Как сделать машину времени в реальной жизни
Это всего лишь вопрос времени, когда мы построим то, что сможет перенести нас в далёкое будущее.
В сентябре 2015 года космонавт Геннадий Падалка в последний раз вернулся на Землю. Он только что завершил свою шестую миссию в космосе и побил рекорд общего времени, проведённого за пределами атмосферы Земли: 879 дней. И из-за этих 2,5 лет, проведённых на орбите планеты на высоких скоростях, Падалка также стал путешественником во времени, испытывая общую теорию относительности Эйнштейна в действии.
«Когда г-н Падалка вернулся, он обнаружил, что Земля находится на 1/44 секунды в будущем, – объясняет Дж. Ричард Готт, физик из Принстона и автор книги „Time Travel in Einstein’s Universe“, – Он буквально путешествовал… в будущее». Быть на долю секунды моложе, чем если бы он остался на Земле, не является чем-то невероятным, тем не менее это дало Падалке звание «нынешнего рекорда путешественника во времени», согласно Готту.
Хотя это и не совсем заряжённый плутонием DeLorean, путешествие во времени – совсем не фантастика. Настоящие астрофизики, такие как Готт, почти уверены, что знают, как построить машину времени, и высокая скорость – намного, намного быстрее, чем орбитальный полёт Падалки, – является ключевым ингредиентом.
Как сделать машину времени своими руками
Привез на мотороллере машину времени на дачу. Установил в сарае :
- Ну, думаю с Богом! Получиться, не получиться - не важно, главное - опробовать основной принцип: как одна обмотка будет работать внутри, другая снаружи. Что из этого выйдет, не будет ли чего-то непредвиденного. Настроил машину на движение в будущее. Воткнул вилку в розетку.
Заработало. Всё нормально, короткого замыкания не случилось, уже хорошо. Тридцать секунд – всё нормально. Пять минут – работает. Хотя эффекта никакого. Виктор стал менять настройки, выставил на движение в будущее, потом просто на антигравитацию.
Но тут в утренней тишине, где-то далеко раздался треск и свет в сарае погас. Ну, елки зеленые, трансформатор вырубился. Неужели из-за него? Не может быть! У него же напряжение стандартное 220 вольт и 50 герц.
А ведь нужны и большее напряжение, и большие частоты, и большая сила тока. Какие - это пока загадка. Необходимо экспериментировать, варьировать, пробовать, решил Виктор. На даче это не возможно сделать.
Где взять? В гараже, больше негде. Договорился с ребятами электриками по мобильнику, погрузил машину времени в кузов мотороллера, повез туда. Но тут неожиданно стало портиться погода. Поднялся ветер, пыль заклубилась на дороге, она слепила глаза. Кое-как доехал до места. Все потемнело. Вдалеке раздались раскаты грома.
Ну, ничего, Виктор подсоединил машину времени к сети 380 вольт. Решил сразу настроить на режим летающей тарелки. В ангаре никого кроме него не было, все разбежались, только двери хлопали от сквозняка. Где-то совсем рядом шарахнул раскат грома. Изобретатель врубил ток. Ему показалось, что машина времени чуть приподнялась над землей. Но может быть, это ветер и игра света из-за близких всполохов молнии?
А потом - опять вырубилось электричество. Как же у нас электросети работают плохо в сельской местности! Но Виктор уже понял, что для опыта необходима гораздо большая мощность. Нужно, наверное, подключаться к высоковольтной линии.
Это не просто. В 90-е годы был случай - в те времена смышлёные мужики промышляли цветным металлом, снимая чужие провода - и вот однажды энергетики обнаружили обгорелый топор и дымящиеся сапоги на месте обрыва. Но злоумышленника или хотя бы тела - не было. Его так и не обнаружили, ни в радиусе десяти, ни в радиусе ста метров. То ли сильный удар током буквально испепелил человека, то ли отбросил очень далеко.
Но Виктор же сам электрик, правила техники безопасности знает. Причем на собственном опыте. Однажды когда он в «кошках» на ногах работал на столбе, его так шарахнуло, что на руках кожа сгорела до мяса.
Но как бы то ни было все что нужно для опыта есть: длинные провода с крюками на конце. Есть место, где можно прицепить их к высоковольтным проводам. Погрузить машину времени в «Муравей», и все, делов то!
