Путешествие во времени кратко
Обновлено: 28.06.2024
О путешествиях во времени грезят многие фантасты. Написано и снято столько художественных произведений, что кажется, будто человечество находится совсем близко к созданию машины по перемещению в прошлое или будущее. Однако не все так просто и пока что люди не могут путешествовать на сотни лет вперёд или назад. В этом материале опишем, как можно перемещаться во времени и какие есть варианты осуществления этого.
Проблемы путешествий во времени
Кроме реализации самой машины времени в далёких путешествиях есть ещё несколько проблем, ответ на которые пока не совсем однозначен. В первую очередь — это парадоксы. Их возникновение носит теоретический характер, хотя отбрасывать такой эффект не стоит. Самый известная проблема путешествий в прошлое — это парадокс дедушки.
Предположим, что некий человек создал или обнаружил машину времени, на которой отправился на несколько десятилетий назад. Там он находит своего дедушку и убивает его. Тогда выходит, что сам путешественник не родится, потому что его отец не появится на свет, не женится на его матери и т.д.
Некоторые эксперты уверены, что никакого парадокса тут вовсе нет. Якобы путешественник во времени просто не сможет убить своего деда, поскольку рождение внука уже состоялось. Вероятно, при полете в прошлое нельзя будет нарушить причинно-следственные связи. Это отчасти объясняется принципом самосогласованности Новикова.
Путешествовать в будущее можно уже сейчас!
Как бы странно это не звучало, но путешествия во времени возможны уже сейчас! Правда, это будет сверхкороткий отрезок времени, но хоть что-то. Исследователь Чин-Вэнь Чу решил понять, насколько время изменяется с высотой. Для измерений он использовал атомные часы, которые отстают на секунду за. 3.7 млрд лет!
Результаты эксперимента получились следующими. Человек, проживший на верхотуре Эмпайр Стейт Билдинг (443 метра) около 80 лет, продлил бы свою жизнь на 0.00000102 секунды по сравнению с живущими на земле.
Более весомых результатов можно достичь , побыв на Международной космической станции. Здесь идёт вклад сразу двух составляющих: воздействие гравитации и большой скорости МКС (около 27 тысяч км/ч). Итак, выяснилось, что за каждый день космонавты продлевают свою жизнь на 0.000027 секунд. Итого за 100 лет пребывания на МКС человек увеличит свою жизнь всего на 1 секунду относительно людей, живущих на Земле. Не самое быстрое путешествие во времени, конечно.
Намного быстрее можно перемещаться, разогнавшись до околосветовой скорости — 300 тысяч км/ч. В этом случае время замедляется и человек, по факту, путешествует во времени. Данную возможность описал А. Эйнштейн в одном из следствий теории относительности. Однако минусом такого способа является невозможность использования бесконечного количества энергии, требуемого для разгона до световой скорости.
Сможем ли мы когда-нибудь путешествовать в будущее? Как бы это комично не звучало, но время покажет :) А пока что прочтите вторую часть о самых необычных способах путешествий во времени!
Машина времени — это устройство, с помощью которого, в теории, можно было бы путешествовать во времени.
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 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].
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.
В чем главные проблемы создания машины времени?
- В обозримом будущем ни один из объектов, созданных человеком, не может приблизиться к скорости света.
- Человек не сможет находиться вблизи объектов с гигантской гравитацией, как у черных дыр: он сразу погибнет.
- Гипотетические условия для путешествий во времени — такие, как бесконечная или сверхмалая масса, нулевая длина и другие — тоже недостижимы.
- Деформация пространства-времени может вызвать мощный поток радиации, который уничтожит все живое.
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 обоих 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?
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.
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.
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.
Выводы о машинах времени
Мнения и эксперименты в современной науке можно свести к трем направлениям:
Что такое путешествие во времени? Проще говоря, путешествие во времени - это концепция движения между определенными моментами времени, в основном человеком или гипотетическим устройством, известным как машина времени. Машина времени может быть любой формы и размера, в форме автомобиля или портала, соединяющего определенные отдаленные точки в пространстве-времени.
Что такое время?
Предположим, что вы и ваш двоюродный брат решили синхронизировать время в обычных часах, прежде чем покинуть Землю в космическом шаттле. Путешествуя со скоростью 30000 км / ч относительно Земли, вы решили сделать несколько оборотов вокруг планеты Земля, прежде чем вернуться на землю. После приземления, если вы сравните время ваших часов с временем вашего двоюродным братом, вы обнаружите небольшое отклонение во времени. Это изменение называется замедлением времени.
Один практический пример замедления времени испытывают космонавты, когда они возвращаются на Землю, проведя 6 месяцев на Международной космической станции. Находясь на орбите вокруг Земли на расстоянии около 400 км, астронавты были в возрасте на 0,007 секунды меньше, чем те из нас, кто был здесь на Земле.
Увеличение дилатации времени
Это может быть незначительным, но можно ощутить чрезмерный эффект замедления времени, если он приблизится к скорости света. Теоретически, замедление времени практически ничтожно до 50% скорости света и дает небольшой эффект при 75%, но после этого оно увеличивается в геометрической прогрессии.
Теория специальной теории относительности учит нас тому, как время ускоряется или замедляется в зависимости от вашей относительной скорости к кому-то или чему-то еще. При скорости света внутри космического корабля вы будете стареть намного медленнее, чем ваш брат здесь, на Земле.
