Космос и путешествия во времени
Три относительно научных способа создать «машину времени»
Возможны ли путешествия во времени? Этот вопрос волнует многих, но с точки зрения науки к нему существует особый подход. Чтобы совершить путешествие во времени, мы должны пройти длинный путь, который ведет нас к цели через странные теории и невероятно сложные технологии. И, возможно, однажды они превратят наши космические корабли в машины времени.
Космический корабль «Восток» – до машины времени ему, как до Луны пешком
Машина времени №1 – космический корабль.
Космический корабль может быть лучшим выбором в кандидаты на звание машины времени. Мы взлетим на ракете с безумной скоростью, и наше время замедлится, тогда как для остального мира время будет идти, как прежде.
К тому же, высокая скорость при космическом путешествии – единственный барьер, который не позволяет нам летать к звездам прямо сейчас, то есть, в разрешении этого технического противоречия, наука заинтересована как никогда.
Очень важно иметь возможность исследовать отдельные объекты Вселенной за время одной человеческой жизни. Но даже самые близкие из звезд к Земле кажутся невероятно далекими. Самая близкая из них – Альфа Центавра. Расстояние от нее до нас 4 световых года. Это 40 триллионов километров, в 100 миллионов раз дальше, чем Луна. И самым быстрым нынешним ракетам потребуется 80 тыс. лет, чтобы туда добраться.
Но даже если мы изобретем более скоростные ракеты, то это еще не будет полноценным воплощением мечты о путешествии в прошлое или будущее. Полеты с невероятной скоростью и замедлением часов – это да, но вот так, чтобы повернул рычажок и ….раз, так, конечно, не получится.
Машина времени №2 – «кротовая нора»
Физики проделали важную теоретическую работу в 1980-х годах, что позволило Карлу Сагану написать его повесть «Контакт». В книге рассказывается о путешествиях во времени быстрее света через коридоры в космосе под названием «кротовые норы». Кротовые норы – это короткий путь между двумя точками в космосе. Но ключевая идея в том, что Вы можете войти в нору с одной стороны, а выйти с другой. В книге и других сценариях научной фантастики кротовые норы используются, как тоннели для путешествий на огромные расстояния через Вселенную к другим звездам. Но еще кротовые норы со своими входами и выходами – отправная точка для машины времени.
Машина времени на основе кротовой норы использует скоростной космический корабль. Высокая скорость замедлит Ваши часы, при том, что остальные продолжат работать.
Все получится, потому что на входе и выходе кротовой норы одно и то же время и дата, независимо ни от чего. Если взять один конец кротовой норы, “прицепить” его к космическому кораблю и запустить его с огромной скоростью? Когда он вернется, то окажется в будущем. Если путешествие с одного конца кротовой норы начнется в 2013 году, то корабль вернется на Землю в 2513. Поскольку время у Вас замедлилось, Вы постареете не намного, в то время, как на Земле пройдет 5 веков. Итак, теперь если войти в один конец кротовой норы, здесь будет прошлое, то выход будет с другого конца в будущем во время возвращения корабля.
Хотя каждый шаг создания кротовых нор невозможно осуществить с помощью современных технологий, он последователен с точки зрения гравитации, пространства и времени. Так что, можно сказать, что машина времени на основе кротовой норы является решением уравнения пространства и времени.
Машина времени на основе норы может работать и в обратную сторону. Это делает теоретически возможным возвращение из будущего в точку прошлого, откуда мы стартовали.
Есть другая возможность – не строить машину времени, а искать уже изготовленные природой проходы во времени. Вполне может быть, что в эпоху раннего формирования Вселенной пространство и время уже были искажены и застыли, оставив петли времени, которые мы сможем использовать в будущем, как машины времени. Это интересная возможность, поскольку тут не надо ничего изобретать.
А если воспользоваться только своими ресурсами? Можно ли вообще построить машину времени? Если теория говорит, что кротовая нора – это способ путешествия, то как ее сделать? Кротовые норы – это спорная идея. Мы можем написать кучу уравнений для их описания, мы не ожидаем, что астрономы могут найти их, но все может быть. Мы подозреваем, что кротовые норы существуют на субмикроскопическом уровне в том месте, где есть дикие искажения пространства и времени. Поэтому некоторые люди пытаются каким-то образом поймать микроскопическую кротовую нору и вырастить ее до гигантских размеров. Мы не знаем, возможно ли это.
Технологии управления кротовыми норами? Похоже дело невероятно далекого будущего. Но для тех, кто готов дать волю воображению, есть лучик надежды, по крайней мере, в одном месте. Там пространство и время, природа всего сущего, сталкивается внутри самой огромной и сложной машины, созданной человеком. Речь идет о большом адронном коллайдере. Он должен помочь ученым в изучении перспектив физики элементарных частиц. Он разгоняет протоны в обе стороны по кольцу почти до скорости света и затем сталкивает их. Коллайдер был введен в строй октябре 2009 года и к марту 2010 года ученые почти в 10 раз увеличили мощность и энергию столкновений. После 2013 года эта цифра удвоится. Сегодня теории пространства и времени, гравитации и квантовой физики еще не полные. И большой адронный коллайдер поможет заполнить зияющие пустоты.
Эти теории должны нам сказать, возможны ли путешествия во времени или они запрещены. Мы ждем новых результатов. Цель состоит в том, чтобы выяснить, как законы, управляющие крошечными частицами, применимы к таким большим вещам, как звезды, галактики и сама расширяющаяся Вселенная. Не зная всего этого, построить машину времени будет сложнее, чем собрать радио, не зная о существования электричества.
Адронный коллайдер может раскрыть некоторые измерения, крайне важные для путешествий во времени. Мы живем в 3-мерном пространстве. Если бы мы жили в 2-мерном, наша Вселенная была бы плоской, как блин. Сфера казалась бы нам кругом. Третье измерение существовало бы, но было бы скрыто от наших глаз. Если существуют другие измерения, они тоже пока что скрыты от нас.
Если мы найдем экспериментальные данные существования других измерений, если мы сможем исследовать эти измерения, увидеть, откуда они берутся, то в будущем физика сможет использовать их, как новую форму путешествий, которая поможет нам приблизиться к скорости света, а то и превзойти ее.
Приближение к скорости света пока что является самым заманчивым способом путешествия во времени, поскольку замедляет наши часы. В этом плане адронный коллайдер шагнул вперед, пусть даже этот первый шаг пока что крошечный. Длина коллайдера 26 км, он разгоняет протоны почти до скорости света. Однако космический корабль – это далеко не протон по размерам, поэтому в этих экспериментах мы только-только топчемся на пороге большого пути.
Машина времени №3 – двигатель деформации
Некоторые из физиков уверены, что двигатель деформации скачет по ряби искаженного пространства, как серфер по волне. Это является прекрасной аналогией. То, как волны поднимаются и опускаются под серфером представляет хорошую аналогию того, как космический корабль постоянно притягивается и отталкивается тканью пространства. Идея основана на том факте, что пространство Вселенной расширяется. Если бы мы смогли расширять его по собственному желанию, то смогли бы перемещать космический корабль. Мы расширяли бы пространство позади корабля и сжимали перед ним. Волна искривленного пространства перемещается во Вселенной быстрее света, в то время, как пассажир внутри так называемого пузыря деформации не нарушает законов Эйнштейна о превышении скорости света.
Пока что двигатель деформации с научной точки зрения невозможен, однако, кто знает, что будет в будущем?
Самые оптимистичные представления рисуют картину полетов космических кораблей в пузырях деформации с такой же легкостью, с какой сёрфер мчится по волнам. Но даже самые оптимистичные физики упираются в стену фактов. Если серфинг является аналогией полетов в искаженном пространстве, то нужно вспомнить, как сложно поначалу учиться управлять доской. И это не говоря о создании собственно самого двигателя.
Насколько реальна машина времени и зачем она нам?
Когда речь заходит о двигателях деформации, кротовых норах или машинах времени, большинство ученых попросту отмахиваются от этого. Но так ли уж они правы? Хотя мы думаем, что многое знаем сейчас о Вселенной, о том, что нам делать, в истории физики мы часто попадали впросак из-за своей излишней самоуверенности в том, что все знаем.
Есть законы физики, которые мы не можем нарушить. Но есть еще и технологии, которые говорят, что слишком сложно решить подобные задачи. Однако, почти всегда, когда ученые так говорят, они оказываются неправы. Намного лучше сказать, что законы физики позволяют нам вообразить, что можно сделать, и остается только надеяться, что в будущем появятся технологии, которые смогут это воплотить в жизнь.
И как мы видим, с решением многих загадок можно столкнуться уже в ближайшем будущем. Каждое новое открытие проливает свет на решение следующих задач. Например, астрономы ищут планеты вокруг звезд вне нашей Солнечной системы. Ближе всего к Земле находится система с двойными звездами. Можно ли здесь найти планеты?
Сейчас мы на грани открытия землеподобной планеты, которая вращается вокруг одной из звезд в системе Альфа Центавра, ближайшей соседки Земли. Альфа Центавра привлекает наше внимание, потому что различные компьютерные модели показали, что вокруг обеих звезд системы Альфа Центавра вращаются планеты той же массы, что и Земля.
Если бы мы могли достичь ближайших звезд, например, Альфа Центавра в течении жизни человека – это было бы восхитительно, однако путь туда займет намного больше времени, чем мы можем себе позволить.
Однако, если рассуждать теоретически, двигаясь со скоростью 99,99% световой скорости, мы достигли бы этой звездной системы в течение 45 суток! По сути, такой корабль и станет настоящей машиной времени, ведь, хотя для его пассажиров путешествие займет несколько месяцев, высокая скорость замедлит их “личное время”. Поэтому, когда они вернутся, на Земле пройдет несколько десятилетий.
Источник
Шесть теорий путешествий во времени, которые могут сработать
Концепция машины времени вызывает в воображении образы неправдоподобного устройства, которое слишком часто используется в сюжетах научно-фантастических. Однако согласно общей теории относительности Альберта Эйнштейна, которая объясняет работу гравитации во Вселенной, путешествия во времени — это не только плод воображения. И если в фильмах путешествие во времени — это сюжетный поворот, то как насчет реальности?
Путешествие вперед во времени, согласно теории Эйнштейна, абсолютно возможно. По сути, физикам удалось отправить крошечные частицы под названием мюоны, очень похожие на электроны, вперед во времени, манипулируя гравитацией вокруг них. Это не означает, что технология для отправки людей вперед в будущее станет возможной в ближайшие 100 лет, но все же.
1. Червоточины
Астрофизик Эрик Дэвис из Международного института перспективных исследований EarthTech в Остине считает, что это возможно. Все, что вам нужно — это кротовая нора или червоточина, теоретический проход сквозь ткань пространства-времени, предсказанный в рамках теории относительности.
Червоточины пока не были доказаны, и если их когда-нибудь и найдут, они будут настолько малы, что в них не поместится даже человек, не говоря о космическом корабле. При всем этом Дэвис полагает, что червоточины вполне можно использовать для перемещения обратно в прошлое.
Как общая теория относительности, так и квантовая теория предлагают несколько возможностей для путешествия — например, «закрытую времяподобную кривую» или путь, который сокращает пространство-время, то есть машину времени.
Дэвис утверждает, что современное научное понимание законов физики «кишит машинами времени, то есть многочисленными решениями геометрии пространства-времени, которые позволяют путешествовать во времени или обладают свойствами машины времени».
Как вы понимаете, червоточина позволила бы судну, например, пройти из одной точки в другую быстрее скорости света — почти как в варп-пузыре. Все потому, что корабль прибудет в пункт назначения раньше, чем луч света, пройдя по короткому пути сквозь пространство-время. Транспорт, таким образом, не нарушит правило универсального ограничения скорости, которое накладывает свет, поскольку сам корабль не путешествует с такой скоростью.