Но тут у Виктора случилась неприятность. Что-то в глазах как-то потемнело. Слабость какая-то во всем теле приключилась. К счастью рядом были родственники, доставили его в больницу. Оказывается, случился у него инфаркт. Свояк прикрикнул громким голосом на людей в белых палатах, те по команде выполнили необходимые процедуры. Полежал Виктор пару недель в больнице, потом выписался домой и пошёл на поправку.
Пока лежал все думал над своей жизнью и над конструкцией машины времени тоже. На той штуке, что он соорудил, наверное, никуда не переместишься. Нужно капитально делать. Размером с адронный коллайдер. Вот он - может работать в режиме машины времени. Там же создается мини «чёрная дыра», как те, что в далеком космосе находятся и ничего не излучают. «Чёрная дыра» - это и есть аналог машины времени. Как только она начнёт излучать энергию, можно перемещаться во времени:
- А с моей машиной времени, даже если отвезти в электротехническую лабораторию и подсоединить к сети большой мощности, результат может оказаться нулевой.
Но это ничего, ведь даже если все получиться и мы отправимся в прошлое или будущее, в ту точку, в которой находимся сейчас, то окажемся - в пустоте! В космическом вакууме - ведь всё движется по своим орбитам: Земля вокруг Солнца, оно - вокруг центра Галактики. Для того чтобы путешествовать вместе с нашей планетой - нужно двигаться гораздо быстрее скорости света. Специальный аппарат нужен…
В будущее ведёт очень много, много премного путей. Всё зависит от слова, движения, мысли. Всё меняется. Это в прошлое мы попадаем по одному пути, который уже был. А в будущее ты можешь столько ветвей создать! Но пойдёшь - только по одному. А вероятностных путей - полно.
Можешь предугадать наиболее вероятное развитие событий. В будущем планета наша ещё не отобразила себя в пространстве. От наших фантазий это отличается тем, что, мечтая, мы можем представить себя где угодно. Путешествуя в машине времени, мы будем оставаться в пределах нашей Вселенной.
Но даже там, в вероятностном будущем - нас никто не заметить. А, отправившись в прошлое, там ничего не изменишь. Невозможен «парадокс деда», когда внук попадёт в прошлое и убьет своего деда, думает теперь Виктор. Попав в прошлое, мы будем только так - как фильм смотреть. Но ничего не сможем сделать.
Вот оно как! Жаль… А то автор этих строк уже представил себе картину, как Виктор отправляется в машине времени в тот злополучный мартовский день - к моменту смерти сына. Это случилось не так уж далеко от дома.
По дамбе, перегородившей речку, часто проезжают машины. Наверняка кто-то видел, как мальчик тонет, но - не бросился спасать. Если бы Виктор, перенесшись назад, подошел к сыну и предостерёг его, направил домой, всё могло бы быть иначе.
Многомировая интерпретация квантовой механики
«Многомировая» интерпретация квантовой механики была впервые предложена Хью Эвереттом III в 1950-х годах как решение проблемы коллапса волновой функции, продемонстрированной в печально известном эксперименте Юнга с двумя щелями.
Основная схема двухщелевого эксперимента. Электроны могут проходить через одну из двух щелей
Электроны, выпущенные по отдельности, начинают создавать характерную интерференционную картину на экране за пределами двух щелей
Поскольку электрон движется, его можно описать как волновую функцию с конечной вероятностью прохождения либо через щель S1, либо через щель S2. Когда электрон появляется на экране, он не размазывается по нему, как волна. Он проявляется как точка. Мы называем это коллапсом волновой функции, поскольку волнообразное поведение исчезло, и это ключевой фактор так называемой копенгагенской интерпретации квантовой механики. Но оставался вопрос: почему волновая функция коллапсирует?
Эверетт задал другой вопрос. Коллапсирует ли вообще волновая функция?
