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.
Согласно теории профессора Маллета, для того, чтобы человек смог переместиться в будущее, нам необходимо научиться скручивать петлю времени. Помочь в реализации столь амбициозной идеи могут специальные кольцевые лазеры, испускающие циркулирующие лучи света. Как бы то ни было, не все представители ученого мира готовы признать идею о возможности создания машины времени как таковой. Астрофизик Пол Саттер считает, что разработка столь высокотехничного устройства не имеет ничего общего с реальностью ввиду существенных недочетов математики Маллета. Впрочем, сообщения о попытках создать машину времени появляются в ученой среде далеко не впервые. Так, в одной из наших статей мы уже рассказывали о способах отправиться в прошлое и будущее, однако все они имеют ряд серьезных ограничений, и, даже если однажды нам действительно удастся создать хотя бы некое подобие машины времени, устройство вряд ли поможет убить младенца Адольфа Гитлера.
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.
Машины времени не в ладах со вторым законом термодинамики
+7 926 604 54 63 address
Всем нам известны фильмы, в которых кто-то возвращается в прошлое, чтобы что-то изменить (вариации на тему классического «парадокса дедушки»: что будет, если вернуться в прошлое и убить своего деда?). Иногда в результате такого путешествия возникает новая линия времени с совершенно иными событиями, и только путешественник во времени помнит, как было раньше. В более хрупких вселенных парадокс дедушки угрожает уничтожить весь пространственно-временной континуум, если бесстрашный герой не вернёт всё на свои места. Что касается меня, то я предпочитаю истории, авторам которых удаётся показать некую единую линию времени, в рамках которой всё имеет свой смысл.
А в реальном мире следует ли нам опасаться чего-то подобного тому, что показывают в фильмах? Предположим, какой-то учёный взялся построить в своей лаборатории машину времени. Есть ли какой-то закон природы, обрекающий эту попытку на неудачу? В теоретической сфере данный вопрос обсуждается уже несколько десятилетий, но недавно я, опираясь на второй закон термодинамики, предложил новое весомое доказательство невозможности построить машину времени.
С точки зрения современной физики, отнюдь не очевидно, что создать такую машину нельзя. Причина кроется в лучшей на сегодняшний день теории гравитации — в общей теории относительности. Эйнштейн показал, что материя способна искривлять пространство и время. Например, у поверхности Земли время примерно на одну миллиардную идёт медленнее, чем в космосе. (Это-то и заставляет предметы падать.) Одна миллиардная — мелочь; иными словами, у Земли довольно слабое гравитационное поле. Однако эти поля бывают и сильными — например, в окрестностях нейтронных звёзд и других очень массивных объектов. А вот пример из разряда самых экстремальных: чёрные дыры. Их гравитационные поля настолько сильны, что даже свет не может вырваться, когда он, оказавшись слишком близко, попадает за горизонт событий, рубеж невозврата.
Может ли действительно сильное гравитационное поле настолько искривить время, что вы, летя в космическом корабле прямо вперёд, в конечном итоге встретите прошлую версию себя? Физики называют такую ситуацию замкнутой времениподобной кривой (ЗВК). «Кривая» — это траектория в пространстве-времени. Слово «времениподобная» означает, что данная кривая создаётся движением со скоростью, не превышающей скорость света, так что для физического объекта (например, космического корабля) существует принципиальная возможность не отставать. Ну, а «замкнутая» просто-напросто означает, что в один прекрасный момент кривая встретила саму себя, но в прошлом.
Согласно одной из возможных стратегий создания машины времени, следует начинать с поиска или строительства проходимой «червоточины». Червоточина (любители фантастики уже, конечно, поняли, что речь идёт о «портале») — это туннель сквозь пространство, соединяющий два региона, находящихся на очень большом расстоянии друг от друга (см. приведённый выше художественный образ). У неё два конца (их можно представлять себе в виде сфер), которые связаны друг с другом узкой трубкой, называемой «горлом». Червоточина «проходима», — а в научной фантастике почти никогда не бывает по-другому, — если сквозь неё может пролететь космический корабль.
