Вторник, 27 сентября, 2022

5 способов создать машину времени

Время на чтение 7 мин.

В прошлом материале мы рассказали о том, что путешествия во времени, в принципе, не противоречат тем законам физики, о которых мы знаем. Более того, теория относительности прямо говорит, что время течет неодинаково в разных областях нашей Вселенной, и при определенных обстоятельствах мы обязательно переместимся вперед или назад по отношению к наблюдателям, находящимся в другой системе отсчета. Однако мы все еще не знаем, возможны ли в нашем мире перемещения во времени, не связанные с релятивистскими эффектами. Курт Гёдель в 1949 году доказал, что уравнения Эйнштейна допускают существование таких миров, а его последователи вывели еще несколько решений, описывающих подобные Вселенные. Но доказать, что мы живем именно в такой до сих пор не удалось. Впрочем, даже в этом случае есть лазейки.

Способ ноль. Пассивный и не очень интересный

Первый способ путешествия во времени обозначим нулевым, потому что, строго говоря, это не вполне путешествие. Для того, чтобы заглянуть в прошлое, достаточно просто задрать голову ночью и посмотреть на небо. Здесь снова вспомним теорию относительности, которая говорит, что скорость света в вакууме постоянна и составляет почти 300 тысяч км/с. Казалось бы, много, но расстояния во Вселенной настолько огромны, что свет звезд доходит до нас за сотни, тысячи, миллионы лет. Даже от Солнца свет доходит до Земли за 8 минут 20 секунд. Есть даже единица измерения расстояния в космосе — световой год (то есть путь, который свет проходит за год, примерно равный 9,5 миллиарда километров). Одна из самых ярких звезд в Северном полушарии — Арктур — находится на расстоянии 37,3 светового года. Значит, мы видим ее такой, какой она была почти 40 лет назад. Полярная звезда значительно дальше — ее мы видим по состоянию на 450 лет назад.

Так что звездное небо — это карта из более-менее далекого прошлого. Но, конечно, это способ не путешествия в минувшее, а скорее, его созерцания.

Способ 1. Разогнаться до околосветовой скорости

Итак, берем в действие эффекты специальной теории относительности. Стартуя с Земли на космическом корабле и разогнавшись до околосветовой скорости, мы на себе испытаем эффект замедления времени. Он описан в советской дилогии «Москва — Кассиопея» и «Отроки во Вселенной». Экипаж корабля, набранный из подростков, должен был лететь к альфе Кассиопеи 27 лет, но из-за сбоя звездолет разгоняется до скорости света. В то время как для людей на борту прошло несколько часов, для земного наблюдателя пролетело несколько десятилетий.

Таким образом рецепт путешествия в земное будущее прост: летим куда-то на околосветовой скорости и возвращаемся обратно. В зависимости от времени полета мы переместимся в будущее на десятки или даже сотни лет. Проблема в том, что пока что достигнуть такой скорости мы не можем. Самый быстрый объект, созданный человеком, — зонд Parker Solar Probe — благодаря гравитационным маневрам развил скорость 163 км/с. Очень быстро, но ничтожно мало по сравнению с 300 тысячами.

Есть и еще одна причина пытаться достичь скорости света в контексте путешествий во времени. Если мы найдем способ двигаться со сверхсветовой скоростью (а это, невзирая на сказанное ранее, в принципе возможно), то это приведет к созданию замкнутой времениподобной кривой — по сути, траектории, по которой возможно путешествие в прошлое. Все дальнейшие способы, которые будут описаны в этой статье, предполагают, что такие кривые либо существуют в нашей Вселенной, либо могут быть созданы. Впрочем, некоторые физики, например Стивен Хокинг, полагают, что их существование невозможно. Хокинг даже вывел гипотезу о защищенности хронологии — правда, так и не сумел ее доказать.

Способ 2. Прыгнуть в норку!