Он представил себе ситуацию, в которой вместо коллапса волновой функции она продолжает расти экспоненциально. Настолько, что в конечном счёте вся Вселенная оказывается лишь одним из двух возможных состояний. «Мир», в котором частица прошла через S1, и мир, в котором частица прошла через S2. Эверетт также утверждал, что одно и то же «расщепление» состояний произойдёт для всех квантовых событий с различными исходами, существующими в разных мирах в состоянии суперпозиции. Волновая функция просто выглядит так, как будто она разрушилась для нас, потому что мы находимся в одном из этих миров, которым запрещено взаимодействовать.
Это значит, что когда Марти вернётся в 1963 год, произойдет раскол. Он больше не в том мире, из которого пришёл, назовём его Миром 1. Вместо этого он создал новый мир. Когда он путешествует вперёд во времени, он путешествует по временной шкале этого мира. Он никогда не существовал в этом мире и, по правде говоря, не убивал своего деда. Его дед существует в целости и сохранности ещё в 1963 году в Мире 1.
Набросок путешествия Марти, если применить «многомировую» интерпретацию квантовой механики. Попытка путешествовать назад вызывает нисходящий «прыжок» мировых линий
Итак, что происходит, когда Марти возвращается в прошлое в попытке спасти свой мир? Он непреднамеренно создаёт другое состояние, Мир 3. Этот мир может походить на Мир 1 почти всеми мыслимыми способами, но, согласно применению интерпретации, он не является тем же самым из-за одного события. Столкновение двух машин времени 23 ноября 1963 года.
Правда в том, что если это правильное решение парадокса убитого дедушки, то Марти никогда не сможет вернуться в Мир 1. В интерпретации «многих миров» заложено, что наложенные миры не могут взаимодействовать друг с другом. Марти может двигаться «вниз», потому что именно его присутствие в определённый момент создает мир. Невзаимодействие означает, что независимо от того, какие меры он принимает, каждый раз, когда он возвращается в прошлое, он создаёт новый мир и прыгает «вниз» в этот мир, а затем может двигаться только вперёд во времени по этой линии. Где-то в своём мире, Мире 1, Марти, изобретательный молодой человек, просто исчез в один прекрасный день, чтобы никогда не вернуться.
Как построить настоящую машину времени?
Сам создатель термина «машина времени» - английский фантаст Герберт Уэллс – считал, что путешествия в будущее или прошлое невозможны, а устройство для перемещения во времени, которым пользуется его герой – всего лишь забавное изобретение, которое так и останется на страницах знаменитого романа.
Однако современная наука говорит, что великий писатель ошибался, и человеку под силу – пусть и в теории - путешествовать во времени. Давайте разберемся, как можно это сделать, и что будет из себя представлять настоящая машина времени.
Машина времени из классического научно-фантастического фильма "Машина времени", приобретенная вскладчину четверкой веселых друзей Машина времени из классического научно-фантастического фильма "Машина времени", приобретенная вскладчину четверкой веселых друзейКак правило, в фантастике её изображают в виде неподвижного устройства, зайдя в которое путешественник просто задает временные координаты и практически мгновенно, или, по крайней мере, достаточно быстро, оказывается в нужном времени.
Что такое «парадокс убитого дедушки», и почему он так важен?
Фрай, неуклюжий главный герой Футурамы Мэтта Грейнинга, имел довольно неудачную встречу со своими дедушкой и бабушкой в титулованном эпизоде «Розуэлл, который хорошо кончается»
Чтобы рассмотреть этот парадокс, давайте представим себе ситуацию, в которой одарённый молодой изобретатель Марти создаёт машину времени в 2018 году. Поскольку Марти никогда не видел своего деда, он решает совершить путешествие в прошлое, чтобы встретиться с ним. После тщательного исследования Марти выясняет, где именно будет находиться его дед, ещё молодой и бездетный, 23 ноября 1963 года. Он входит в свою машину и начинает путешествие в прошлое.
Набросок путешествия Марти, если мы допустим существование только одной мировой линии
К сожалению, Марти – очень буквальный парень, и, когда мы сказали, что он точно знает, где будет находиться его дед, это не было преувеличением. Марти приземляется точно в том месте, где должен был быть его дед, с предсказуемыми результатами. После быстрого анализа ДНК, чтобы убедиться, что это действительно его дед, Марти терпеливо ждёт своего исчезновения…
Ускоренный курс путешествия во времени
До ХХ века время считалось абсолютно незыблемым, а путешествия во времени – научной невозможными. В 1680-х годах мысленное время сэра Исаака Ньютона развивалось в неизменном темпе по всей Вселенной, независимо от внешних сил или местоположения. И в течение двух столетий научный мир поддерживал теорию Ньютона.
