Когда изобретут машину времени: факты, теории, разработки
Что такое машина времени
Машина времени — это устройство, с помощью которого, в теории, можно было бы путешествовать во времени.
Однако ученые понимают под ней не физическую машину или механизм, как в кино, а искривленное пространство-время [1]: например, в виде «червоточины» или «пончика». Внутри нее можно перемещаться из одной точки пространства-времени в другую, за счет сфокусированных гравитационных полей. Но такие поля должны быть супермощными, а управлять ими нужно с максимальной точностью.
Есть также версии, что машина времени — это экзотическая материя с отрицательной плотностью. Если ее толкнуть, она будет двигаться в направлении, обратном нормальному. Однако ничего похожего пока открыть не удалось.
Можно ли путешествовать во времени?
В фантастических фильмах вроде «Звездного пути» или «Назад в будущее» герои просто садятся в машину или другой транспорт и оказываются в прошлом или будущем. На деле все гораздо сложнее, и единого мнения на этот счет пока нет.
Альберт Эйнштейн первым описал время как «четвертое измерение» [2]. Он считал, что оно движется только вперед, но, при этом, относительно: то есть может течь с разной скоростью в разных условиях. Если вы будете двигаться со скоростью света (то есть 299 792 км/сек), то для вас оно замедлится — в сравнении с теми, кто стоит на месте. Но, согласно расчетам физика, ваша масса при этом должна быть бесконечной, а длина — нулевой.
Эйнштейн также утверждал, что гравитация может менять время: сверхмассивные объекты, вроде черных дыр, как бы искривляют время вокруг себя. Это тоже удалось доказать — с помощью GPS-спутников и сверхточных часов. Путешествия через черные дыры — пожалуй, самый популярный способ, описанный в фильме «Интерстеллар». Вблизи дыры или ее модели, за горизонтом событий, время движется в два раза медленнее, а то и вовсе останавливается.
Стивен Хокинг, написавший книгу «Краткая история времени», поддерживал теории Эйнштейна относительно черных дыр, а также — «червоточин» или «кротовых нор», которыми пронизана вся Вселенная. Однако он не верил, что можно путешествовать в прошлое.
В доказательство он провел эксперимент: организовал в 2009 году вечеринку и разослал приглашения уже после того, как она закончилась. Но никто из приглашенных в будущем так и не пришел на нее. Однако Хокинг не исключал, что машину времени построят уже после его смерти [3].
Основываясь на теориях Эйнштейна, NASA предположило, что можно путешествовать через «червоточины» или «кротовые норы» пространства-времени [5]. Это что-то вроде туннелей, пройдя через которые, мы окажемся в другом измерении. Но такие «червоточины» почти моментально схлопываются, и пройти через них смогут только сверхмалые частицы.
Еще одна гипотеза — «бесконечный цилиндр Типлера». Астроном Фрэнк Типлер предложил механизм, внутри которого вещество величиной в десять масс Солнца, свернутое в бесконечно длинный и очень плотный цилиндр. Если он будет вращаться со скоростью миллиарда оборотов в минут, космический корабль, пройдя по спирали, попадет внутрь цилиндра и окажется в «замкнутой времениподобной кривой» — мировой линии, где все возвращается в исходную пространственно-временную точку.
Теория струн в рамках квантовой механики предполагает наличие 11 измерений [6]. В одном из них как раз и может существовать портал для путешествий во времени.
Космические струны — тончайшие сгустки энергии, проходящие через всю длину Вселенной и обладающие огромной массой. Их диаметр тоньше атомного ядра, при этом они очень плотные: 1 тыс. км такой струны весят как Земля. Следовательно, они, как и черные дыры, тоже могут искривлять пространство и время вокруг себя. Есть теория, что такие струны бесконечны и образуют замкнутые петли — «складки» пространства-времени. Внутри них также можно путешествовать во времени.
В чем главные проблемы создания машины времени?
