Путешествие во времени: теории, парадоксы и возможности


Путешествие во времени — перемещение между разными точками времени — было популярной темой для научной фантастики на протяжении десятилетий, констатирует space.com.

Time travel.png

Франшизы от «Доктора Кто» до «Звездного пути» и «Назад в будущее» показывали, как люди попадают в какой-то автомобиль и прибывают в прошлое или будущее, готовые к новым приключениям.

Однако реальность более запутана. Не все ученые считают, что путешествие во времени возможно. Некоторые даже говорят, что попытка была бы фатальной для любого человека, решившего это предпринять.

Понимание времени

satellite-2651890_1280.jpg

Сколько сейчас времени? Хотя большинство людей считают время постоянным, физик Альберт Эйнштейн показал, что время — иллюзия; оно относительно — и может варьироваться для разных наблюдателей в зависимости от вашей скорости в пространстве. Для Эйнштейна время — это «четвертое измерение». Пространство описывается как трехмерная арена, которая обеспечивает путешественника координатами — такими как длина, ширина и высота. Время обеспечивает другое направление координат — хотя обычно оно движется вперед. (И наоборот, новая теория утверждает, что время «реально»).

В теории специальной относительности Эйнштейна говорится, что время замедляется или ускоряется в зависимости от того, насколько быстро вы двигаетесь относительно чего-то другого. Приближаясь к скорости света, человек внутри космического корабля старел бы намного медленнее, чем дома его близнец. Кроме того, в теории общей относительности Эйнштейна гравитация может изгибать время.

Представьте себе четырехмерную ткань, называемую пространством-временем. Когда нечто, что имеет массу, находится на этом куске ткани, вызывая ямочку или изгиб пространства-времени. Деформация пространства-времени заставляет объекты двигаться по искривленному пути и обозначенная кривизна пространства — это то, что мы знаем как силу тяжести.

Как общие, так и специальные теории относительности были доказаны с помощью спутниковой GPS-технологии, на борту которого очень точные часы. Эффекты гравитации, а также увеличенная скорость спутников над Землей, относительно наблюдателей на земле, добавляют нескорректированным часам 38 микросекунд в день. (Инженеры делают калибровки, чтобы составить отличие).

В каком-то смысле этот эффект, называемый замедлением времени, означает, что астронавты — это путешественники во времени, когда возвращаются на Землю они едва-едва моложе своих идентичных близнецов, которые остаются на планете.

Через червоточину

universe-2368403_1280.jpg

По данным НАСА, общая теория относительности также предоставляет сценарии, которые могут позволить путешественникам вернуться во времени. Уравнения, однако, физически труднодостижимы.

Одна из возможностей может заключаться в том, чтобы двигаться быстрее, чем свет, который перемещается со скоростью 299 792 километра в секунду в вакууме. Однако уравнения Эйнштейна показывают, что объект со скоростью света имел бы как бесконечную массу, так и нулевую длину. Это представляется физически невозможным, хотя некоторые ученые расширили его уравнения и сказали, что это можно сделать.

Сопряженная возможность, как заявили в НАСА, будет состоять в том, чтобы создать «червоточины» между точками пространства-времени. В то время как уравнения Эйнштейна предусматривают их, они разрушались бы очень быстро и были бы пригодны только для очень маленьких частиц. Кроме того, ученые пока не наблюдали этих червоточин. А также, технология, необходимая для создания червоточины, намного превосходит все, что у нас есть сегодня.

Альтернативные теории путешествий во времени

dinosaur-1564323_1280.jpg

В то время как теории Эйнштейна, похоже, затрудняют путешествие во времени, некоторые группы предложили альтернативные решения, чтобы ускориться во времени.

Бесконечный цилиндр

Астроном Фрэнк Типлер предложил механизм (иногда известный как Цилиндр Типлера), в котором можно было бы получить материю, которая в 10 раз больше массы Солнца, а затем вращать ее в очень длинном, но очень плотном цилиндре.

После увеличения вращения ее до нескольких миллиардов оборотов в минуту космический корабль находящийся поблизости — после очень точной спирали вокруг этого цилиндра — мог бы попасть в «замкнутую, временную кривую». Однако существуют ограничения в этом методе, в том числе тот факт, что длинна цилиндра должна быть бесконечной, чтобы метод сработал.

Черные дыры

Другой возможностью было бы быстрое перемещение корабля вокруг черной дыры или искусственное создание такого условия огромной вращающейся структурой.