Такая червоточина может теоретически вести не сквозь пространство, но и сквозь время.
«Машины времени неизбежны в нашем физическом пространстве-времени», — пишет Дэвис в работе. — «Проходные червоточины включают машины времени».
Тем не менее, добавляет Дэвис, превратить червоточину в машину времени будет нелегко. Понадобятся титанические усилия. Все потому, что как только червоточина будет создана, один или оба ее конца нужно будет ускорить во времени к пункту назначения, что следует из общей теории относительности.
2. Машина времени: цилиндр Типлера
Чтобы использовать машину времени на основе цилиндра Типлера, вам нужно покинуть Землю на космическом корабле и отправиться в космос к цилиндру, который там вращается. Когда вы достаточно приблизитесь к поверхности цилиндра (пространство вокруг него будет по большей части «варпнуто», деформировано), вам нужно будет несколько раз обогнуть его и вернуться на Землю. Вы прибудете в прошлое.
Насколько далеко в прошлое — зависит от того, сколько раз вы обогнете цилиндр по орбите. Даже если вам покажется, что ваше собственное время движется вперед как обычно, пока вы огибаете цилиндр, за пределами искаженного пространства вы неизбежно будете двигаться в прошлое. Это все равно, что вы поднимаетесь по винтовой лестнице и обнаруживаете, что с каждым полным кругом находитесь на одну ступеньку ниже.
3. Пончиковый вакуум
По мнению Амоса Ори из Израильского технологического института в Хайфе, пространство может быть достаточно скручено для создания локального гравитационного поля, которое напоминает пончик определенных размеров. Гравитационное поле образует круги вокруг этого пончика, поэтому пространство и время крепко закручены.
Важно отметить, что такое положение дел сводит на нет необходимость какой-либо гипотетической экзотической материи. Хотя как это будет выглядеть в реальном мире описать довольно трудно. Ори говорит, что математика показала, что через равные промежутки времени внутри пончика в вакууме будет образовываться машина времени.
Все, что вам нужно — это попасть туда. В теории можно будет отправиться в любой момент времени с тех пор, как была построена машина времени.
4. Экзотическая материя
В физике экзотическая материя — это материя, которая так или иначе отличается от нормальной и обладает некоторыми «экзотическими» свойствами. Поскольку путешествие во времени считается нефизическим, физики полагают, что так называемые тахионы (гипотетические частицы, для которых скорость света — это состояние покоя) либо не существуют, либо неспособны взаимодействовать с нормальной материей.
Но когда отрицательная энергия или масса — та самая экзотическая материя, или вещество — скручивает пространство-время, становятся возможными все невероятные явления: червоточины, которые могут выступать туннелями, соединяющими удаленные участки вселенной; варп-двигатель, который позволит путешествия быстрее скорости света; машины времени, которые позволят отправиться в прошлое.
5. Космические струны
Космические струны — это гипотетические 1-мерные (пространственно) топологические дефекты в ткани пространства-времени, оставшиеся еще со времен образования вселенной. С их помощью в теории могут быть образованы поля замкнутых времениподобных кривых, позволяющих путешествовать в прошлое. Некоторые ученые предлагают использовать «космические струны» для построения машины времени.
Если подвести две космические струны достаточно близко одна к другой или одну струну к черной дыре, в теории это может создать целый массив «замкнутых времениподобных кривых». Если делать тщательно рассчитанную «восьмерку» на космическом корабле вокруг двух бесконечно длинных космических струн, в теории можно оказаться где угодно и когда угодно.
6. Сквозь черную дыру
Черная дыра оказывает невероятное влияние на время, замедляя его так, как ничто другое в галактике. По сути, это природная машина времени. Если бы миссией облета вокруг черной дыры управляло наземное агентство, для них облет орбиты занял бы 16 минут. Но для смелых людей на борту корабля, который находится близко к массивному объекту, время шло бы очень медленно. Куда медленнее, чем на Земле. Время для команды замедлилось бы вдвое. За каждые 16 минут они переживали бы только 8.
Источник