Пока не появился 26-летний Альберт Эйнштейн.
В 1905 году Эйнштейн раскрыл свои идеи по особой теории относительности, используя эту основу для своей теории общей теории относительности десять лет спустя. Расчёты Эйнштейна, определяющие Вселенную, ввели много вещей, а также некоторые понятия, связанные со временем. Самое главное – что время эластично и зависит от скорости, замедляется или ускоряется в зависимости от того, насколько быстро движется объект или человек.
В 1971 году четыре атомных цезиевых луча облетели весь мир, а затем их сравнили с наземными часами. В результате мизерная разница во времени доказала, что Эйнштейн на что-то наткнулся. Есть ещё одна технология, спрятанная внутри вашего смартфона, которая также подтверждает теорию Эйнштейна.
Без общей теории относительности Эйнштейна не будет работать GPS.
«Без общей теории относительности Эйнштейна наша система GPS не будет работать», – рассказывает Рон Маллет, астрофизик и автор книги Time Traveler: A Scientist's Personal Mission to Make Time Travel a Reality. Это также доказательство того, что теории Эйнштейна верны".
Но помимо этой изменчивой версии времени Эйнштейн также рассчитал скорость света. Скорость 300 000 000 метров (или 186 282 миль) в секунду Эйнштейн описывает как «предел скорости» и универсальную константу, независимо от того, сидит ли человек на скамейке или путешествует на ракетном корабле.
Последняя часть эйнштейновских идей об искривлении времени предполагает, что гравитация также замедляет время, то есть время идёт быстрее там, где гравитация слабее, например, в огромной пустоте среди массивных небесных тел, таких как Солнце, Юпитер и Земля.
Перенесёмся на столетие вперёд, когда все эти теории – разумеется, в высшей степени обобщённые – образуют строительные блоки астрофизики и похоронены среди всей этой математики экспертного уровня. Эйнштейн также доказал, что путешествия во времени возможны.
Субатомная машина времени
В самом деле путешествия во времени не только возможны, они уже произошли, но просто не похожи на типичный научно-фантастический фильм.
Возвращаясь к нашему путешествующего во времени космонавту Падалке, его 1/44-секундный прыжок в будущее настолько мизерный, потому что он перемещался со скоростью всего 17000 миль в час. Это не очень быстро, по крайней мере по сравнению со скоростью света. Но что произойдёт, если мы создадим что-то, что может двигаться гораздо быстрее, чем на геостационарной орбите? Речь идёт не о коммерческом лайнере (550–600 миль в час) или ракете ХХI века, летящей к МКС (25 000 миль в час), а о том, что может приблизить к 186 282 милям в секунду.
«На субатомном уровне это уже произошло», – рассказывает Маллетт. – Примером является… Большой адронный коллайдер. Он регулярно посылает субатомные частицы в будущее».
Ускоритель элементарных частиц способен перемещать протоны со скоростью 99,999999 процентов от скорости света, скорости, с которой их относительное время движется примерно в 6900 раз медленнее по сравнению со временем их стационарных наблюдателей – людей.
Так что да, мы посылали атомы в будущее, и мы делали это в течение последнего десятилетия, но люди – другое дело.
Готт поясняет: учитывая, что мы регулярно разгоняем частицы почти до скоростью света, концептуально для людей довольно просто путешествовать во времени в будущее. «Если вы хотите посетить Землю в 3000 году, – говорит Готт, – всё, что вам нужно сделать, – это сесть на космический корабль и полететь со скоростью в 99,995 процентов от скорости света».
Допустим, человека посадили на такой корабль и отправили на планету, которая находится на расстоянии немногим менее 500 световых лет (например, Кеплер 186f), то есть, если бы он путешествовал со скоростью 99,995 % от скорости света, нужно было бы 500 лет, чтобы добраться туда, так как корабль летит почти со скоростью света.
После быстрого перекуса и перерыва в ванной комнате они развернулись и направились обратно на Землю, что заняло ещё 500 лет. Таким образом, в общей сложности нужно около тысячи лет, чтобы благополучно вернуться домой. На Земле это будет 3018 год.
Однако, поскольку корабль двигался так быстро, результирующее замедление времени не могло показаться им тысячей лет с того момента, как их внутренние часы замедлились. «[Их] часы будут отсчитывать 1/100 от скорости часов на Земле. Для них пройдет только 10 лет», – говорит Готт. Для нас пройдёт тысячелетие, для них это будет десятилетие.
«Если бы мы [на Земле] смотрели в окно, они бы завтракали очень медленно, – говорит Готт, – тогда как для [них] всё было бы нормально».
Но существует огромная пропасть между теоретическим и реальным. Так как же нам преодолеть огромные технологические проблемы создания машины времени?
Не столь отдалённое будущее путешествий во времени
Датчик Parker Solar Probe будет развивать скорость 430 000 миль в час – это быстро, но далеко до скорости света.
Строительство космического корабля, путешествующего во времени, может быть лучшим местом для начала, но инженерные препятствия, по крайней мере сейчас, огромны. Во-первых, мы даже близко не приблизились к космическому кораблю, который может путешествовать со скоростью света. Самым быстрым космическим кораблем из когда-либо созданных скоро станет Parker Solar Probe, который будет запущен этим летом и будет двигаться скоростью всего 0,00067% от скорости света.
Также необходимо огромное количество энергии, чтобы заставить корабль двигаться так быстро. Готт предполагает, что ключевым элементом может быть высокоэффективное топливо на основе антивещества, а другие мировые агентства и учёные также считают, что такое топливо может стать потенциально бесценным элементом межзвёздных путешествий.
Но обеспечить сохранность человеческого груза в такой футуристической миссии также будет непросто. Прежде всего корабль должен иметь достаточно припасов, таких как еда, вода и лекарства, и быть самодостаточным на протяжении всего путешествия.
Затем есть всё, что связано с ускорением. Чтобы гарантировать, что наш гипотетический путешественник не будет уничтожен подавляющими силами перегрузки, корабль должен постепенно и неуклонно ускоряться. Хотя постоянное ускорение в 1g (подобное тому, что мы ощущаем на Земле) в течение длительного периода в конечном счёте приведёт к тому, что корабль приблизится к скорости, близкой к скорости света, оно увеличит продолжительность полёта и минимизирует то, как далеко можно уйти в будущее.
Проблема обратного движения
«Технологии не за горами… Мы могли бы сделать это в ближайшие 20 лет».
Поскольку скорость света является абсолютным максимумом, физики концентрируются на обнаружении таких явлений, как червоточины, которые могут обеспечить быстрый путь через туннели, в которых мы прыгаем через искривленное пространство-время, и теоретически направляют луч света в определённую точку пространства-времени.
Хотя червоточины действительно работают в рамках теорий относительности Эйнштейна, их ещё предстоит наблюдать в космосе, и у учёных нет конкретных доказательств того, что эти галактические пути будут работать.
Таким образом, хотя путешествие в прошлое может быть более захватывающей концепцией, учёные с гораздо большей вероятностью отправят кого-то в неизвестное будущее, а не в прошлое. Но, несмотря на огромные шансы (финансовые и научные), Маллет считает, что будущее общества путешествий во времени возможно.
«Что случилось с полетом на Луну… мы хотели полететь туда, Кеннеди просил об этом, и было надлежащее финансирование, поэтому мы добрались до Луны», – рассказывает Маллет. «Технология не за горами. Если правительство и налогоплательщики захотят за это заплатить, мы сможем это сделать в ближайшие двадцать лет».
Сегодня любителям путешествий во времени всё равно придётся обращаться к научной фантастике в поисках решения о путешествиях во времени, причём некоторые фильмы намного точнее других.
«Хороший фильм… «Планета обезьян», – говорит Маллетт. Астронавты думали, что они приземлились на другой планете, управляемой обезьянами, но оказалось, путешествовали так быстро, что прибыли в будущее Земли. Этот фильм точно описывает специальную теорию относительности Эйнштейна”. Ох… спойлеры.