«Вблизи и вокруг они бы сделали так, испытав всего половину времени каждого, кто находится далеко от черной дыры. Корабль и его команда будут путешествовать во времени», — писал физик Стивен Хокинг в Daily Mail в 2010 году.

«Представьте, что они обогнули черную дыру за пять лет. Десять лет прошли бы в другом месте. Когда они вернутся домой, все на Земле проживут на пять лет дольше, чем они».

Однако, добавил он, экипаж должен будет передвигаться со скоростью света, чтобы это сработало. Физик Амос Ирон в Технион-Израильском-технологическом-институте в Хайфе, указал на еще одно ограничение, если использовать машину: она может развалиться, до ее возвращения.

Космические струны

Другая теория для потенциальных путешественников во времени включает в себя нечто, называемое космическими струнами - узкие трубки энергии, протянутые по всей длине постоянно расширяющейся вселенной. Предполагается, что эти тонкие полости, оставшиеся от раннего космоса, содержат огромное количество массы и, следовательно, могут деформировать пространство-время вокруг них.

Ученые говорят, что космические струны либо бесконечны, либо находятся в петлях без концов. Приближение двух таких струн, параллельных друг другу, будет настолько интенсивно искривлять пространство-время и в такой конкретной конфигурации, которая могла бы сделать путешествие во времени возможным, теоретически.

Машины времени

clock-1521124_1280.jpg

Как правило, понимается, что путешествие вперед или назад во времени потребует устройство — машину времени — чтобы доставить вас туда. Исследования временной машины часто включают сгибания время-пространства, пока линии времени не вернутся к себе, чтобы сформировать петлю, технически известную как «замкнутая кривая времени».

Чтобы достигнуть этого, машинам времени часто, как считают, нужна экзотическая форма материи с так называемой «отрицательной плотностью энергии». Такое экзотическое вещество имеет причудливые свойства, в том числе перемещение в противоположном направлении нормального вещества при сжатии. Такая материя могла бы существовать теоретически, но если бы это случилось, она могла бы присутствовать только в количествах, слишком малых для построения машины времени.

Тем не менее, исследование путешествия во времени предполагает, что машины времени возможны без экзотического вещества. Работа начинается с отверстия в форме пончика, охватываемого сферой нормальной материи. Внутри этого вакуума в форме пончика пространство-время могло бы изогнуться само на себя с помощью сфокусированных гравитационных полей, сформировав замкнутую временную кривую. Чтобы вернуться во времени, путешественник будет быстро двигаться внутри "пончика", идя назад в прошлое с каждым кругом. Однако эта теория имеет ряд препятствий. Гравитационные поля, необходимые для создания такой замкнутой кривой времени, должны быть очень сильными, а манипулирование ими должно быть очень точным.

Парадокс дедушки

grandpa-519246_1280.jpg

Помимо физических проблем, путешествие во времени может также иметь некоторые уникальные ситуации. Классическим примером является парадокс дедушки, в котором путешественник во времени возвращается и убивает своих родителей или своего дедушку — главная сюжетная линия в фильмах «Терминатор» — или иным образом вмешивается в их отношения — вспоминая «Назад в будущее» — так чтобы он никогда не родился, или его жизнь навсегда изменилась.

Если это произойдет, говорят некоторые физики, вы бы не родились в одной параллельной вселенной, но все равно бы родились в другой. Другие говорят, что фотоны, которые составляют свет, предпочитают самосогласованность в сроках, которые будут мешать вашему злому, суицидальному плану.

Некоторые ученые не согласны с вышеперечисленными вариантами и говорят, что путешествие во времени невозможно, неважно каким методом. Большая скорость, чем скорость света, в особенности вызвала насмешку астрофизика Американского музея естественной истории Чарльза Лу.

Это «просто, математически, не работает», сказал он в прошлом интервью сайту LiveScience.

Кроме того, люди не могут противостоять путешествиям во времени вообще. Поездка почти со скоростью света потребовала бы всего лишь центрифугу, но это было бы летально, сказал Джефф Толлаксен, профессор физики в Университете Чепмена, в 2012 году.

Использование силы тяжести также было бы смертельным. Чтобы испытать замедление времени, можно было бы стоять на нейтронной звезде, но силы, которые человек испытал бы, вначале разорвали бы его на части.