В рамках общей теории относительности не составляет большого труда построить математические модели червоточин. И в самом деле: если взять уравнения, которые описывают гравитационное поле в окрестностях вечной и неизменной чёрной дыры, и экстраполировать эти расчёты внутрь дыры, за горизонт событий, то окажется, что чёрная дыра представляет собой ворота в другую вселенную. Но вот загвоздка: как удержать эти ворота открытыми до тех пор, пока через них пролетает корабль? В случае обычной чёрной дыры горло червоточины разрушается так быстро, что вместо пролёта в другой мир можно лишь достичь сингулярности в середине дыры и там сгинуть.
Пусть, однако, эта проблема решена и нам известно, как построить проходимую червоточину между двумя регионами нашей вселенной. Затем нам удалось сделать так, чтобы два конца червоточины находились поблизости. Пусть один конец будет на Земле, а другой — на орбите. Используя червоточину, астронавты будут добираться до космической станции, проводить там рабочий день и к ужину возвращаться домой. Вспомним, что время на Земле идёт медленнее, чем на орбите. Значит, один конец червоточины перемещается во времени быстрее, чем другой. Эта временна́я разница будет накапливаться. Астронавты начнут замечать, что кое-кто из них, используя червоточину, прибывает на космическую станцию чуть-чуть раньше, чем убывает с Земли. Примерно через год после ввода червоточины в эксплуатацию возникнет замкнутая времениподобная кривая. И в конце концов наступит день, когда какой-нибудь астронавт, воспользовавшись червоточиной, сумеет отправить с орбиты радиосигнал более ранней версии себя! Этот астронавт пройдёт через земной конец червоточины в 9:00 и прибудет на космическую станцию в 8:59. Затем он пошлёт себе на Землю радиосообщение о том, что в этот день можно не выходить на работу. При этом возникнет проблемная ситуация в духе парадокса дедушки.
К счастью для всех дедушек, в общей теории относительности есть теорема, согласно которой червоточина может быть проходимой только в том случае, если её держать открытой с помощью отрицательной энергии. Чтобы понять почему, представьте, что вы отправили пучок света, состоящий из летящих под разными углами фотонов, в один из концов червоточины. Свет изначально сжимается; лучи сближаются. Однако, вылетев с другого конца, они расходятся, распространяются вширь. Дело в том, что гравитационные поля червоточины вынуждают лучи света расфокусироваться, или отклониться друг от друга. Но нормальное вещество (с положительной энергией и притягивающей гравитацией) всегда заставляет свет фокусироваться. Чтобы удерживать червоточину от распада, вам понадобится некое вещество с отрицательной энергией и отрицательной гравитацией. Оно было бы весьма странным, так как у нормальных объектов всегда положительная масса и, следовательно, (в силу того, что E = mc²) положительная энергия.
Согласно одной из теорем Стивена Хокинга (Stephen Hawking), если у вас есть пространство-время, в котором изначально не было никаких машин времени, то вы никогда не сможете их построить, не имея отрицательной энергии. Так что на интересующий нас вопрос, похоже, найден ответ. Пока все объекты в природе имеют положительную энергию, машины времени невозможны. Вот только есть небольшая закавыка: посылка не является истинной.
Помимо общей теории относительности, современная наука имеет ещё одну теорию вселенной — квантовую механику. И оказывается, что, исследуя квантово-механические свойства, скажем, электромагнитного поля, можно получить отрицательную энергию. Классическим примером является эффект Казимира, экспериментально зафиксированный и измеренный в лабораторных условиях. Если взять две проводящие пластины и поместить их очень близко друг к другу, они будут воздействовать на вакуум между ними таким образом, что возникнет отрицательная плотность энергии. Конечно, отрицательная энергия в зазоре между пластинами намного меньше, чем плотность положительной энергии в пластинах. Но фактическое наличие какой бы то ни было отрицательной энергии делает недействительными теорему Хокинга и другие теоремы, в которых предполагается, что энергия везде положительна.
Но сохраняет ли силу даже в квантовых ситуациях некий принцип замещения? В своём исследовании я предположил, что такой принцип есть. Он связан со вторым законом термодинамики, согласно которому, как вы, должно быть, помните, нельзя построить вечный двигатель; в природе есть необратимые процессы. Если данный вопрос требуется рассмотреть технически, физики вычисляют функцию, называемую энтропией. Её используют, чтобы измерить хаотичность вселенной в данный момент времени. Второй закон гласит, что с течением времени энтропия всегда возрастает.