Вы можете подумать, действительно ли это путешествие во времени? Что ж! Да. В соответствии с самой природой пространства-времени, вернувшись сюда на Землю после путешествия на 90% скорости света, вы будете в 3 раза моложе людей на Земле, а это означает, что вы путешествовали на годы вперед относительно времени и пространства. Рассмотрим один пример из межзвездного фильма Кристофера Нолана. В поисках подходящей планеты для людей команда Купера достигла массивной водной планеты, которая заперта очень близко к сверхмассивной черной дыре.
С массой, эквивалентной 100 000 000 солнц и скоростью вращения почти 99,8% скорости света, сверхмассивная черная дыра или Гаргантюа заставила время замедляться до крайних пределов, так что один час на планете равен 7 лет на корабле (космический корабль Endurance). Вернувшись на родной корабль (всего через 3 часа), они обнаружили, что их друг-ученый постарел на 23 земных года.
Нет, это не просто выдумка, это действительно то, как это могло бы произойти, если бы это была настоящая жизнь. Технически, они путешествовали на 23 года впереди этих людей на Земле. До сих пор мы исследовали саму возможность путешествовать в будущее, но как насчет нашего прошлого?
Путешествие быстрее света
Технически, теория относительности Эйнштейна позволяет нам путешествовать назад во времени. Но физическое достижение этих математических уравнений может оказаться невозможным в ближайшем будущем. Это может стать возможным, если мы достигнем скорости, превышающей скорость света, которая составляет около 300 000 км/с (299 792 км/с, если быть точным) в вакууме.
Но опять же, уравнения Эйнштейна говорят нам, что объект может достичь скорости света, только если он имеет бесконечную массу и нулевую длину, что, кстати, невозможно в реальном мире. Хотя многие исследователи считают, что уравнения Эйнштейна могут быть изменены в дальнейшем.
Дедушка парадокс
Изображение предоставлено BrightR / Wikimedia Commons
Концепция путешествия во времени в прошлое может привести нас к различным парадоксам и несоответствиям. Одним из таких является парадокс знаменитого деда. Представьте, что вы нашли способ вернуться в прошлое и решили убить одного из своих родителей или деда, не спрашивайте меня, почему. Поэтому, если бы вы убили своего дедушку в прошлом, ваш отец никогда бы не родился, как и вы, следовательно, ваша жизнь навсегда изменилась.
Некоторые ученые считают, что даже если вы не родитесь в нынешней вселенной, вы все равно родитесь в другой. В то время как другие говорят, что вероятность возникновения таких событий (которые меняют прошлое или вызывают парадокс) равна нулю (принцип Новикова).
Другие популярные теории путешествий во времени
Черные дыры
Короткое посещение вблизи черной дыры-это еще один способ достичь путешествия во времени, единственная загвоздка заключается в том, что мы должны двигаться со скоростью света. Представьте, что у вас есть космический корабль, достаточно мощный, чтобы двигать вас с непрерывным ускорением в 1 g, и тогда вы сможете достичь центра галактики Млечный путь (26 000 световых лет) за несколько десятилетий своего времени.
Просто, чтобы дать вам представление о том, как далеко на самом деле находится ядро галактики, рассмотрим тот факт, что ближайшая к Земле звезда находится на расстоянии 4,3 световых лет, а Вояджер (самая дальняя рукотворная вещь) прошли только половину расстояния до сих пор.
Добравшись до черной дыры, сделайте короткую передышку, а затем мчитесь сюда, на Землю. Когда вы вернетесь на Землю, забудьте о встрече со своей семьей или друзьями, есть большая вероятность того, что Земля, которую вы знали десятилетия назад, сейчас превратилась бы в груду обломков, так как прошло бы более 40 000 лет, но вы бы только постарели 40 лет или около того. Некоторые ученые даже считают, что эту ситуацию можно создать искусственно с помощью массивной вращающейся структуры.
Еще в 2010 году всемирно известный физик Стивен Хокинг в разговоре с The Daily Mail сказал:
"Они ходили круг за кругом, испытывая только половину времени каждого, кто находился далеко от черной дыры. Корабль и его экипаж будут путешествовать во времени. Представьте себе, что они кружили вокруг черной дыры в течение пяти своих лет. Десять лет пройдет в другом месте. Когда они вернутся домой, все на Земле состарятся на пять лет больше, чем они сами.”
Цилиндр типлера
Хотя эта теория была впервые открыта Якобом ван Стокумом и Корнелом Ланцошем в 1930-х годах, в научном мире она не была признана до 1970-х годов, когда астроном Франк Типлер проанализировал эту теорию. Типлер предположил, что в пространстве и времени вокруг оси вращается массивный и бесконечный длинный цилиндр с массой, в 10 раз превышающей массу Солнца.
Машины времени
Так возможно ли путешествие во времени?
Двумерное пространство изображено в трехмерном пространстве-времени / Изображение предоставлено: K. Aainsqats
Исходя из приведенных выше аргументов, путешествие во времени не представляется возможным. Но с постоянно развивающейся областью физики кто знает, что может произойти в ближайшем будущем. В частности, основные достижения в квантовых полях могли бы дать некоторое представление о том, как преодолеть парадоксы путешествий во времени.
Видео: Возможны ли путешествия во времени
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…
Решение дилеммы Марти?
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?
Многомировая интерпретация квантовой механики
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?
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.
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.
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.
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:
Читайте также: