1 340
Идея путешествий во времени всегда занимала воображение как физиков, так и дилетантов. Но действительно ли такое путешествие возможно? Конечно! Мы совершаем его прямо сейчас, не так ли? Каждую секунду мы все путешествуем в будущее.
Но вы имеете в виду не такие путешествия. Можем ли мы путешествовать в далёкое будущее? Безусловно. Если бы мы могли двигаться со скоростью, близкой к скорости света, или вблизи черной дыры, время замедлилось бы, что позволило бы нам отправиться сколь угодно далеко в будущее. Но вот интересный вопрос — можем ли мы вернуться в прошлое?
Профессор физики Массачусетского университета в Дартмуте Горав Кханна впервые услышал о понятии путешествия во времени, когда ему было 7 лет в 1980 году в одной из серий классического телесериала Карла Сагана «Космос». Тогда он решил однажды предпринять глубокое исследование теории, которая лежит в основе этой замечательной идеи: теории относительности Эйнштейна. Двадцать лет спустя он получил докторскую степень и с тех пор активно изучал эту теорию. Недавно один из его студентов опубликовал в журнале «Классическая и квантовая гравитация» статью, в которой описывается, как построить машину времени очень простой конструкции.
Замкнутые временные кривые
Общая теория относительности Эйнштейна допускает возможность искривления времени до такой степени, что оно фактически сворачивается во временную петлю. Представьте, что вы путешествуете по этой петле; это означает, что в какой-то момент вы окажетесь в прошлом и начнете проживать его снова и снова – это немного напоминает эффект дежавю, если не учитывать того, что вы не будете этого осознавать.
Такие конструкции часто называются в научной литературе «замкнутыми временными кривыми» известными широкой публике, как «машины времени». Машины времени являются побочным продуктом путешествий со скоростью выше скорости света, и изучая их мы сможем лучше понять устройство вселенной.
За последние несколько десятилетий известные физики, такие как Кип Торн и Стивен Хокинг, провели любопытное исследование моделей машин времени.
Общий их вывод заключается в том, что природа запрещает петли времени. Это, пожалуй, лучше всего объясняется в «гипотезе о защите хронологии» Хокинга, смысл которой в том, что природа не допускает изменений в своём прошлом, что избавляет нас от парадоксов, которые могут возникнуть, если бы путешествия во времени были возможны. Среди этих парадоксов, возникающих из-за путешествия во времени в прошлое, наиболее известен так называемый «парадокс дедушки», в котором путешественник возвращается в прошлое и убивает своего деда. Это меняет ход истории таким образом, что возникает противоречие: путешественник никогда не родился и поэтому не может существовать. Создано много фильмов и романов, основанных на парадоксах, возникающих в результате путешествий во времени — самые популярные из них «Назад в будущее» и «День сурка».
Экзотическая материя
Появлению в физических системах замкнутых временных кривых препятствуют различные физические явления. Наиболее известным условием возникновения временной петли является присутствие «экзотической» материи. Грубо говоря, экзотическая материя — это материя с отрицательной массой. Проблема в том, что существование отрицательной массы не обнаружено в природе.
Кэролайн Мэллари, докторант Массачусетского университета в Дартмуте, опубликовала новую модель машины времени в журнале «Классическая и квантовая гравитация». Эта новая модель не требует какой-либо экзотической материи с отрицательной массой и представляет собой очень простое устройство.
Модель Мэллари состоит из стоящих рядом двух сверхдлинных автомобилей — изготовленных из материала, который не является экзотическим, и имеет положительную массу. Одна машина быстро движется вперед, другая остаётся на стоянке. Мэллари удалось доказать, что в этом случае в пространстве между автомобилями можно обнаружить временную петлю.
Возможно ли построить машину времени у себя заднем дворе?
Если вы чувствуете здесь подвох, вы правы. Модель Мэллари требует, чтобы центр каждого автомобиля имел бесконечную плотность. Это означает, что они содержат объекты, называемые сингулярностями, с бесконечной плотностью, температурой и давлением. Кроме того, в отличие от сингулярностей, которые присутствуют внутри черных дыр, что делает их полностью недоступными извне, сингулярности в модели Маллари полностью доступны наблюдателю, и, следовательно, физически реальны.
Физики пока не допускают существование в природе таких специфических объектов. Так что, к сожалению, машина времени в ближайшее время не будет создана. Однако это исследование показывает, что физикам, возможно, придется уточнить свои представления о возможности существования закрытых временных кривых.