Виза в чёрную дыру: Путешествия во времени возможны

    Эту статью могут комментировать только участники сообщества.
    Вы можете вступить в сообщество одним кликом по кнопке справа.
    Lina Линовская перепечаталa из naked-science.ru
    5 оценок, 826 просмотров Обсудить (9)

    Остановись, мгновенье!

        Время в пустом пространстве космоса и на Земле летит неодинаково. Это известно каждому школьнику. Чем сильнее гравитация какого-нибудь объекта, тем медленнее течет время в его окрестностях. Это происходит из-за того, что посредством гравитации искажается «ткань» четырехмерного пространства-времени. С другой стороны, Эйнштейн показал, что чем выше скорость – тем больше масса. Поэтому для всех объектов, которые движутся на очень высоких скоростях, время тоже замедляется. Скорость МКС – более 27 тыс. км/ч. Российский космонавт Сергей Крикалёв, к примеру, провел на орбите в общей сложности 803 дня 9 часов и 39 минут. Таким образом, он живет во времени, на целую 1/50 секунды опережая нас.

     Машина времени

        Теория относительности говорит нам о том, что машину времени, которая перенесет нас в будущее, создать можно. Вы входите в нее, ждете. Выходите и обнаруживаете, что на Земле прошли века. Технологий для этого пока нет, но науке известно – это возможно. 

        Впрочем, для этого придется разогнаться до скорости, близкой к скорости света. Стоит ли удивляться, что машина времени представляет собой не что иное, как космический корабль, ведь, согласно Общей Теории Относительности, время и пространство неразрывно взаимосвязаны (вопрос о том, каким образом при разгоне до такой бешеной скорости сохранить в целости ваше тело и сам корабль, пока не стоит). Но сможет ли человек, совершивший такое путешествие, вернуться обратно в прошлое? 

        Первые намеки на то, что законы физики позволяют людям путешествовать в прошлое, появились в 1949 году, когда математик Курт Гёдель нашел новое решение уравнений Эйнштейна, а по сути – новую структуру прост ранства-времени, которая вполне допустима с точки зрения ОТО. Однако, исходя из уравнений Гёделя, Вселенная должна вращаться как целое, и не расширяться с ускорением – что, как выяснилось с тех пор, не соответствует действительности. 

        В последние годы ученые предлагали другие пути для потенциальных путешествий во времени – искривления пространства-времени. Однако анализ микроволнового фона и другие данные показывают, что Вселенная никогда не была искривлена настолько, чтобы такие путешествия стали возможны. Впрочем, есть и обходной маневр.

     Что есть прошлое?  

        Согласно ОТО, не существует не только какой-то единой для всех наблюдателей, универсальной меры времени, но и при определенных обстоятельствах нет нужды даже в том, чтобы наблюдатели сошлись во мнении о единой очередности тех или иных событий. Допустим, что время на Альфе Центавра движется с той же скоростью, что и на Земле (планета, на которой живут инопланетяне, имеет ту же массу и движется с той же скоростью). В 2014 году состоялась Олимпиада в Сочи. Допустим и то, что в 2015 году состоится открытие Междупланетного шахматного турнира на Альфе Центавра. Какое из событий произошло раньше? 

     С точки зрения землян – Олимпиада. С точки зрения «центаврианцев» – турнир. Ведь свет от Земли до Альфы Центавра будет идти четыре года. Двигаясь быстрее света, вы смогли бы побывать на Олимпиаде и вылететь на турнир, а затем вновь вернуться на Землю... до начала Олимпиады. Естественно, в теории – если найти способ перемещения быстрее скорости света. 

     Двигаться быстрее скорости света, исходя из теории относительности, как известно, невозможно. По мере приближения к «световому барьеру» для разгона объекта требуется все больше и больше энергии. В один прекрасный момент – при теоретическом достижении скорости света – ее понадобилось бы бесконечное количество. Кроме того, и тело, которое достигло бы такой скорости, должно приобрести бесконечную массу.

     Кротовые норы

        Вот тут-то и возможен обходной маневр. Он заключается в потенциальной возможности деформировать пространство-время. Например, так, чтобы открылся короткий путь от Олимпиады к шахматному турниру. Вы не будете двигаться быстрее скорости света – но в пространстве переместитесь быстрее. 

        В 1935 году Альберт Эйнштейн и Натан Розен написали работу, в которой доказывали, что ОТО допус­кает существование таких пространственно-временных мостов, смычек – «кротовых нор». 

       Поддержание целостнос­ти кротовой норы требует огромной энергии, и теория предсказывает, что они не могут существовать достаточно долго, чтобы через них мог пройти космический корабль или другой макроскопический объект. Такой мост может «схлопнуться», и корабль пропадет где-то в сингулярности. 

       Правда, ученые допускают мысль, что технически развитая цивилизация могла бы держать подобную нору открытой и нужное время. Но как этого можно добиться, вопрос пока совершенно неясный. 

       Здесь стоит сказать, что вся материя, к которой мы привыкли, обладает положительной плотностью энергии, чтоо придает пространству-времени положительную кривизну, напоминающую сферу. А для деформации пространства-времени, которая позволила бы нам путешествовать в прошлое, нужна материя с отрицательной кривизной – т.е., с отрицательной плотностью энергии. Квантовая механика, как известно, существование такой отрицательной плотности энергии допускает (при условии, если эта «отрицательность» компенсируется «положительностью» в других областях), и допускает теоретическую возможность деформировать пространство-время. 

      Представить такое непрос­то. Чтобы сделать это, астрофизики часто приводят пример с холмом. Если вы копаете большую яму и выбрасываете землю из нее на край ямы, в конце концов у вас получится не только яма, но и холм. В этом случае холм и будет метафорой этой положительной энергии, а яма – отрицательной.

     Черные дыры и не только

        Ученые осторожно предполагают, что своеобразными аналогами кротовых нор, возможно, могут оказаться черные дыры. Дело в том, что бо?льшая часть пространства-времени почти плоская. Оно сильно деформировано только в черных дырах. Черная дыра настолько искажает пространство-время вокруг себя, что образует некую «воронку», «дыру» конической формы. 

        Гравитация в ближайших окрестностях черной дыры настолько огромна, что пространство-время в ней, по сути, перестает существовать, либо искажается настолько, что время практически останавливается. Кроме того, некоторые черные дыры вращаются на околосветовой скорости. В результате пространство-время «сворачивается» в дыре практически в «трубку». Может быть, проникнув в черную дыру, мы могли бы пройти через ее узкий тоннель и оказаться... в прошлом, или, например, в другой Вселенной? 

        Самый знаменитый физик-теоретик современности – Стивен Хокинг – уверен, что это невозможно. Даже если космическому кораблю каким-то невероятным способом (преодолев целым и невредимым действие огромной гравитации) удастся попасть в самый центр черной дыры, он окажется в сингулярности и попросту перестанет сущес­твовать. 

        Однако многие другие ученые считают, что, попав в черную дыру, при определенных условиях можно-таки уцелеть, и даже ищут способы это сделать. Конечно, это выглядит чудачеством. Но истории науки известно немало примеров, когда такие чудаки изобретали самолет или отправлялись на Луну. 

    Черная дыра в созвездии Единорога и ее спутница B(e)-звезда в представлении художника / ©ESA

        Профессор астрофизики из Принстонского университета Ричард Готт (Richard Gott) – энтузиаст путешествий во времени. Он создает свой теоретический проект машины времени и даже утверждает, что нашел решение для путешествий в прошлое. Вслед за некоторыми астрофизиками, Готт считает, что естественная машина времени – это центр быстро вращающейся черной дыры. Но он тоже понимает сколь ненадежным может оказаться такой «транспорт». 

        Впрочем, Готт нашел потенциальный менее опасный аналог центра черной дыры – явление, которое называют космическими струнами. Космические струны – это гипотетически существующие складки пространства-времени, тонкие нити энергии, оставшиеся после Большого взрыва. Их ширина меньше атомного ядра, зато они обладают феноменальной плотностью. Такая струна длиной всего 1 м обладала бы большей гравитацией, чем Земля целиком, и породила бы грандиозное искривление. Готт обнаружил, что взаимодействие таких быстро движущихся струн может приводить к появлению естественной машины времени.

        Расчеты Готта пока не подтверждены наблюдениями, но ученый пытается доказать, что эти струны существуют. Впрочем, даже он говорит, что найти две такие струны, которые прошли бы друг напротив друга, практически невозможно. Поэтому Готт обращает внимание на другую теоретическую структуру, на космические кольца, которые могли бы формировать замкнутые струны. Несмотря на отсутствие доказательств их существования, прямых просчетов в теории Готта нет. Кроме того, что внутри такого «кольца» окажется... снова черная дыра. И вообще, чтобы управлять системой с такой грандиозной гравитацией, понадобились бы энергетические ресурсы целых галактик. 

    Галактика М83. Черная дыра, обнаруженная в галактике M 83, обошла теоретический предел яркости, опровергнув факт, что предел Эддингтона – фундаментальный закон природы / ©NASA

     Вернуться в прошлое нельзя остаться

        Но допускает ли квантовая теория путешествия во времени нашего – макроскопического – масштаба? Стивен Хокинг говорит, что, на первый взгляд, допускает. Об этом свидетельствуют фейнмановские интегралы по траекториям (суть фейнмановских интегралов в том, что они замещают определение уникальной, единственно возможной траектории движения любой элементарной частицы полной суммой бесконечного множества возможных траекторий ее движения). Ведь они охватывают все возможные сценарии, а, значит, допускают и существование такого искажения пространства-времени, которое необходимо для путешествий в прошлое. Поэтому говорить о том, что такие путешествия невозможны в принципе, нельзя.

        Тяжелые частицы, которые разгоняют в коллайдерах в Европейском центре ядерных исследований (ЦЕРН) или в Национальной лаборатории им. Ферми в США, достигают скорости, равной 99,99% скорости света. Однако сколько бы ни наращивалась мощность установки, превысить световой барьер не удастся.

     Ау, гости из будущего!

        Но если так, почему же нас еще не посетили гости из будущего? Популярна точка зрения, что цивилизация будущего настолько «продвинута», что считает нецелесообразным раскрывать тайну путешествий во времени таким неразумным существам, как мы. Что, если какой-нибудь современник-энтузиаст захочет вернуться в прошлое и раскрыть нацистам секрет атомной бомбы?..

     Такая разная история

        Может оказаться, что история представляет из себя строго фиксированную цепочку событий, поэтому даже если вы вернетесь в прошлое, то будете обречены делать все то же самое, что делали до того. Иначе, вернувшись в свое будущее, вы можете даже обнаружить, что вас... просто не существует, или нет ваших близких, или нет страны, в которой вы живете, и т.д. Подобная драма хорошо описана в знаменитом научно-фантастическом рассказе Рэя Брэдбери «И грянул гром», главный герой которого, совершая путешествие в прошлое, случайно раздавил бабочку – а вернувшись, обнаружил, что его близкие пишут на другом языке, и у власти вместо президента-либерала стоит диктатор. В естественных науках этот термин так и называется – эффект бабочки: незначительное влияние на хаотичную систему может иметь большие и непредсказуемые последствия где-нибудь в другом месте и в другое время. 

        Другой возможный способ решения парадоксов путешествий во времени можно обозначить, как гипотезу альтернативной истории. Когда путешественники во времени возвращаются в прошлое, они попадают в альтернативные истории, которые отличаются от той, которая им известна. Многие ученые сегодня говорят о возможном существовании Мультивселенной, в которую могут входить все эти – и бесконечное число других – варианты прошлого, ветвящиеся в бесконечном множестве миров... 

        На первый взгляд, эта гипотеза напоминает Фейнмановские квантово-механические уравнения. Но между ними существует и неразрешимое противоречие. В интегралах Фейнмана каждая траектория полностью включает в себя пространство-время и все, что в нем находится. И, как мы выяснили, в рамках такого представления ракета через искривленное пространство-время могла отправиться даже в прошлое. Но ведь сама ракета при этом осталась бы в том же «своем» пространстве-времени, а, значит, и в той же истории. Поэтому фейнмановские интегралы, скорее, говорят в пользу гипотезы фиксированного прошлого. 

        Современная наука в возможности путешествий в прошлое сомневается. Но все-таки не советуем спорить с кем-то на этот счет: вдруг этот кто-то спорит, зная будущее наперед?.. 

    Новости партнеров

    Комментировать

    осталось 1185 символов
    пользователи оставили 9 комментариев , вы можете свернуть их
    Lina Линовская # написала комментарий 5 августа 2018, 11:32
    Очень простое и доступное изложение,
    на мой взгляд. И время покажет:-)
    Владимир Яковенко # ответил на комментарий Lina Линовская 5 августа 2018, 19:46
    50 лет полётов в космос на самом деле ничего не дали человечеству земли в понимании вселенной
    по многим причинам - назову две основные -
    1 = это большая ложь вокруг реальных полётов как по луне - так и по Гагарину
    2 = научные исследования при этих полётах никогда не были в приоритете
    поэтому и нет никаких реальных достижений в развитии науки астрономии и теории относительности
    а коли так - то все примитивные статейки про кротовые норы и чёрные дыры - это всё ни о чём ....!
    НЕТ никаких чёрных дыр и кротовых нор ........ а что есть - ? !
    надо спросить у тех кто занимается реальным космосом и парралельно - Большой Космической ЛОжью ...!
    Мария Белова # ответила на комментарий Lina Линовская 15 августа 2018, 01:09
    Времени нет, это условная единица для математического исчисления этапов уравнений. ???
    Lina Линовская # ответила на комментарий Мария Белова 16 августа 2018, 04:16
    Кро́нос, Крон (др.-греч. Κρόνος) — в древнегреческой мифологии — верховное божество, по иному мнению титан, младший сын первого бога Урана (неба) и богини-демиурга Геи (земли). Соответствует римскому Сатурну. Первоначально — бог земледелия, позднее, в эллинистический период, отождествлялся с богом, персонифицирующим время, Хроносом (др.-греч. Χρόνος от χρόνος — время).

    Этого достаточно для понимания.
    Мнир Мурзин # написал комментарий 5 августа 2018, 14:36
    Условно представьте себе часы, стоящие вне Вселенной.

    "в пустом пространстве космоса и на Земле летит неодинаково. Это известно каждому школьнику. Чем сильнее гравитация какого-нибудь объекта, тем медленнее течет время в его окрестностях. Это происходит из-за того, что посредством гравитации искажается «ткань» четырехмерного пространства-времени".

    ПРедставили себе часы вне Вселенной? И они всегда будут показывать одно время.

    Хотя предполагаю, что время имеет какие-то неведомые нам пока свойства.
    Мария Белова # ответила на комментарий Мнир Мурзин 15 августа 2018, 01:12
    Время Бога не соотносится с человеческим временем. Часы скорее всего необходимы для границ сознания человека, для комфортного существования здесь и сейчас.
    Нина Яковлева # ответила на комментарий Мария Белова 11 марта 2019, 17:11
    Все вы девочки сооба Барби необычные, Но и мы не лыком сшиты. Закрыли сооб, можно подумать есть тайны недоступные нам. Или вызреваете для ново-лучшего?
    Нина Яковлева # написала комментарий 11 марта 2019, 17:05
    Тема интересная.

    =Современная наука в возможности путешествий в прошлое сомневается. Но все-таки не советуем спорить с кем-то на этот счет: вдруг этот кто-то спорит, зная будущее наперед?.. =
    Иванна Василевская # ответила на комментарий Нина Яковлева 7 апреля 2019, 00:55
    Я бы смогла пройти такой путь, это же интересно. В нашей породе крови.
    • Регистрация
    • Вход
    Ваш комментарий сохранен, но пока скрыт.
    Войдите или зарегистрируйтесь для того, чтобы Ваш комментарий стал видимым для всех.
    Код с картинки
    Я согласен
    Код с картинки
      Забыли пароль?
    ×

    Напоминание пароля

    Хотите зарегистрироваться?
    За сутки посетители оставили 430 записей в блогах и 2817 комментариев.
    Зарегистрировалось 12 новых макспаркеров. Теперь нас 5032115.