Есть отдельные теории — например, у физика Ричарда Мюллера [7] — о том, что вернуться назад невозможно, так как Вселенная постоянно расширяется, как в пространстве, так и во времени. Другими словами, в прошлом времени было как бы меньше, а в будущем его, наоборот, больше. И мы не можем, в нашем нынешнем состоянии, оказаться в нужной точке прошлого или будущего — в обеих случаях это будут совсем другие миры, с которыми у нас нет никакой связи. Чтобы такое путешествие стало возможным, нам сначала нужно уменьшить или увеличить объем пространства-времени.
И тем не менее люди веками пытаются создать машины времени или хотя бы воссоздать условия, при которых такие путешествия возможны.
Что будет, если изменить прошлое?
Этот вопрос чаще всего возникает в книгах и фильмах — вроде «Терминатора», «Эффекта бабочки» или «Назад в будущее». Ученые называют его «парадоксом убитого дедушки» [8]: когда путешественник во времени возвращается в прошлое, убивает своего дедушку в юности и в результате исчезает — потому что никогда не рождался.
Противники теории утверждают, что это невозможно: отправиться в прошлое можно только по замкнутой кривой, внутри которой все события закольцованы друг с другом. В качестве наглядного подтверждения приводят бильярдный шар, который движется через червоточину по заданной траектории и никак не может помешать сам себе.
Британский математик и философ Джеральд Джеймс Уитроу считал, что, если бы путешествия в прошлое были возможны, мы бы помнили о них еще до отправления.
Кто уже пытался изобрести машину времени
Еще в конце XIX века писатели-фантасты — среди них Энрике Гаспар и Римбау, а также Герберт Уэллс — описывали первые прототипы машин времени. Однако научные обоснования появились в начале XX-го, с появлением теорий Эйнштейна.
В 1948-м австрийский математик и философ Курт Гедель нашел решение для уравнений Эйнштейна, касающихся гравитации и вращающейся Вселенной. В ней свет тоже вращается вместе с другими объектами, из-за чего последние движутся по замкнутым траекториям и в пространстве, и во времени.
Гедель также писал, что в каждой точке пространства есть световой конус прошлого и конус будущего. Внутри каждого из них находится мировая линия — непрерывная кривая в пространстве-времени, которая состоит из событий. На каждой мировой линии время течет по-своему.
Если наклонить конусы под определенным углом, внутри получится окружность — это и есть машина времени. Нужно только создать такое гравитационное поле, или искривление, при котором конусы наклонятся под нужным углом. Гедель предполагал, что такая Вселенная уже где-то существует, но пока мы ничего о ней не знаем.
В 1943-м был проведен эксперимент на базе ВМС США в Филадельфии. В рамках него вокруг эсминца «Элдридж» создали специальный электромагнитный экран, который отражал сигналы радаров. Некоторые свидетели утверждали, что после этого корабль якобы исчез, а потом появился на расстоянии в сотни километров в штате Виргиния. Но спустя годы моряки, участвовавшие в эксперименте, опровергли это.
В 1988-м американский физик и астроном Кип Торн рассчитал, при каких условиях машина времени Геделя будет работать и насколько это возможно. Для этого нужно запустить машину времени, разогнать один конец «кротовой норы» до околосветовой скорости, притормозить, потом разогнать в обратном направлении, снова притормозить, нырнуть в нору, выскочить на другом конце и уже снаружи, как можно быстрее, домчаться до обратного конца. Так появится временная петля между прошлым и будущим.
Впоследствии модель усложнили, рассматривая ее в четырех и пяти измерениях, где добавляются новые слои и условия. В итоге окончательной «рабочей» версии пока что не существует, но многие в своих расчетах по-прежнему опираются на гипотезу Геделя.
В 2017-м ученые из США и Канады создали свою математическую модель машины времени — TARDIS (англ. Traversable Acausal Retrograde Domain in Spacetime). Она выглядит как «пузырь» или «ящик», который движется по кругу, проходя насквозь через пространство-время вдоль «кротовых нор».