Узнайте подробности, как получить Level Up по навыкам и зарплате или востребованную профессию с нуля, пройдя онлайн-курсы SkillFactory со скидкой 40% и промокодом HABR, который даст еще +10% скидки на обучение:
Путешествия в прошлое
Оказавшись в будущем, мы невольно зададимся вопросом: а как вернуться обратно? Ведь, как говорится, в гостях хорошо, а дома - лучше. Что ж, законы физики разрешают путешествовать в прошлое, правда, не раньше того момента, когда была создана сама машина времени.
Сквозь кротовую нору
Если бы мы научились создавать такие червоточины, то перед нами была бы готовая машина времени, причем через неё можно будет двигаться как в прошлое, так и в будущее. Для этого нужна кротовая нора, расстояние между устьями которой настолько мало, что проход через неё будет мгновенным. Еще необходим космический корабль, который может развивать субсветовые скорости – последнее условие очень важно, ведь необходимо, чтобы на корабле время шло гораздо медленнее, чем на Земле.
Если космический корабль отправится в полет, унося с собой одно из устьев, то вы сможете наблюдать, что происходит на его борту, просто заглядывая через второе устье, оставшееся на Земле. Время по обе стороны течет одинаково: год на корабле равен году на Земле.
Через год после старта, заглянув в червоточину, вы обнаружите, что экипаж корабля уже вернулся на Землю, на которой к этому моменту прошло уже 50 лет. Среди радостных встречающих вы увидите машущего вам пожилого человека, который покажется вам до боли знакомым. Если пройти сквозь червоточину, то можно мгновенно оказаться в будущем. Причем по обе стороны время течет одинаково: сколько прошло часов в будущем, столько же и в прошлом, так что обратно вы вернетесь не в тот же момент, когда ушли, а позже.
Если вы всё же останьтесь по эту сторону, то вам придется ждать 49 лет, прежде чем на Землю вернется космический корабль со входом в червоточину на своем борту. Вы встретите прилетевших уже старым человеком, поднимитесь на борт, заглянете в устье червоточины и помашете своей более молодой версии (так вот кого вы видели 49 лет назад!). Пройдя через кротовую нору, вы легко окажетесь в прошлом.
Однако пока никто не знает, как создавать червоточины. Считается, что они могут существовать только в микромире, но, если даже их увеличить, они мгновенно закроются. Чтобы поддерживать их открытыми, нужна экзотическая материя, которая имеет отрицательную плотность. Можете себе представить, как она должна выглядеть? Я – нет.
Струны и цилиндры
Мы уже узнали, что чем быстрее вы движетесь, тем медленнее для вас идёт время. Тогда, если ваша скорость будет равна скорости света, то время для вас вообще остановится. Следуя этой аналогии, при движении быстрее света время начнет «отматываться» назад. На этом принципе построены еще два проекта машин времени. Я знаю, что вы скажете: нельзя двигаться быстрее скорости света – это запрещают законы природы. Но ведь их можно обмануть.
Первый способ – это построить очень тонкий цилиндр бесконечной длины. Его плотность должна быть намного выше, чем у атомного ядра, а масса такого цилиндра будет весить как десять наших солнц. Раскрутив его до нескольких миллиардов оборотов в секунду (при этом его скорость будет составлять около половины скорости света), мы добьёмся того, что само пространство будет увлекаться во вращательное движение и вращаться вместе с цилиндром.
В 1974 году Фрэнк Типлер предположил, что цилиндр может быть и не бесконечным, а конечной длины В 1974 году Фрэнк Типлер предположил, что цилиндр может быть и не бесконечным, а конечной длиныОстается только две малюсенькие проблемки. Первая: построить такой цилиндр, мы, похоже, не сможем и через миллион лет, да и каким должен быть материал, из которого его нужно строить? Ну и вторая: нельзя попасть в прошлое, которое предшествует строительству цилиндра.
Ввиду невозможности строительства такого астроинженерного объекта в обозримом будущем, ученые предлагают еще один способ путешествия в прошлое. На самом начальном этапе зарождения Вселенной некоторые участки пространства образовали складки, которые называют космическими струнами.
