщений, например, в виде квантового Морзе, возможна уже в этом столетии.
Post Scriptum
Машина времени пока существует только в уравнениях. Лазерные кольца, космические струны и червоточины требуют экзотических материалов и энергий, недоступных человечеству. Однако физики не сдаются: одни ищут следы космических струн в реликтовом излучении, другие моделируют варп-пузыри в квантовых симуляторах.
Даже если мы никогда не построим машину времени, ее исследование углубляет понимание Вселенной.
-----
Смотрите нас на youtube. Еще больше интересных постов на научные темы в нашем Telegram.
Заходите на наш сайт, там мы публикуем новости и лонгриды на научные темы. Следите за новостями из мира науки и технологий на странице издания в Google Новости