Даже чёрная дыра подчиняется той или иной версии второго закона. Её энтропия, оказывается, пропорциональна площади её горизонта событий. Другими словами, эта площадь и энтропия любой внешней по отношению к чёрной дыре материи со временем всегда увеличиваются. Данная формулировка второго закона, полученная Яаковом Бекенштейном (ивр. יעקב בקנשטיין, англ. Jacob Bekenstein) и Стивеном Хокингом, называется обобщённым вторым законом (Generalized Second Law, GSL). В своей диссертации я математически доказал, что GSL работает в широком диапазоне разнообразных обстоятельств.
Но следует отметить важный момент: говоря о термодинамике горизонтов, вы вовсе не обязаны иметь дело с чёрной дырой. Тот же самый принцип можно применять к любому наблюдателю. Если некоторые области никогда не попадают в поле зрения данного наблюдателя, они пребывают за пределами его личного горизонта. Чёрная дыра не нужна. Например, если старт космического корабля, в котором вы взлетели, окажется достаточно мощным, некоторые лучи света никогда не смогут вас настигнуть. Они будут за вашим личным горизонтом. Этот тип горизонта называется горизонтом Риндлера (Rindler).
Подобное имеет место в космологии. С течением времени Вселенная расширяется всё быстрее. Следовательно, если какая-то другая галактика находится очень далеко от нашей, то, сколько бы мы ни ждали, она никогда не окажется в поле нашего зрения. Это называют космологическим горизонтом, или горизонтом де Ситтера. Каждое мгновение нашей жизни уносит нас за горизонт, наблюдаемый инопланетянами на какой-нибудь далёкой планете!
Но вот что удивительно: все эти типы горизонтов, как и чёрные дыры, подчиняются второму закону термодинамики. И неважно, как определяется горизонт — субъективно или объективно. Во всех случаях можно не сомневаться, что площадь горизонта и энтропия всего, что способен видеть наблюдатель, с течением времени увеличиваются. Обобщённый второй закон остаётся действующим.
И этого достаточно, чтобы было невозможно создавать машины времени. Пусть вам удалось получить пространство-время с ЗВК. Замкнутая времениподобная кривая сама по себе имеет горизонт. Чтобы понять почему, вообразите то, что вы могли бы наблюдать во время движения по ЗВК. Пристегнувшись к своему креслу в космическом корабле, вы влетаете в червоточину и, пройдя через неё, возвращаетесь к исходным месту и времени. Вы снова пускаетесь в путь, и так продолжается бесконечно. (У такого сценария много проблемных моментов, но давайте не будем обращать на них внимания, поскольку мы взяли данную концепцию «наблюдателя» лишь для того, чтобы проиллюстрировать особенности движения по ЗВК).
Теперь предположим, что с далёкой планеты некая контора — скажем, Межгалактическое рекламное агентство (МРА) — пытается послать вам радиосообщение. Чтобы добраться до вас, это послание снова и снова идёт от одного момента времени к другому, более позднему (как это обычно и происходит). Чем дальше от вас планета, с которой послано сообщение, тем позже вы сможете его получить. Ну, а вы снова и снова переживаете одни и те же моменты времени. Так что, если сообщение было послано из очень далёкого места, вы никогда не узнаете, о чём сообщило вам МРА. Значит, есть горизонт, отделяющий места, с которыми вы можете связаться во времени, от мест, с которыми такая связь невозможна.
Пространственно-временная диаграмма вселенной, содержащей замкнутую времениподобную кривую. Картина этого сценария нарисована мною справа. На ней изображена пространственно-временная диаграмма вселенной, содержащей ЗВК. Свет распространяется под углом 45 градусов. Представьте, что две синие щели — это два конца проходимой червоточины, а красная линия — это ЗВК. Волнистая линия — ваше пространственно-временное путешествие к входу в червоточину, пунктирная линия — ваш проход через червоточину с возвращением в исходное местоположение. Чёрный конус представляет горизонт, отделяющий пункты, из которых можно отправлять сигналы в ЗВК, от пунктов, из которых делать этого нельзя. Более ранний зелёный сигнал способен достичь ЗВК, а более поздний — нет. В ранние времена горизонт имеет большую и уменьшающуюся площадь.