Путешествие во времени в художественной литературе

time-machine-2730490_1280.jpg

Две статьи 2015 года на Space.com рассказали о различных способах, которыми путешествия во времени работают в художественной литературе, и о лучших машинах временного путешествия. Некоторые методы, используемые в художественной литературе, включают:

Одностороннее путешествие в будущее: путешественник покидает дом, но люди, которых он или она оставили, могут вырасти или умереть к моменту возвращения путешественника. Примеры: «Interstellar» (2014), «Ikarie XB-1» (1963)

Путешествие во времени это перемещение по более высоким измерениям: в «Interstellar» (2014) есть «тессеракт», в котором космонавты могут путешествовать, потому что судно представляет время как пространственное измерение. Аналогичная концепция выражена в «A Wrinkle In Time» Мадлен Лингль (2018, основанная на книжной серии, которая началась в 1963 году), где время складывается с помощью тессеракта. Правда в книге используются сверхъестественные существа, чтобы сделать путешествие возможным.

Путешествие пространственно-временным вихрем: знаменитый «Доктор Кто» (1963-настоящее время), его TARDIS (аббривиатура - «Время и относительное измерение в космосе») использует сверхпространственный вихрь, чтобы пройти сквозь время, хотя путешественники внутри чувствуют, что время проходит нормально.

Мгновенный временной скачек: примеры включают «Девушка, которая прыгает сквозь время» (2006), ДэЛореан из «Назад в будущее» (1985) и машину г-на Пибоди WABAC из «The Rocky and Bullwinkle Show» (1959-64).

Путешествие во время остановки времени: «Машина времени» (книга 1895 года) и Time-Turner Гермионы Грейнджер из «Гарри Поттера» сохраняют путешественника неподвижным, пока они двигаются во времени.

Замедляющее время путешествие: в «Primer» (2004) путешественник остается в коробке во время путешествия во времени. Для каждой минуты что они хотят вернуться во времени, им нужно оставаться в коробке на минутку. Если им нужно вернуться на сутки, они должны остаться там в течение 24 часов.

Путешествие быстрее скорости света: в фильме «Superman: The Movie» (1979) Супермен летит быстрее света, чтобы вернуться во времени и спасти Лоис Лейн, прежде чем она будет убита. Эта концепция также использовалась в романе 1980 года «Timescape» Грегори Бенфорда, в котором главный герой передает (гипотетические) более быстрые, чем свет частицы тахиона обратно в Землю в 1962 году, чтобы предупредить о катастрофе. В нескольких эпизодах и фильмах «Звездный путь» Энтерпрайс путешествует во времени, двигаясь быстрее света. В комиксе и телесериале «Вспышка» суперспидстер использует космическую бегущую дорожку, чтобы путешествовать во времени.

Трудные методы категоризации: в «Timecop» (1994) есть ракеты, которые появляются и выходят из поля зрения, во время их использования, что приводит к большим предположениям о том, что происходит. В сериале «Терминатор» также есть Оборудование Смещения Времени, которое демонстрирует, как вести войну в четырех измерениях (включая время).

Так возможно ли путешествие во времени?

bttf_feat.jpg
© Universal Studios; все остальные фото имеют свободную лицензию CC0

Хотя путешествие во времени не представляется возможным — по крайней мере, в том смысле, что люди выживут в нем — с помощью физики, которую мы используем сегодня, ставки постоянно меняются. Достижения в квантовых теориях могут, возможно, дать некоторое представление о том, как преодолеть парадокс во времени.

Одна из возможностей, хотя это не обязательно приведет к путешествию во времени, решает тайну того, как некоторые частицы могут мгновенно общаться друг с другом быстрее скорости света.

Тем временем, однако, заинтересованные путешественники во времени могут, по крайней мере, испытать это опосредовано через фильмы, телевидение и книги.


Comments 6


**upvote50-50 сделал реблог :)**

Этот пост участвует в программе 50/50 !

17.11.2017 10:10
0

Во котейко постарался! Столько теорий собрать. Чтож, подождем, какая сработает раньше)))....

...или они уже работают?..

17.11.2017 10:21
0

ставь апвот дядя, там же намекают, что с каждым открытием вероятность увеличивается, особенно квантовая теория в этом смысле интересна. А там глядишь и мотанутся разрабы и ХФ быстрее сделают задним числом))))

17.11.2017 10:57
0
17.11.2017 11:10
0