Им необязательно быть прямыми, они вообще могут создавать петли Им необязательно быть прямыми, они вообще могут создавать петлиВ них нет ни грамма вещества, а их толщина в миллионы раз меньше радиуса атомного ядра, однако гравитация, которую они создают, чудовищна – километр такой струны весит как наша Земля. В самом начале они были довольно короткими, но сейчас, из-за расширения Вселенной, они растянулись, и, наверное, бесконечны. Растягиваясь, они растянули и пространство вокруг себя, так что вблизи них 30 сантиметровая линейка для стороннего наблюдателя будет намного короче.
Эти струны носятся по космосу практически со скоростью света, правда, время возле них не замедляется. Однако если найти две такие струны, которые движутся относительно друг друга, то космический корабль, выписывающий «восьмерки» вокруг них, будет приходить к точке отлета быстрее, чем свет, который покрыл бы то же расстояние в обычном космосе. Иными словами, перед нами – сверхсветовое движение, а значит, корабль начнет путешествовать в прошлое.
Но и при этом способе в прошлое можно вернуться не раньше создания космических струн. Правда, так как они возникли больше 13 миллиардов лет назад, то временной диапазон путешествий ограничен только возрастом самой Вселенной.
Вот, собственно, и все возможные способы путешествий во времени. Как видите, отсутствие в нашем мире путешественников во времени довольно легко объяснимо: просто еще машину времени не изобрели. Так что не стоит расстраиваться: всё у нас еще впереди!
Заключение
Конечно, ничего из этого не делает путешествия во времени более возможными или вероятными. Специальная теория относительности Эйнштейна и ограничения на скорость объекта с массой сильно ограничивают эту возможность. Но это даёт интересное решение к логической головоломке. Ирония заключается в том, что наиболее правдоподобное решение парадокса убитого дедушки исходит из единственной концепции в физике, которая создала ещё более фантастические истории и приключения, концепции множественных Вселенных, даже если в этом случае упомянутые вселенные сосуществуют в невзаимодействующей гипотезе состояний.
Интерпретация «многих миров» предполагает почти бесконечное количество возможных миров, даже тот, где вы решили отрастить бороду и стать злее.
Интересно, что это приложение также отвечает на другую загадку, часто задаваемую о путешествиях во времени. Если такая технология когда-нибудь перейдёт от диких предположений к реальности, то где же путешественники во времени? Почему они не пришли к нам, чтобы обсудить своё удивительное открытие?
Ответ может заключаться в том, что мы существуем в первичном мире, в котором будут созданы машины времени. Изобретатели и пассажиры таких машин просто исчезают в других мирах собственного творения. Для нас изобретение машин времени будет просто отмечено множеством исчезающих физиков.
Оказывается, Марти было легко.
Узнайте подробности, как получить Level Up по навыкам и зарплате или востребованную профессию с нуля, пройдя онлайн-курсы SkillFactory со скидкой 40% и промокодом HABR, который даст еще +10% скидки на обучение:
Как избежать «парадокса убитого дедушки» или Квантовая механика решает загадки путешествия во времени
Эта дилемма, известная как «парадокс убитого дедушки», отражает главное возражение философов и физиков против путешествий во времени – возможное нарушение причинности. В то время как само путешествие во времени остаётся в области чистой спекуляции, возможные результаты нарушения принципа причинности и то, как природа может предотвратить их, являются горячо обсуждаемыми темами, с такими известными физиками и философами, как Стивен Хокинг и Кип Торн, размышляющими о возможных решениях. Возможно ли, что «многомировая» интерпретация квантовой механики может спасти несчастного (и неуклюжего) путешественника во времени?
Путешествия в будущее
Первый способ заключается в том, чтобы двигаться быстрее в прямом смысле этого слова. Чем выше ваша скорость, тем меньше времени для вас проходит по сравнению с окружающим миром. Связано это с тем, что Природа препятствует тому, чтобы вы достигли скорости света. Скорость – это расстояние, пройденное за определённое время, и так как с расстоянием природа ничего поделать не может, ей остается только замедлить время ровно настолько, чтобы вы не преодолели рубеж скорости света. Чем ближе вы будете подбираться к скорости света, тем медленнее будет течь время конкретно для вас. Можно добиться того, что за один день полета на космическом корабле на Земле будут проходить тысячелетия, а то и больше.
Способ интересный, но нереальный: у нас нет таких быстрых кораблей, да и энергии они будут сжирать уйму. Куда более приближен к жизни другой способ: «спрятаться» от обычного времени в таком месте, где оно и так течет медленно. Обычно это происходит возле чего-то тяжелого. Звезды для этого не подходят: они хоть и тяжелые, но тяжесть эта «размазана» по объему. Лучше всего для этого подойдет черная дыра. Нужно просто найти её и полетать вокруг неё некоторое время. Тогда, вернувшись обратно на Землю, вы обнаружите, что за один год вашего полета на нашей планете прошли несколько лет.
Правда, по соседству черных дыр не наблюдается, и её поиски могут затянуться довольно надолго, делая бессмысленным путешествия в будущее: пока мы найдем черную дыру, оно и так наступит. Поэтому предлагают третий способ: заморозить/усыпить/погрузить в анабиоз/выключить сознание человека на определённое время. И тогда, вновь вернувшись к жизни, он обнаружит, что на дворе уже, к примеру XXIII век.
Решение дилеммы Марти?
Физики и философы размышляли над несколькими решениями этого парадокса. Принцип самосогласованности Новикова, также известный как Закон сохранения истории Нивена, разработанный русским физиком Игорем Дмитриевичем Новиковым в конце 1970-х годов (Эволюция Вселенной (1979)), предложил использовать геодезические (аналогичные тем, которые используются для описания кривизны пространства в общей теории относительности Эйнштейна) для описания кривизны времени. Эти замкнутые временные кривые (CTCS) предотвратили бы нарушение любых причинно-связанных событий, лежащих на одной и той же кривой. Подход также предполагает, что путешествие во времени возможно только в тех областях, где эти временные кривые существуют, например в червоточинах, как предположил Кип Торн и его коллеги в статье 1988 года «Червоточины, машины времени и состояние слабой энергии». События будут цикличными и самосогласованными. Это подразумевает, что путешественники во времени не смогут изменить прошлое, независимо от того, физически ли им препятствуют или они действительно не имеют возможности сделать это. Поэтому, как бы Марти ни старался, он не смог бы приземлить свою машину именно в этом месте, даже если бы намеревался убить своего деда.
Эта идея была расширена студентами Калифорнийского технологического института Фернандо Эчеверриа и Гуннаром Клинкхаммером вместе с физиком Кипом Торном в статье, где было показано, как бросить бильярдный шар в прошлое через червоточину по траектории, которая будет препятствовать попаданию шара в червоточину. Они утверждали, что физические свойства червоточины изменят траекторию шара таким образом, что он не сможет мешать самому себе, или что именно вмешательство – это то, что в первую очередь заставляет шар войти в червоточину.
Визуальное представление решения Эчеверрии и Клинкхаммера (Brightroundircle)
Итак, согласно теории Новикова, любые действия, предпринимаемые путешественником во времени, просто становятся частью ранее существовавшей истории, и наблюдателям запрещается видеть эти события из-за так называемого горизонта Коши.
Вернувшись в 2018 год, наш герой Марти обнаруживает, что его семейный дом исчез, как и все следы его существования. Читая о теории Новикова и пересекающихся бильярдных шарах, он проклинает бездеятельность Вселенной. Именно в этот момент он понимает, что, возможно, Вселенная не вмешивалась, поскольку для этого требовалось какое-то другое корректирующее действие. Вдохновлённый статьёй о столкновении бильярдных шаров, он мчится к своей машине времени, чтобы помешать себе и спасти собственное будущее.
Решение Новикова может показаться вам несколько произвольным, поскольку оно, безусловно, требует существования множества механизмов, в настоящее время неизвестных физике, достаточных для того, чтобы навсегда затупить бритву Оккама. Именно по этой причине такое решение парадокса убитого дедушки обычно отвергается научным сообществом. Физик Мэтт Виссер, исследователь в области общей теории относительности, предполагает, что принцип самосогласованности Новикова слишком заточен под конкретный случай, чтобы его можно было принять как спасение причинности.
Есть ли более экономное решение парадокса убитого дедушки, основанное на ранее существовавших аспектах физики, введённых другими теориями или дисциплинами?
Так уж случилось, что одно из таких решений может дать хорошо известный аспект квантовой физики: интерпретацией квантовой механики «многих миров».
Читайте также: