Je známo, že moderní astronauti to již dělají. Je pravda, že zatím cestují pouze do budoucnosti. A na zlomek vteřiny. Ale kdo ví - možná jednoho dne budeme moci odletět na roky nebo dokonce na staletí dopředu, nebo naopak pohladit předek našeho pětiletého dědečka? Ale začněme v pořádku.
Zastavte se na chvíli
Čas letí jinak v prázdném prostoru vesmíru a na Zemi. To je známo každému studentovi. Čím silnější je gravitace objektu, tím pomalejší čas plyne v jeho blízkosti. Je to kvůli skutečnosti, že gravitace zkresluje „strukturu“čtyřrozměrného časoprostoru. Na druhé straně Einstein ukázal, že čím vyšší je rychlost, tím větší je hmotnost. Proto u všech objektů, které se pohybují velmi vysokou rychlostí, se čas také zpomaluje. Rychlost ISS je přes 27 tisíc km / h. Například ruský kosmonaut Sergei Krikalev strávil na oběžné dráze celkem 803 dní, 9 hodin a 39 minut. Žije tedy včas, před námi plných 1/50 sekundy.
Stroj času
Teorie relativity nám říká, že je možné vytvořit stroj času, který nás zavede do budoucnosti. Zadáte to, počkejte. Vyjděte a zjistěte, že na Zemi uplynula staletí. Zatím pro to neexistují žádné technologie, ale věda ví, že je to možné.
K tomu však musíte zrychlit na rychlost blízkou rychlosti světla. Není divu, že stroj času není ničím jiným než kosmickou lodí, protože podle obecné teorie relativity jsou čas a prostor neoddělitelně spojeny (otázka, jak udržet své tělo a loď neporušenou při zrychlování na takovou zběsilou rychlost), ještě ne). Může se však člověk, který provedl takovou cestu, vrátit zpět do minulosti?
Propagační video:
První náznaky, že zákony fyziky umožňují lidem cestovat do minulosti, se objevily v roce 1949, kdy matematik Kurt Gödel našel nové řešení Einsteinových rovnic a ve skutečnosti - novou strukturu časoprostoru, což je z hlediska obecné relativity docela přijatelné. Avšak na základě Gödelových rovnic by se vesmír měl otáčet jako celek a neměl by se rozšiřovat zrychlením - což, jak se ukázalo od té doby, neodpovídá skutečnosti.
V posledních letech vědci navrhli další cesty pro potenciální cestování časem - zakřivení časoprostoru. Analýza mikrovlnného pozadí a dalších údajů však ukazuje, že vesmír nebyl nikdy natáčen natolik, aby umožnil takové cestování. Existuje však také řešení.
Jaká je minulost?
Podle obecné relativity neexistuje pro všechny pozorovatele pouze jediné, univerzální měřítko času, ale za určitých okolností není třeba, aby se pozorovatelé dohodli na jediné posloupnosti určitých událostí. Řekněme, že čas na Alpha Centauri se pohybuje stejnou rychlostí jako na Zemi (planeta, na které žijí mimozemšťané, má stejnou hmotnost a pohybuje se stejnou rychlostí). V roce 2014 se konaly olympijské hry v Soči. Předpokládejme také, že zahájení meziplanetárního šachového turnaje na Alpha Centauri se uskuteční v roce 2015. Která událost se stala dříve?
Z pohledu pozemšťanů - olympijských her. Z pohledu „Centauri“- turnaje. Koneckonců, světlo ze Země do Alpha Centauri bude trvat čtyři roky. Pohybujete-li se rychleji než světlo, můžete jít na olympijské hry a letět na turnaj a poté se vrátit na Zemi … před olympiádou. Teoreticky - pokud najdete způsob, jak cestovat rychleji než rychlost světla.
Je známo, že pohybovat se rychleji než rychlost světla, založené na teorii relativity, je nemožné. Když se přiblížíte k „světelné bariéře“, je k urychlení předmětu zapotřebí více a více energie. Na jednom místě - s teoretickým dosažením rychlosti světla - by to vyžadovalo nekonečné množství. Kromě toho musí tělo, které dosáhne takové rychlosti, získat nekonečnou hmotu.
Červí díry
Zde je možný kruhový objezd. Spočívá v možnosti deformovat časoprostor. Například tak byla otevřena krátká cesta z olympijských her k šachovému turnaji. Nebudete se pohybovat rychleji než rychlost světla - ale budete cestovat rychleji ve vesmíru.