Чтобы они возникли, необходимо искривление пространства-времени определенным образом. При этом появление черных дыр, о которых говорил Хокинг, необязательно. TARDIS будет перемещаться по замкнутой кривой, чтобы люди внутри испытывали постоянное ускорение. Те, кто будет наблюдать за этим снаружи, увидит две версии события: в одной время движется нормально, а в другой — в обратном направлении.
В начале этого года астрофизик Рон Маллет рассказал, что можно повернуть время вспять. Он также опирался на теории и уравнения Эйнштейна и предложил использовать кольцевой лазер с беспрерывно циркулирующими лучами, который сможет набрать нужную скорость и создать портал в прошлое. Это те самые «червоточины», о которой мы писали выше. Профессор уже разработал прототип такого устройства и проводит испытания. Однако у его будущей машины времени есть серьезное ограничение: с ее помощью можно вернуться не дальше, чем в тот момент, когда она была включена.
Выводы о машинах времени
Мнения и эксперименты в современной науке можно свести к трем направлениям:
Времени не существует – машина времени невозможна
С давних пор ученые и общество пытаются разгадать загадку, что же такое время и как его приручить.
Согласно теории относительности, каждый объект воспринимает время по-своему, время течет для всех по-разному. Однако объяснить, почему так происходит, никто не может. Также никто не может объяснить, почему время замедляется во время движения и рядом с массивными телами.
Единой теории, которая могла бы объяснить такое понятие, как «время», пока еще не существует. Существует множество теорий, включая философские, пытающихся обосновать и это природное явление в нашей Вселенной.
Еще одной загадкой стало то, что мы до сих пор не встретили путешественников во времени. Согласитесь, ведь если машину времени смогли изобрести в будущем, то мы обязательно бы встретили «временных туристов», даже если бы им запретили вступать в контакт с нами, рано или поздно они бы допустили ошибку и раскрыли себя. Однако этого не происходит.
В чем же секрет? А секрет в том, что никакого «времени» не существует в том понимании, которое мы себе придумали.
Что такое время на самом деле
Время – это всего лишь движение атомов. Они движутся – все вокруг меняется. Если взять все атомы и остановить, то «время» остановится. Если же взять и выстроить все атомы во Вселенной в то положение, в котором они были вчера, то мы попадем во вчерашний день.
Почему машина времени невозможна
Нет никаких «четвертых измерений» и «кротовых нор», есть только атомы наших тел и других объектов во вселенной, которые находятся в постоянном движении. Заставьте атомы вашего тела встать в том же порядке, что и 10 лет назад – и вы помолодеете на 10 лет.
Почему время замедляется при движении тела
Данная теория объясняет не только то, почему не существует машины времени, но и то, почему время замедляется при движении.
Согласно специальной теории относительности, в движущемся теле все физические процессы проходят медленнее, чем следовало бы для неподвижного тела по отсчётам времени неподвижной (лабораторной) системы отсчёта.
Данный эффект, наряду с гравитационным замедлением времени, учитывается в спутниковых системах навигации. Например, в GPS ход времени часов спутников скорректирован на разницу с поверхностью Земли, составляющую суммарно 38 микросекунд в день.
Еще со школьной скамьи нам известно, что масса тела увеличивается по мере увеличения скорости. То есть атомы этого тела становятся тяжелее, а значит, они двигаются медленнее относительно остальных атомом во Вселенной.
Это объясняет, почему часы в самолетах и космических станциях отстают от нашего обычного времени. Просто атомы, из которых сделан механизм часов, стали тяжелее и двигались медленнее.
Почему время замедляется рядом с массивными телами
Тут уже все просто: чем больше масса тела, тем выше его гравитация, а это значит, что атомы, находящиеся рядом с черными дырами или огромными планетами, становятся тяжелее и двигаются медленнее относительно остальных.
Это означает, что так называемое «время» протекает по-своему в разных уголках нашей Вселенной. Отсюда следует, что длительные и дальние путешествия по космосу возможны только в один конец, ведь возвращаться будет уже не к кому, для вашей семьи, оставшейся на Земле, время будет идти либо медленнее, либо наоборот быстрее, в зависимости от того, рядом с каким объектом вы пролетаете рядом.
Возможно, именно поэтому мы так и не видели инопланетян. Кто знает, может, они живут рядом с каким-то сверхмассивным космическим телом, и их атомы двигаются медленнее наших. А значит, одна минута пребывания в нашей галактике может стоить для них нескольких лет в их галактике. Имеет ли для них смысл такое путешествие или колонизация? Думаю, нет.
Что нам даст знание о том, что времени не существует
Понимание мира, окружающего нас, помогает двигать науку вперед. Как я уже писал, мы можем научиться делать атомы нашего тела тяжелее, например, за счет управления гравитацией, что станет аналогом криозаморозки человека, причем более безопасным аналогом, ведь мы до сих пор не научились размораживать живых существ без тяжелых последствий для их организма.
Более того, атомы движутся не хаотично, ведь тела, которые состоят из атомов, совершают определенные действия за один и тот же цикл, например, Земля вертится вокруг Солнца за одинаковый цикл движения атомов, который мы называем «сутки». А это значит, что, изучив движение атомов, мы можем не только предсказывать будущее, но и заглядывать в прошлое.
Возможно ли построить машину времени? Астрофизики уверены, что да
Возможность создания машины времени занимала людские умы на протяжении всего существования человечества. Пожалуй, перспектива однажды переместиться в эпоху динозавров, а затем, нажав на заветную кнопку, попасть в далекий футуристичный мир будущего, звучит действительно неплохо. К счастью для всех любителей научно-популярной фантастики, астрофизики уверены, что создание настоящей машины времени уже не за горами. Как сообщает портал futurism.com, профессор физики из Университета Коннектикута разработал уникальный способ перемещений во времени. Несмотря на то, что план ученого все еще остается теоретическим, астрофизик Рон Маллет уверен, что созданная им теория однажды сможет помочь ученым для разработки столь желанного для человечества устройства.
Скорее всего, создание машины времени уже не за горами
Можно ли создать машину времени?
Специальная теория относительности Альберта Эйнштейна, созданная еще в 1905 году, может стать ключом к созданию универсальной машины времени. К такому выводу пришел астрофизик из Университета Коннектикута Рон Маллет, который утверждает, что основы СТО могут раскрыть механизм работы устройства, о котором часто рассказывают писатели-фантасты. Согласно гипотезе Маллета, в случае, когда человек находится в космическом корабле, летящем со скоростью, близкой к скорости света, время для него течет медленнее, чем для того, кто остался на Земле. По существу, астронавт мог бы находиться в космосе меньше недели, но вернувшись на Землю, он бы понял, что для людей, оставшихся на планете, прошло бы 10 лет.
Как объяснил астрофизик, его идея машины времени основана на другой теории Эйнштейна — общей теории относительности. Согласно этой теории, массивные объекты сильно искривляют окружающую их материю пространства и времени ввиду присущей им фундаментальной силе — гравитации.
Массивные объекты способны значительно искривлять материю пространства и времени
Кстати, не забудьте подписаться на наши каналы в Яндекс.Дзен и Telegram, где вас уже ждут самые последние новости из мира современной науки и техники.
А что думаете по этому поводу вы? Сможет ли человек однажды попасть в прошлое? Поделитесь своим мнением с нашими подписчиками в Telegram-чате.
В любом случае, главной проблемой в создании устройства, способного изменить ваше настоящее и будущее, является даже не чрезвычайная сложность и дороговизна механизма, но и тот факт, что машина времени может отправить информацию лишь до той точки, когда вы включите машину. Иными словами, возвращение в прошлое может создать большое количество непредвиденных ранее проблем, вызвав возникновение знаменитого парадокса “убитого дедушки”, впервые описанного фантастом Рене Баржавелем.
Почему невозможно создать машину времени?
Согласно Альберту Эйнштейну, для того, чтобы путешествовать в будущее, нам нужно достигнуть скорости света. Для того чтобы отправиться в прошлое, нам нужно превысить скорость света. Нынешним рекордсменом по путешествию во времени является Сергей Крикалёв. Российский космонавт провёл на орбите в общей сложности 803 дня, что является мировым рекордом. Одновременно его можно считать обладателем другого рекорда — самого продолжительного путешествия во времени среди жителей нашей планеты. Согласно теории относительности, чем больше скорость, с которой движется объект, тем сильнее для него замедляется время. Рассчитано, что благодаря космическим полётам Крикалёв на 1/48 секунды моложе, чем если бы он оставался всё время на Земле. Другими словами, космонавт вернулся с орбиты во временную точку на 1/48 секунды позже ожидаемого при нормальных условиях значения. и фактически, в общей сложности, переместился на 0,02 секунды в будущее. Это значит, что в этот момент он делает шаг на две сотые секунды раньше, чем вы видите, как он это делает. Но никто никогда не перемещался в прошлое. И никто не сможет, если только мы не превысим скорость света, что подтвердят вам следующие 9 фактов:
1. Парадокс петли. Термин получил своё название благодаря рассказу Роберта Хайнлайна «По пятам», в котором много построено именно на этом явлении. Альтернативная история – одна из самых распространённых концепций путешествий во времени, которая основывается на возможности изменять историю, случайно или намеренно, во время временных путешествий. Единственная оговорка – утверждение, что любое изменение, внесённое путешественником во времени в историю, всегда является тем, что и так должно было случиться. Но момент, который это утверждение не покрывает – это простой факт того, что любой объект, путешествующий во времени, стареет совершенно обычно. Путешествие выше скорости света не означает, что человек может остаться вечно молодым; он может вернуться на Землю через 10 лет, при том, что на ней пройдёт 1000, но он всё равно будет на 10 лет старше, и когда-нибудь умрёт. То же самое происходит и с неживыми объектами.513972_tQD3zX Представим, что вы переложили свою речь на получение премии Оскар, а затем забрались в машину времени, и вернулись на 30 минут обратно, когда ещё помнили, где она была, забрали её, и вернулись сквозь прореху во времени, и отправили её на своё выступление «Линкольна». К слову: любой объект, путешествующий во времени, на момент перемещения ни как не отражается в истории. Через 100 миллионов лет лист бумаги превратится в пыль, как и сам путешественник. Но шоу должно продолжаться, и Оскар отойдёт к тому же человеку, который примет его без речи, потому что она больше не существует за пределами истории, чтобы вернуть её к нему в будущее. А теперь представим передачу самой информации назад в будущее. Представим, что вы изобрели машину времени, и использовали её для путешествий в прошлое на 1000 лет. Вы делитесь знаниями о путешествиях во времени с людьми этой эпохи, и они начинают пользоваться ей. Через 1000 лет вы изобретаете машину времени, возвращаетесь в прошлое… и так далее. Но тогда у нас возникает проблема, поскольку не может быть больше одного источника чего-либо, в итоге изобретение путешествия во времени лишится своего, и момент появления этого изобретения настолько же неопределим, как результат деления на ноль.
2. Теория Слабой Формы Космической Цензуры. Стивен Хокинг на протяжении всей своей карьеры работал с чёрными дырами, и большая часть того, что мы о них знаем, основана на его работах. Поверхность чёрной дыры представляет собой «горизонт событий», и как только какой-либо объект пересекает его и входит в дыру, он перестаёт существовать в нашем пространстве-времени. Его притянет невероятно мощной гравитацией в бесконечно тонкий пучок энергии, который называется сингулярностью. В своих работах Хокинг представляет теорию о том, что только ужасающая энергия чёрных дыр может создать сингулярность. Теория слабой формы космической цензуры гласит, что не существует сингулярности, не скрытой чёрной дырой, и что сингулярность никогда не будет открыта человеческому наблюдению. Сингулярность – основная из тем, рассматриваемых космологией, поскольку одна из теорий о чёрных дырах характеризует их как гравитационные поля, настолько сильные, что они наделяют все входящие в них объекты сверхсветовой скоростью. Сингулярность – двигатель гравитации чёрных дыр. Так что, если бы космический корабль хотел разрушить световой барьер, ему нужно было бы просто пролететь сквозь чёрную дыру, и когда бы он вылетел с другой стороны, он бы продолжил двигаться с той же скоростью – то есть, корабль был бы запущен на сверхсветовой скорости, так что он смог бы вернуться на Землю в определённый момент в прошлом. Но ни один объект не может выжить во время сингулярности чёрной дыры. Предмет может просто быть уничтожен, очевидно, нарушив закон сохранения массы. Значит, пока не доказано, что сингулярность может существовать за пределами чёрной дыры, этот метод путешествия в прошлое невозможен.einstein_
3. «Кротовые Норы» Нарушают Законы Физики Все наши представления о путешествиях во времени основываются на том, что мы знаем о физических свойствах и взаимосвязях Вселенной.
машина времениПри этом мы решили, что группа математиков, совершенно далёких от физики, будет описывать физические законы на микроскопическом уровне, и назвали это квантовой физикой. Эта группа также выдвинула мощную теорию о существовании «мостов Эйнштейна-Розена», названных в честь двоих учёных, которые внесли наибольший вклад в наше понимание этой темы. Эти «мосты» гораздо чаще называют «кротовыми норами» или «червоточинами», ведь они подобны норам, прорытым в пространстве-времени. Если бы мы могли воспользоваться ими, то ближайший путь между двумя точками в пространстве-времени равнялся бы не прямой линии, а нулю, что связано с «прокалыванием» пространства-времени в точке отправления и точке назначения, подобно проделыванию дыр в листе бумаги; затем произошло бы мгновенное складывание пространства-времени, пока две точки не достигли бы соприкосновения друг с другом, и тогда путешественник мог бы переместиться из пункта А в пункт Б, а пространство-время развернулось бы в своё первоначальное положение. Это не потребовало бы никаких физических усилий, хотя место назначения могло бы находиться на другом конце открытой на тот момент части Вселенной, и космический корабль не приблизился бы и не превзошёл скорость света, он бы просто телепортировал. Похоже, это дало бы возможность путешествовать в прошлое без достижения скорости света, но при этом никто не учитывает, что же происходит внутри самой «кротовой норы». Физики понятия не имеют об этом, и порой признают возможность того, что внутри «норы» не существует законов физики в том виде, как мы их знаем, либо их там не существует вообще. Если же мы попытаемся понять путешествие через «кротовые дыры» с точки зрения физики, то у нас даже нет отправной точки для исследований, и мы даже не прошли в этом и первую стадию.
4. Никаких Туристов из Будущего. Давайте немного отойдём от математики, ведь теория, которой твёрдо придерживаются светлые умы математического сообщества, включая Стивена Хокинга, уже имеет своё вполне доступное пониманию доказательство того, что путешествия выше скорости света невозможны: насколько нам известно, среди нас нет людей из будущего. Именно для этой цели академиками и даже простыми старыми любителями научной фантастики создавались встречи, на которых они обсуждали данный вопрос, ожидая гостей из будущего. Замысел состоял в том, что в будущем люди знали бы о таких встречах точно так же, как мы сейчас знаем о Второй мировой; для нас это история. Так что, если бы путешествия во времени когда-нибудь могли бы стать реальностью, путешественники давно должны были вернуться из будущего и доказать возможность таких перемещений. Однако, разумеется, ничего такого не произошло, и поскольку мы говорим о целом будущем с настоящего момента до конца времён, то должно быть довольно много путешественников из самых разных моментов будущего, появляющихся в самых разных моментах своего прошлого. Но существует забавная критика этого представления, заключа