Одной из наиболее популярных тем в научной фантастике является путешествие во времени. Еще в 1895 году Герберт Уэллс написал свой знаменитый роман «Машина времени», однако еще раньше, в 1887 году, Гаспар написал «Эль Анакранопете», также посвященное теме путешествий во времени. А в 1843 году Чарльз Диккенс создал «Рождественскую песнь», которая тоже описывает путешествие мужчины как в прошлое, так и в будущее. С тех пор наша увлеченность этой концепцией не угасла.
Что делает тему путешествий во времени столь привлекательной, так это то, что наука, по крайней мере теоретически, допускает возможность их осуществления. Например, прямо сейчас мы все путешествуем в будущее — это происходит без остановки с темпом одна секунда за одну секунду!
Однако, когда большинство людей думают о путешествиях во времени, они, вероятно, представляют себе нечто большее, чем просто движение вперед в будущее. Мы говорим о том, чтобы вернуться в эпоху динозавров или отправиться в далекое будущее, чтобы увидеть роботизированных динозавров. Так возможно ли это? Давайте разберемся!
Дилатация времени и работа часов
Доктор Ана Алонсо-Серрано объясняет, что пространство и время не являются абсолютными величинами. С математической точки зрения, то есть на бумаге, можно теоретически искривить пространство и время таким образом, чтобы они образовали замкнутую петлю, что и представляет собой путешествие во времени. Однако проблема заключается в том, как эти теории перевести в реальность. Для этого нам нужно гораздо большее понимание, прежде чем такие события станут возможными.
Тем не менее, мы уже понимаем и можем продемонстрировать на практике, как работает дилатация времени. Суть этого явления в том, что время течет по-разному для разных наблюдателей, в зависимости от таких факторов, как гравитация и относительное движение. Проще говоря, скорость и гравитация влияют на то, как течет время. Все это входит в теорию относительности.
Суть относительности заключается в том, что условия изменяются в зависимости от того, откуда и как мы на них смотрим. Наверняка вам известно, что если вы летите в космосе на ракете, движущейся со скоростью, близкой к скорости света, то для вас, возможно, пройдет всего 5 лет, а на Земле — целых 36 лет. Это и есть пример действия относительности. Для вас не будет ощущения, что вы как-то перепрыгиваете вперед во времени — вы просто быстро путешествуете. Но для людей на Земле вы действительно перемещаетесь в будущее.
Пример с братьями Скоттом и Марком Келли подтверждает эти теории: Скотт провел год на орбите, двигаясь со скоростью 28 000 км/ч, и оказался младше Марка на 5 миллисекунд из-за дилатации времени.
Эксперименты с атомными часами в 70-х годах показали, что часы на самолетах, летящих вокруг мира, были менее точными, чем те, что оставались на Земле. Этот эффект мал, но подтверждает правильность теории Эйнштейна, что также подтвердили более точные современные устройства.
Спутники GPS, из-за скорости и высоты, требуют корректировки своих часов, поскольку они накапливают 38 микросекунд в день, и без этой коррекции их координаты могут отклоняться на 10 километров.
Какие препятствия стоят на пути к путешествиям в будущее?
Главным препятствием на пути к скоростям, необходимым для путешествий во времени, является масса. По мере увеличения скорости увеличивается и масса, что требует еще больше энергии. Это причина, по которой ничего не может двигаться быстрее света. Для того чтобы ускорить вашу массу до скорости света, нужно бесконечное количество энергии, чего невозможно достичь. Свет, не имеющий массы, движется с максимально возможной скоростью.
Предположим, вы хотите двигаться с долей скорости света. В любом случае для этого потребуется колоссальное количество энергии. Например, чтобы удвоить скорость, вам нужно увеличить кинетическую энергию в четыре раза, а если вы увеличите скорость в три раза, то вам потребуется в девять раз больше энергии.
Математически, чтобы ускорить объект массой 50 кг до скорости 1% от скорости света, нужно будет затратить 200 триллионов джоулей энергии — столько энергии потребляют два миллиона американцев за день. Хотя это теоретически возможно, на практике это трудно осуществить. Кроме того, космический шаттл весит два миллиона килограммов, поэтому энергии потребуется гораздо больше.
Еще один момент, который стоит учитывать, это то, что путешествие во времени — это всегда путешествие куда-то. Если вы просто хотите обогнуть пространство и вернуться в будущее, теоретически это возможно, но возвращаться в прошлое уже нельзя. Путешествие в будущее с высокой скоростью — это односторонний путь.
Скорость и время
Путешествие со скоростью, близкой к скорости света, теоретически — один из способов попасть в будущее. Однако многие ученые и теоретики также рассматривают возможность путешествия в прошлое. Возможна ли такая поездка? Одна из гипотез утверждает, что это возможно, если бы вы могли двигаться быстрее скорости света. Мы только что объяснили, что это невозможно. Тем не менее, давайте попробуем рассуждать теоретически.
Если бы вы покинули Землю на корабле, движущемся быстрее скорости света, и вернулись обратно, люди на Земле увидели бы, как ваш корабль появляется в прошлом, а затем возвращается в момент своего исчезновения. Однако это не поможет вам вернуться в прошлое, это просто создаст иллюзию такого путешествия.
Путешествия во времени с помощью гравитации
Наверняка вы слышали, что время замедляется, если вы приближаетесь к черной дыре. Даже если бы вы оказались на горизонте событий черной дыры, время для вас остановилось бы. Это явление связано не с движением, а с гравитацией. Это другая сторона теории относительности Эйнштейна: чем сильнее гравитация, тем медленнее течет время.
Чем ближе вы к центру Земли, тем медленнее течет время. Когда вы подниметесь выше, оно будет течь быстрее. Это — одна из причин, почему эксперименты с атомными часами показывают результаты, связанные с воздействием земной гравитации. Теоретически, если бы мы смогли изучить всю физику и освоить нужные технологии, можно было бы использовать черную дыру как машину времени. Пока вы находитесь внутри такого устройства, минутное время внутри может пройти, а снаружи — годы.
Вперед во времени и назад
Таким образом, путешествия в будущее возможны. А вот с путешествиями в прошлое все гораздо сложнее. Законы термодинамики не поддерживают обратное путешествие во времени, поскольку вселенная не может вернуться в состояние, в котором она была раньше. Время не возвращает вещи в прежнее состояние, оно лишь ведет их к большему беспорядку.
Путешествия в прошлое порождают массу парадоксов, которые трудно объяснить. Например, парадокс дедушки: если вы вернулись в прошлое и убили своего дедушку, тем самым лишив родителей возможности родиться, как бы вы вообще попали в это время?
Особые теории путешествий в прошлое
В теории Эйнштейна существует возможность путешествовать назад во времени с помощью червоточин — пространственно-временных проходов, которые могут привести вас в другое место и время. Это чисто теоретическая идея, поскольку никто не видел червоточин в реальности, и доказательства их существования пока отсутствуют.
Если же червоточины существуют, то использование их для путешествий в прошлое представляется проблематичным. Одной из теорий является идея о том, что червоточина соединяет черную дыру с белой дырой, и в теории она могла бы позволить путешествовать через время. Но проблема в том, что для того, чтобы попасть в червоточину, нужно пройти через горизонт событий черной дыры, а это пока невозможно.
Другой гипотезой является существование космических струн — своеобразных дефектов в ткани пространства-времени, которые могли бы теоретически создать замкнутые временные кривые, позволяющие вернуться в прошлое.
Возможность путешествий во времени
Итак, возможно ли путешествие во времени? Да, мы доказали это через путешествия вперед во времени. Но посещение прошлого или будущего с возможностью вернуться обратно? Это кажется невозможным в ближайшем будущем.