V roce 1935 Albert Einstein a Nathan Rosen napsali referát, v němž tvrdili, že obecná relativita umožňuje existenci takových časoprostorových mostů, luky - „červí díry“.
Mosty Einstein-Rosen, tzv. „Červí díry“
Alamy
Udržování integrity červí díry vyžaduje obrovskou energii a teorie předpovídá, že nemohou vydržet dostatečně dlouho, aby mohla projít kosmická loď nebo jiný makroskopický objekt. Takový most se může „zhroutit“a loď někde zmizí v singularitě.
Je pravda, že vědci připouštějí myšlenku, že technicky vyspělá civilizace by mohla udržet takovou díru ve správný čas. Ale jak toho lze dosáhnout, je stále zcela nejasné.
Zde stojí za to říci, že veškerá hmota, na kterou jsme zvyklí, má pozitivní energetickou hustotu, která dává časoprostoru pozitivní zakřivení připomínající kouli. A pro deformaci časoprostoru, která by nám umožnila cestovat do minulosti, potřebujeme hmotu se záporným zakřivením - tj. Se zápornou hustotou energie. Kvantová mechanika, jak víte, umožňuje existenci takové negativní hustoty energie (za předpokladu, že tato „negativita“je kompenzována „pozitivitou“v jiných oblastech) a umožňuje teoretickou možnost deformace časoprostoru.
To není snadné si představit. K tomu astrofyzici často používají příklad kopce. Pokud vykopáte velkou díru a vyhodíte z ní špínu na okraj díry, skončí vás nejen díra, ale také kopec. V tomto případě bude kopec metaforou pro tuto pozitivní energii a jáma bude negativní.
Černé díry a další
Vědci opatrně navrhují, že černé díry mohou být jakýmsi analogem červích děr. Jde o to, že bo? Většina časoprostoru je téměř plochá. Je vážně zdeformován pouze v černých dírách. Černá díra deformuje časoprostor kolem sebe natolik, že tvoří jakýsi „trychtýř“, „díru“kuželovitého tvaru.
Gravitace v bezprostřední blízkosti černé díry je tak obrovská, že v ní časoprostor ve skutečnosti přestává existovat nebo je natolik zkreslený, že čas se prakticky zastaví. Některé černé díry se navíc otáčí rychlostí blízkou světlu. Výsledkem je, že se časoprostorový „záhyb“v díře, prakticky do „trubice“. Možná, že kdybychom pronikli do černé díry, mohli bychom projít jejím úzkým tunelem a ocitnout se … v minulosti nebo například v jiném vesmíru?
Nejslavnější teoretický fyzik naší doby - Stephen Hawking - si je jistý, že to není možné. I když se kosmická loď nějakým neuvěřitelným způsobem (překonáním účinku obrovské gravitace nezraněné) dokáže dostat do samého středu černé díry, skončí v singularitě a jednoduše přestane existovat.
Mnoho dalších vědců však věří, že jakmile v černé díře za určitých podmínek můžete stále přežít, a dokonce hledat způsoby, jak to udělat. Samozřejmě to vypadá výstřední. Ale historie vědy zná mnoho příkladů, kdy taková excentika vynalezla letadlo nebo šla na Měsíc.
Černá díra v souhvězdí Unicorn a její společník B (e) -star, jak jej vidí umělec
ESA
Richard Gott, profesor astrofyziky na Princetonské univerzitě, je nadšeným cestovatelem času. Vytváří svůj teoretický projekt pro stroj času a dokonce tvrdí, že našel řešení pro cestování do minulosti. Podle některých astrofyziků Gott věří, že přirozený stroj času je středem rychle se otáčející černé díry. Ale také chápe, jak nespolehlivý může být takový „transport“.
Gott však našel potenciálně méně nebezpečný analog středu černé díry - jev nazývaný kosmické struny. Kosmické struny jsou hypoteticky existující záhyby časoprostoru, tenké prameny energie, které zbyly z Velkého třesku. Jejich šířka je menší než atomové jádro, ale mají fenomenální hustotu. Taková struna, jen 1 m dlouhá, by měla větší gravitaci než celá Země a vytvořila by obrovské zakřivení. Gott zjistil, že interakce takových rychle se pohybujících řetězců může vést k přirozenému stroji času.