Такой горизонт (который представляет собой всего лишь границу того, что можно наблюдать при движении по ЗВК) возникает раньше, чем успевает сформироваться ЗВК. В очень ранние времена он представлял бы собой гигантскую сферу, сжимающуюся со скоростью света. А раз уменьшается горизонт, уменьшается и его энтропия. Чтобы работал GSL, энтропия какой-то другой материальной системы должна расти. Проблема в том, что тотальное уменьшение энтропии актуально бесконечно и ничто не может его компенсировать. Поэтому машины времени не в ладах с GSL.
Итак, мы выяснили, что GSL запрещает машины времени. В действительности, этот закон настолько строгий, что запрещает и многое другое. У вас не может быть проходимых червоточин (даже таких, которые не являются машинами времени), ибо движение через червоточину предполагает наличие горизонтов с уменьшающейся площадью. По той же причине нельзя создать варп-двигатель (warp drive). Мне очень жаль, что для мечтателей, которых вдохновляют фантастические истории, это — как холодный душ, но, похоже, реальный мир устроен иначе, чем мир научной фантастики.
GSL можно использовать и для демонстрации того, что время должно заканчиваться в сингулярности чёрной дыры, а начинаться с Большого Взрыва. В противном случае имелись бы наблюдатели, чьи горизонты не удовлетворяли бы требованиям GSL. По общему признанию, никто не знает, какие законы действительно работают в окрестностях сингулярностей, поэтому соответствующая часть моего исследования имеет умозрительный характер и зависит от гипотез, имеющихся на этот счёт в современной физике. Вполне возможно, что GSL, работая во всех разобранных нами ситуациях, не работает вблизи сингулярностей. Однако я не склонен ставить на это. В конце концов, должно же быть что-то такое, что делает невозможным для тебя убить своего дедушку.
Машина времени – миф или уже реальность?
Сможем ли мы когда-нибудь построить машину времени?
Наверное, нет другой такой захватывающей темы в мире, как путешествие во времени. На протяжении веков человечество не только интересовалось его значением и т.п., но и мечтало о машине времени. В результате многие известные писатели-фантасты создали невероятно интересные романы и рассказы о путешествиях во времени, которые стали настоящими бестселлерами.
Но сможем ли мы когда-нибудь создать машину времени и отправиться в будущее или в прошлое? Возможно ли это в принципе, или все это плод нашего с вами воображения и мечты ученых и фантастов? Вы не поверите, но уже сегодня мы знаем, как построить машину времени. Так что теперь это вопрос времени – когда мы все-таки создадим реальную машину времени и отправимся в далекое будущее.
В сентябре 2015 года космонавт Геннадий Падалка вернулся на Землю из своего последнего, шестого полета в космос. В этот день он побил мировой рекорд времени, проведенного человеком за пределами земной атмосферы. Этот космонавт находился в космосе в общей сложности 879 дней. Это 2,5 года на орбите! За это время, проведенное на орбите Земли на огромной скорости, космонавт Геннадий Падалка стал настоящим путешественником во времени, в очередной раз испытав теорию общей относительности Эйнштейна в действии.
Когда Падалка в последний раз вернулся на Землю, он, по сути, оказался в будущем. Правда, он оказался в будущем всего на 1/44 секунды. Именно настолько быстрее шло для него время за все 879 дней, проведенных на орбите Земли, по сравнению со временем для всех нас, находящихся все это время на Земле. То есть в буквальном смысле космонавт Геннадий Падалка во время всех своих полетов путешествовал во времени. в будущее.
В результате наш российский космонавт оказался на долю секунды моложе всех тех, кто оставался все это время на Земле. Как видите, подобное путешествие во времени оказалось очень простым и не было связано с использованием заряженного плутония на автомобиле DeLorean, который стал знаменитым после выхода трилогии фильма «Назад в будущее».
Секрет путешествия Геннадия во времени – большая скорость на орбите Земли, где время течет быстрее. По сути, если бы у нашего космонавта была возможность двигаться в космосе все 879 дней со скоростью света, он, приземлившись на Землю, оказался бы в будущем в буквальном смысле, поскольку за этот период на Земле прошли бы многие годы.
То есть согласно теории относительности Эйнштейна, чем выше ваша скорость движения, тем медленней течет для вас время. Соответственно, если вы будете двигаться на околосветной скорости, для вас замедлится не только время, но и все физические процессы в организме. И вернувшись на Землю, вы обнаружите, что в ваше отсутствие время на Земле намного ушло вперед, а ваши ровесники заметно постарели.
В результате еще со времен открытия Эйнштейна, который определил, что время в нашей Вселенной относительно (то есть для каждого из нас время течет по-разному), человечество, по сути, узнало главный «ингредиент» путешествия в будущее. Речь идет о скорости. Так что если вы хотите в буквальном смысле отправиться в будущее прямо сегодня, осталось решить, как разогнаться до околосветной скорости.
Как можно путешествовать во времени с научной точки зрения?
До 20-го века считалось, что время неизменно и что для каждого из нас оно течет одинаково, то есть что оно абсолютно во всей Вселенной. Соответственно, было принято считать, что путешествовать во времени невозможно. В 1680-е годы Исаак Ньютон начал задумываться о природе времени, установив, что время течет независимо от внешних сил и вашего местоположения. В результате на долгие годы научное сообщество взяло за основу все учения Ньютона о движении тел и течении времени.
Но спустя два столетия научный мир ожидал переворот в знаниях.
В 1905-м году молодой ученый Альберт Эйнштейн разработал специальную теорию относительности, используя в качестве основы свою теорию общей относительности. Эйнштейн определил многие новые понятия, связанные со временем.
Он установил, что время во Вселенной эластично и зависит от скорости, замедления или ускорения в зависимости от того, насколько быстро перемещается объект или человек.
В 1971 году был проведен эксперимент, который подтвердил, что время для нас на Земле течет медленнее, чем для тех, кто движется над ней с большей скоростью. Причем чем выше над Землей мы движемся с большей скоростью, тем быстрее для нас течет время.
Во время этого эксперимента ученые отправили в полет четыре прибора с атомными часами (цезиевые атомные часы). Эти часы облетели вокруг Земли. Далее показания часов были сравнены с такими же часами, которые в этот момент находились на Земле. В результате эксперимента была подтверждена теория Эйнштейна о том, что время для объектов или людей, летящих на скорости над Землей, течет быстрее. Так, в результате сравнения показаний часов выяснилось, что часы, облетевшие вокруг Земли, ушли на наносекунды вперед по сравнению с часами, находящимися на Земле во время эксперимента.
Кстати, в ваших смартфонах есть одна интересная технология, которая также подтверждает теорию Эйнштейна.
«БЕЗ ОБЩЕЙ ТЕОРИИ ОТНОСИТЕЛЬНОСТИ ЭЙНШТЕЙНА
НАША СИСТЕМА GPS/ГЛОНАСС НЕ БУДЕТ РАБОТАТЬ» .
Речь идет о встроенном в наши телефоны спутниковом навигаторе (GPS, или ГЛОНАСС-системе), который с помощью спутников, находящихся на орбите Земли, получает сигнал о местонахождении на местности нашего смартфона.
Ведь из-за того, что спутники на орбите движутся на большой скорости и далеко находятся от Земли, получается, что для них время движется быстрее, чем для нашего смартфона, находящегося на Земле. В результате периодически необходимо синхронизировать время навигационного оборудования на Земле и в электронике, используемой на спутниках. Иначе спутники бы неправильно определяли наше местоположение.
Кстати, помимо того, что время для каждого из нас относительно, Эйнштейн вычислил точную скорость света, которая составляет 300 000 000 метров в секунду. Также Эйнштейн установил, что это предел скорости во Вселенной. То есть согласно теории Эйнштейна ничто в мире не может двигаться быстрее скорости света.
Последней идеей великого ученого-мыслителя было то, что гравитация также замедляет время. Эйнштейн установил, что время бежит быстрее там, где слабее сила тяжести. Например, на Земле, на Солнце и Юпитере время течет медленнее, чем в открытом космосе, поскольку эти планеты имеют большую силу тяжести (гравитацию), которая влияет на ход времени. Соответственно, на ход времени, как видите, влияет не только скорость движения объекта в пространстве, но и сила гравитации.
Например, время на вершине Эвереста течет быстрее, чем время у его подножья. Если вы возьмете атомные часы, одни из которых разместите наверху горы, а другие оставите лежать у подножья, то ровно через сутки часы, находящиеся на вершине, уйдут на наносекунды вперед. То есть, по сути, часы на горе Эверест совершат путешествие в будущее. Правда, на ничтожно малое время. Это возможно за счет того, что сила гравитации наверху горы будет слабее, чем у подножья.
Машина времени субатомного мира — Уже реальность
Но почему российский космонавт оказался в будущем всего на 1/44 секунды? Все дело в том, что он двигался на орбите Земли 879 дней на скорости 27 000 км/час. Как видите, по сравнению со скоростью света, на которой время останавливается, скорость на околоземной орбите ничтожно мала, чтобы в буквальном смысле отправить космонавта на сотни лет в будущее. Фактически космонавт совершил прыжок в будущее на ничтожно малое время.
Теперь давайте посмотрим, что же произойдет, если мы создадим космический корабль, который сможет лететь быстрее, чем геостационарные объекты, которые сегодня двигаются по орбите Земли. Нет, как видите, мы не имеем в виду коммерческий авиалайнер, способный лететь на скорости 1000 км/час, или ракету, летящую к МКС на скорости 40 000 км/час. Давайте подумаем об объекте, который бы смог разогнаться почти до скорости света, составляющей почти 300 000 км в секунду.
Думаете, такое невозможно в нашей природе? Оказывается, нет. Конечно, говорить о каком-то большом объекте, который можно разогнать до околосветной скорости, еще очень и очень рано. Но мы научились разгонять до скорости света субатомные частицы, в буквальном смысле отправляя их в далекое будущее. Речь идет о самом высокотехнологичном проекте ученых из многих стран мира за всю историю человечества – большом адронном коллайдере, который умеет разгонять субатомные частицы почти до скорости света.
Вы не поверите, но этот ускоритель частиц способен разгонять протоны до 99,999999% скорости света. На этой скорости относительное время движется примерно в 6 900 раз медленнее по сравнению с их стационарными наблюдателями.
«БОЛЬШОЙ АДРОННЫЙ КОЛЛАЙДЕР . РЕГУЛЯРНО ОТПРАВЛЯЕТ
СУБАТОМНЫЕ ЧАСТИЦЫ В БУДУЩЕЕ».
Итак, да, мы научились отправлять атомы в будущее. Причем ученые делают это уже в течение последнего десятилетия вполне успешно. Но отправить человека в будущее – это другое дело.
Но самое интересное, что с учетом того, что ученые научились регулярно перемещать частицы со скоростью света, концептуально отправить человека путешествовать в будущее возможно. Дело в том, что путешествие человека в будущее реально возможно и не запрещено ни одним законом физики.
По сути, для того чтобы, например, отправить человека в 3018 год, сегодня достаточно посадить его в космический корабль и разогнать челнок до 99,995 процентов скорости света.
Предположим, что такой корабль создан. Итак, представьте, что вы садитесь в подобный суперкорабль, который отправляется на планету, находящуюся на расстоянии 500 световых лет от нас (например, на недавно обнаруженную планету, похожую на Землю, Kepler 186f, которая находится от нас на расстоянии 500 световых лет). Для тех, кто не знает или не помнит, напомним, что 500 световых лет – это расстояние, которое преодолеет свет за 500 лет своего путешествия. Зная скорость света, можете посчитать, какое это невероятное расстояние, на котором космическому телескопу Kepler удалось обнаружить планету, по характеристикам напоминающую Землю.
Итак, теперь давайте представим, что вы сели в космический корабль, который летит на планету Kepler 186f. Далее ваш корабль разгоняется до скорости света и летит в течение 500 лет, двигаясь почти со скоростью света. Подлетев к планете, ваш корабль разворачивается и летит обратно к Земле в течение еще 500 лет на той же околосветной скорости.
В итоге на все путешествие у вас уйдет 1000 лет. Когда корабль вернется на Землю, будет уже 3018 год.