Речь идет о кротовых норах, или червоточинах. Это гипотетические тоннели в пространстве-времени, которые как бы напрямую соединяют две области Вселенной. Благодаря им можно мгновенно перемещаться между отдаленными координатами как в пространстве, так и во времени. Такие объекты предсказаны еще сами Эйнштейном — в 1935 году он совместно с Натаном Розеном предложил решение уравнений, предполагающих наличие соединения между областями пространства. Такое соединение назвали мостом Эйнштейна — Розена. В контексте нашей проблемы единственный его недостаток — он непроходим. Мост сколлапсирует прежде, чем гипотетический путешественник во времени успеет добраться от одного устья кротовой норы к другому.

Но не все потеряно! В 1988 году Кип Торн и Майк Моррисон подарили нам проходимую кротовую нору, которую так и назвали — червоточина Моррисона — Торна. Правда, здесь тоже есть нюанс: чтобы устье этого прохода удерживалось открытым, необходима экзотическая материя — такое вещество, которое обладает отрицательной массой и вследствие этого не притягивается, а отталкивается под действием гравитацией. Впрочем, спустя год Мэтт Виссер показал, что возможны и такие червоточины, путь в который лежит не через область с экзотической материей.

Как бы там ни было, а червоточины пока что остаются гипотетическими объектами. Вполне вероятно, что нам просто пока не удалось обнаружить ни одной из них.

Способ 3. Вращаться вокруг бесконечного цилиндра

Хотя чаще всего пионером замкнутых времениподобных линий называют Карла Гёделя, за двенадцать лет до его работы нидерландский физик Виллем ван Стокуб опубликовал статью, в которой описал одно из самых простых решений уравнений Эйнштейна. Справедливости ради, нужно отметить, что и он не был пионером, а независимо переоткрыл решения, выведенные Корнелием Ланцошем еще в 1924-м.

Как бы там ни было, а уравнения Ланцоша — Стокуба описывают гравитационное поле, создаваемое пылью, вращающейся вокруг оси циллиндрической симметрии. Это первые в истории решения, которые допустили создание замкнутой времениподобной кривой. Таким образом, если мы будем вращаться вокруг достаточно длинного (не меньше нескольких световых лет) цилиндра, то попадем в эту кривую и вернемся в прошлое.

Доказал, что решения Ланцоша — Стокуба создают замкнутую времениподобную кривую, американский физик Франк Типлер. В честь него гипотетический объект назвали цилиндром Типлера. Все, что нам нужно, найти такой вращающийся цилиндр, полететь к нему, сделать несколько оборотов (сколько — зависит от того, как далеко мы хотим отправиться в прошлое) и вернуться на Землю. Только где же нам найти такой объект?

На роль цилиндра Типлера могут претендовать космические струны — гипотетические деформации пространства-времени, которые возникли в тот момент, когда в только что родившейся Вселенной происходило разделение фундаментальных взаимодействий. Это разделение вызвало фазовый переход, которые происходил не одновременно во всех частях Вселенной. Из-за этого в пространстве-времени и образовались дефекты, которые мы называем космическими струнами.

Струны предсказаны очень многими теориями, поэтому их существование считается практически доказанным. Осталось только обнаружить их — и использовать для путешествия в прошлое.

Способ 4. Создать вокруг себя пузырь

Выше мы говорили о том, что для создания замкнутой времениподобной линии необходимо развить сверхсветовую скорость. Но как быть с тем, что это невозможно? На помощь приходит пузырь Алькубьерре, о котором мы подробно писали, когда разбирали возможность варп-двигателя. Вкратце суть состоит в том, чтобы сжать пространство перед кораблем и растянуть позади. Тогда сам корабль окажется в своеобразном пузыре, который может перемещаться по пространству-времени с какой угодно скоростью, ведь сам звездолет будет покоиться. Это не нарушает принципов теории относительности. Увы, здесь тоже есть загвоздка: для создания такого пузыря требуется огромное количество энергии, и нам не хватит целого Солнца, чтобы ее получить.

Оставьте ответ

Пожалуйста, введите свой комментарий!
Пожалуйста, введите ваше имя здесь

Enter Captcha Here : *

Reload Image