Gottovy výpočty ještě nebyly potvrzeny pozorováním, ale vědec se snaží dokázat, že tyto řetězce existují. Nicméně i on říká, že je téměř nemožné najít dva takové řetězce, které by procházely proti sobě. Proto Gott upozorňuje na další teoretickou strukturu, na kosmické kruhy, které by mohly tvořit uzavřené řetězce. Přes nedostatek důkazů o jejich existenci neexistují v Gottově teorii žádné přímé chyby. Kromě toho uvnitř takového „prstenu“bude opět … černá díra. A obecně, pro ovládání systému s takovou velkolepou gravitací by byly zapotřebí energetické zdroje celých galaxií.
Galaxy M83. Černá díra nalezená v galaxii M 83 obešla teoretický limit jasu, což vyvrací skutečnost, že Eddingtonův limit je základní zákon přírody
NASA
Nemůžeš zůstat zpátky v minulosti
Ale umožňuje kvantová teorie cestování času v našem - makroskopickém měřítku? Stephen Hawking říká, že ano, na první pohled. Důkazem toho jsou Feynmanovy integrály nad trajektoriemi (podstatou Feynmanových integrálů je, že nahrazují definici jedinečné, pouze možné trajektorie jakékoli elementární částice celkovou sumou nekonečné sady možných trajektorií jejího pohybu). Koneckonců pokrývají všechny možné scénáře, a proto umožňují existenci takového zkreslení časoprostoru, které je nezbytné pro cestování do minulosti. Proto není možné říci, že takové cesty jsou v zásadě nemožné.
Těžké částice, které jsou urychlovány v srážkách v Evropském středisku pro jaderný výzkum (CERN) nebo v Národní laboratoři. Fermi ve Spojených státech dosahuje rychlosti rovnající se 99,99% rychlosti světla. Bez ohledu na to, jak moc se zvyšuje výkon zařízení, však nebude možné překročit světelnou bariéru.
Hej, hosté z budoucnosti
Ale pokud ano, proč nás ještě nenavštívili hosté z budoucnosti? Populární hledisko je, že civilizace budoucnosti je tak „pokročilá“, že považuje za nevhodné odhalit tajemství cestování časem k takovým nepřiměřeným bytostem, jako jsme my. Co když se nadšený současník chce vrátit v čase a odhalit nacistům tajemství atomové bomby?..
Takový jiný příběh
Může se ukázat, že historie je přísně fixní řetězec událostí, takže i když se vrátíte do minulosti, budete odsouzeni k tomu, že jste udělali to samé, co jste dělali předtím. Jinak se po návratu do své budoucnosti možná dokonce zjistíte, že … prostě neexistujete, nebo neexistují vaši blízcí nebo neexistuje země, ve které žijete atd. Podobné drama je dobře popsáno ve slavném sci-fi příběhu Raye Bradburyho „And Thunder Rocked“, jehož hlavní postava při výletu do minulosti náhodně rozdrtila motýla - liberál je diktátor. V přírodních vědách se tento termín nazývá motýlí efekt:malý dopad na chaotický systém může mít velké a nepředvídatelné důsledky jinde a v jiném čase.
Další možný způsob řešení paradoxů cestování v čase lze popsat jako hypotézu alternativní historie. Když se cestující času vrátí do minulosti, ocitnou se v alternativních příbězích, které se liší od těch, které znají. Mnoho vědců dnes mluví o možné existenci multivesmíru, který může zahrnovat všechny tyto - a nekonečný počet dalších - variant minulosti, větvení do nekonečného počtu světů …
Na první pohled se tato hypotéza podobá Feynmanovým kvantovým mechanickým rovnicím. Mezi nimi je však také neřešitelný rozpor. Ve Feynmanových integrálech každá trajektorie zcela zahrnuje časoprostor a vše, co je v něm. A jak jsme zjistili, v rámci takového pohledu by raketa mohla projít zakřiveným časoprostorem i do minulosti. Ale samotná raketa by zůstala ve stejném „vlastním“časoprostoru, a proto ve stejné historii. Proto Feynmanovy integrály spíše hovoří ve prospěch hypotézy pevné minulosti.
Moderní věda pochybuje o možnosti cestování do minulosti. Ale přesto vám nedoporučujeme, abyste se s někým o tomto skóre hádali: co když se někdo hádá a zná budoucnost předem?..
Olga Fadeeva