Но постойте, как же вы сможете выжить в этом космическом корабле в течение 1000 лет? Ведь люди не могут жить так долго?
Вот тут на помощь и приходит теория относительности Эйнштейна. Все дело в том, что, когда вы будете двигаться 500 лет (по земным меркам) в сторону дальней родственницы Земли со скоростью света, время для вас будет течь медленнее, чем для всех жителей планеты.
Так, при движении на околосветной скорости ваши часы на корабле и все ваши процессы в организме замедлятся. Например, ваши часы на космическом корабле будут тикать на 1/100 от скорости хода часов на Земле. То есть, преодолев расстояние 500 световых лет и столько же обратно, вы состаритесь только на 10 лет, тогда как на Земле за время вашего путешествия пройдет 1000 лет.
Но это лишь теория и наши с вами фантазии. Да, как видите, теоретически путешествие во времени возможно. Оно реально. К сожалению, между теорией и реальностью всегда существует огромная пропасть. Ведь построить сегодня космический корабль, который смог бы разгоняться почти до скорости света, мы не можем. Так как же мы преодолеем проблемы по созданию машины времени?
Скоро ли человечество сможет построить корабль, способный двигаться со скоростью света?
Как видите, для того чтобы отравиться в будущее, нам нужен космический корабль, который может разгоняться до околосветной скорости. Правда, осуществить это очень тяжело. Ведь существуют огромные инженерные препятствия. Во-первых, сегодня человечество еще далеко от того, чтобы построить подобный космический корабль, способный перемещаться со скоростью света.
Дело в том, что сегодня самым быстрым космическим кораблем, когда-либо созданным человечеством, является солнечный зонд «Parker», который в скором времени будет запущен в космос . Этот космический зонд сможет разгоняться максимально до скорости 450 000 миль в час (724204,8 км/час). Да, это будет самый быстрый объект, созданный человеком за всю свою историю. Но по сравнению со скоростью света эта скорость ничтожно мала. Например, с такой скоростью вы смогли бы из Филадельфии попасть в Вашингтон всего за 1 секунду. Но за это время свет преодолеет это же расстояние 8 раз.
А теперь представьте, сколько нужно энергии, чтобы ускорить космический корабль до скорости света. Какое же тогда топливо лучше всего использовать для получения невероятной энергии, которая бы смогла разогнать корабль до околосветной скорости?
Некоторые ученые и астрофизики предлагают использовать для такого космического корабля высокоэффективное антиматериальное топливо (топливо на основе антиматерии). Кстати, многие ученые мира считают, что такое топливо действительно может быть потенциально неоценимым в межзвездных путешествиях.
Но помимо топлива существует еще большая проблема для межзвездных путешествий. Речь идет о безопасности людей, которые отправятся в путешествие на скорости света. Ведь такой космический корабль должен будет нести достаточное количество предметов снабжения для членов экипажа, отправившегося в межзвездное путешествие (еда, вода, медикаменты и т.д.). Но чтобы обеспечить длительное путешествие в космосе, корабль должен быть достаточно большим. В результате чем больше будет корабль, тем больше ему будет необходимо энергии для разгона до скорости света.
В том числе при разгоне до скорости света нужно учитывать, что ускорение должно быть плавным, поскольку иначе люди, находящиеся на космическом корабле, получат при разгоне слишком большую перегрузку, что опасно для жизни.
Но тогда, чтобы разогнать корабль до околосветной скорости, понадобится слишком много времени. Ведь, по сути, корабль можно будет медленно ускорять, прибавляя немного скорость так, чтобы перегрузка, длительно испытываемая экипажем корабля, не превышала 1g (обычно, находясь на Земле, мы и испытываем эту перегрузку).
Таким образом, для того чтобы разогнаться до скорости света, может понадобиться слишком длительный период, что значительно увеличит время путешествия. А это в итоге минимизирует возможное время путешествия в будущее.
Например, используя наш пример в путешествии на расстояние 500 световых лет при плавном ускорении, в результате которого перегрузка не будет превышать 1g, наш полет займет по часам на космическом корабле не 10 лет, а уже 24 года. Но тем не менее при движении на околосветной скорости на расстояние 500 световых лет и обратно вы все равно сможете попасть в 3018 год.
К сожалению, для создания такого невероятного транспортного космического средства с подобными спецификациями человечеству понадобится еще много времени, ресурсов и, конечно, очень и очень много денег. Но то же самое можно сказать и о других масштабных амбициозных проектах, которые еще несколько десятилетий назад казались невозможными. Мы имеем в виду проект по обнаружению гравитационных волн и большой коллайдер Хадера. Сегодня эти проекты уже реальность и никого не удивляют.
Так что кто его знает, что нас ждет в ближайшие десятилетия. Ведь вполне возможно, следующим научным мегапроектом как раз и станет создание машины времени (космического корабля, способного разогнаться до скорости света).
Возможно ли путешествовать назад в прошлое?
Но в описанной нами машине времени, которая может когда-нибудь стать реальностью, путешествие в будущее идет в реальном времени. То есть если вы сядете в космический корабль сегодня и разгонитесь до скорости света, время ваших часов и часов людей на Земле будет идти в реальности. Единственным различием будет то, что ваши часы во время путешествия замедлятся.
В результате космический корабль, представляющий машину времени, по сути, перебрасывает вас в будущее в реальном времени, но никак не в обратном. То есть на таком космическом корабле вы не сможете отправиться в прошлое. Но возможно ли хотя бы теоретически путешествовать во времени в прошлое?
Некоторые ученые считают (не все, например, Хокинг доказывал, что путешествовать в прошлое невозможно), что путешествие в прошлое также возможно. Но для этого нужно найти место, где можно обойти законы физики.
Самое интересное, что такие места во Вселенной могут быть.
Например, чисто теоретически путешествие в прошлое возможно через червоточину (кротовая норма в пространстве-времени), через которую можно попасть в прошлое.
Проблема в другом – найти в космосе подобное место, где существует кротовая нора, соединяющая разлом в пространстве-времени. К сожалению, в большинстве случае такие норы исчезают через наносекунды после своего появления.
Между тем согласно теории относительности Эйнштейна подобные кротовые норы реальны. Дело в том, что такие червоточины могут образовываться в качестве туннелей, пересекающих через изогнутое пространство-время. Теоретические через такие норы можно послать луч света в определенную точку пространства. Соответственно, теоретически луч света можно отправить в прошлое.
Фантастика? Нисколько. Посмотрите на небо в ночное время и вы увидите свет тысяч звезд, который дошел до ваших глаз только сегодня, несмотря на то что многие звезды перестали существовать еще миллиарды лет назад. Все дело в том, что эти звезды находятся на огромном от нас расстоянии, а также, учитывая, что наша Вселенная постоянно расширяется, получается, что свет многих звезд пришел к нам из прошлого.
Таким образом, как видите, теоретически отправить в будущее кого-то намного реальней, чем в прошлое. Поэтому в будущем, скорее всего, ученые в первую очередь будут готовы отправить кого-либо в будущее, а не в прошлое. К сожалению, в ближайшей перспективе это не произойдет. Ведь человечеству для этого будет необходимо еще придумать супертопливо, способное разогнать корабль до околосветной скорости.
Тем не менее, как видите, путешествие в будущее реально и возможно. Но для этого нужно огромное финансирование. По мнению многих ученых, если бы сегодня многие государства объединились и профинансировали проект по созданию космического корабля, способного двигаться со скоростью света, то уже через 20 лет подобный корабль стал бы реальностью.
Ну, а пока, чтобы насладиться эффектом машины времени, нам остается только пересматривать известные киноленты о путешествиях во времени, а также перечитывать различные популярные фантастические книги.
Причем многие фильмы реально показывают, как может выглядеть космическое путешествие во времени. Например, посмотрите старый оригинальный фильм «Планета обезьян», где космонавты думали, что попали на другую планету, похожую на Землю, которой вместо людей управляют обезьяны.
Но на самом деле космонавты прибыли на ту же планету Земля в будущем, где по каким-то причинам власть на планете захватили обезьяны. По сути, в этом фильме космонавты прибыли в будущее планеты Земля, поскольку их путешествие в космосе осуществлялось на скорости света. Этот фильм точно отображает специальную теорию относительности Эйнштейна и показывает, как человек может отправиться в будущее.