Содержание
Можно ли путешествовать во времени, преодолев скорость света?
Возможность путешествовать во времени волновала ученых на протяжении сотен лет, вдохновляя бесчисленные книги и фильмы. Способность перемещаться не только в пространстве, но и в прошлое или будущее открыла бы человечеству множество возможностей. Но возможно ли путешествие во времени теоретически?
Василий Макаров
Преодолеть световой предел — давняя мечта как физиков, так и многочисленных фантастов. Но что говорит на этот счет современная наука?
В оригинальном фильме 1978 года о Супермене пришелец возвращается в прошлое, облетая земной шар со скоростью, превышающей скорость света. Это невероятные цифры, поскольку скорость света составляет чуть менее 300 000 км в секунду!
Пока мы даже близко не подошли к достижению этого показателя: самый быстрый рукотворный объект, космический зонд, развил скорость «всего» до 150 км в секунду!
Но давайте попробуем представить: чисто теоретически, может ли созданный человеком объект стать быстрее скорости света и, таким образом, подобно сверхчеловеку, путешествовать во времени? Ответить на этот вопрос помогут эксперты в области астрофизики, астрономии и физики.
Будем ли мы по-другому воспринимать время, путешествуя на предельных скоростях?
Теория относительности Эйнштейна определяет, что время не универсально — оно относительно. Эксперимент Хафеле-Китинга 1971 года показал, что часы, которые летели на самолете, развившем высокую скорость, отставали от часов, оставшихся на земле.
Совсем недавно было обнаружено, что точные атомные часы работают с разной скоростью, когда одни движутся относительно других. Это явление называется «замедлением времени».
Доктор Шон Мэтт, эксперт по астрономии и астрофизике из Университета Эксетера в Великобритании, пояснил: «Если кто-то путешествует со скоростью, близкой к скорости света, время ведет себя иначе, чем мы привыкли. Таким образом, можно двигаться вперед во времени быстрее, чем это будут делать те, кто остался позади. Так что теоретически ускоренный объект может отправиться в будущее, но вернуться обратно уже не сможет».
Можно ли путешествовать быстрее скорости света?
Все эксперты сошлись во мнении, что невозможно путешествовать быстрее скорости света, что также указано в теории Эйнштейна.
Доктор Эрик Титли, эксперт по астрономии и астрофизике из Эдинбургского университета, объясняет: «Совершенно очевидно, что ни один объект или информация не могут двигаться быстрее скорости света. С внешней точки зрения, любая дополнительная энергия, добавляемая к телу, чтобы довести его до скорости света и превысить ее, просто асимптотически ускоряет его все до той же скорости света».
«Асимптотически» в данном случае означает, что некое тело приближается к скорости света, но никогда не достигает ее по факту.
Ни один объект не может двигаться быстрее скорости света, потому что при ускорении тела становятся тяжелее. Следовательно, только свет может путешествовать со скоростью света — потому что у него нет массы как таковой.
Вывод: путешествие на скорости может изменить ваше восприятие времени, но путешествие во времени со скоростью, превышающей скорость света, к сожалению, невозможно.
Возможны ли путешествия во времени? / Хабр
На этой фотографии космоса (да, это не рисунок), сделанной в 1995, видны «Столпы творения» из туманности Орел. Их и сейчас можно увидеть, если у вас на чердаке завалялся Хаббл и парочка шаттлов.
Только вот беда — этих «Столпов» не существует. Точнее они перестали существовать 6 000 лет назад. Именно тогда их случайно смело взрывом сверхновой. Почему мы их видим и будем видеть еще 1 000 лет? Все просто — они находятся в 7 000 световых лет от нас. Их «текущее изображение» до нас еще не долетело. А прямо сейчас мы с вами видим прошлое. Хотите узнать подробный рецепт путешествий во времени?
Еще раз, чтобы вы прониклись мыслью наверняка — мы их видим, но они не существуют. Это не галлюцинации, не бред воспаленной фантазии и не Photoshop.
В «реальности» мы видим то, чего давно уже нет. Мы видим это перемотанным на 7 000 лет назад. Фактически — мы видим прошлое.
Прониклись? А теперь сделайте паузу. Потому что дальше еще интереснее. В следующие 1 000 лет мы увидим, как одна из сверхновых взорвется и «Столпы» за каких-то 300-500 лет исчезнут. Совсем и навсегда. Хотя нет — они уже давно исчезли. Но мы увидим это только через тысячу лет. Еще не запутались? Отлично, идем дальше.
Так откуда мы знаем, что они исчезнут? На инфракрасных снимках уже сейчас видно, как начинается взрыв. И, вполне возможно, что в инфракрасном диапазоне мы видим «Столпы» чуть позже — к примеру, на пару сотен лет. Хотя раньше было принято считать, что скорость волны не может превышать скорость света, на самом деле это немного не так. Взять хотя бы парней из университета Теннеси, которые разогнали звук быстрее скорости света. Или дядьку Бойда, который замедлил свет до 57 метров в секунду (почта России тут не причем). Да и отрезок в двести лет по космическим меркам длится не дольше, чем лето в Петербурге — микроскопической разницы в скорости достаточно, чтобы обогнать кого-нибудь на 2 века.
Есть еще искривления пространства-времени и прочие баги от знаменитого бета-тестера Эйнштейна.
Но не будем сейчас лезть в общую теорию относительности и вернемся в нашу «реальность». Мы с вами, существа, привыкшие мыслить понятиями «прошлое», «настоящее» и «будущее» (в финском языке, кстати, нет будущего времени — парни все знали заранее и подготовились), прямо сейчас видим столпы по состоянию на 7 000 лет назад — то есть в их прошлом. И мы знаем, что произойдет с ними через 1 000 лет (или произошло 6 000 лет назад? я уже и сам путаюсь в этих путешествиях во времени). Мы не можем это будущее изменить, потому что оно уже прошлое. Оно «будущее» только здесь, на планете Земля. Там это уже давно забытый факт биографии.
Вместе с тем, прямо сейчас (если слово «сейчас» еще не потеряло для вас последние остатки смысла) коренное население туманности Орел наблюдает, как человек разумный только-только начинает осваивать земледелие и входить в новокаменный век. Все потому, что пинг большой. А когда мы наконец изобретем варп-двигатель и полетим в сторону туманности Орла со скоростью 3 500 световых лет в час — будет еще интереснее. Догадались? Да-да, мы увидим 2х-часовой фильм о том, что происходило с туманностью в последние 7 000 лет. А прилетев — сможем оттуда увидеть Землю такой, какой она была 7 000 лет назад.
Самое время запасаться попкорном. Путь домой будет популярным направлением у туристов — где еще можно за пару часов увидеть, как человечество развивалось от пещерных времен до наших дней. Улавливаете смысл? Не в искусственных 3D-моделях и не в фантастических фильмах, а своими собственными глазами увидеть прошлое в настоящем. И что тогда будет для вас настоящим — то, что вы видите прямо сейчас — планету Земля 7 000 лет назад, или то, что вы знаете и видели раньше — платену Земля в 21 веке? Или может быть прошлое с настоящим поменяются местами?
Сразу разочарую желающих вернуться таким способом в советский союз или во времена до революции — современная Земля никуда не исчезнет, потому что путешествия во времени возможны только в качестве наблюдателя.
Мы всего-лишь видим старую картинку, которая летит в пространстве. Хотя…
Можно ли действительно вернуться в прошлое, превысив скорость света? | НОВА
Ничто не может двигаться быстрее скорости света. Но если это
Получайте электронные письма о предстоящих программах NOVA и соответствующем контенте, а также рекомендуемые отчеты о текущих событиях через призму науки.
Почтовый индекс
мог
, согласно общепринятому мнению, это путешествие назад во времени. Верна ли общепринятая точка зрения? Ранее в этом году я был частью группы исследователей,
решил выяснить, действительно ли «сверхсветовое» путешествие, то есть движение со скоростью, превышающей скорость света, действительно возвращает вас назад во времени.
.
Чтобы выяснить это, мы представили форсированный космический корабль, который каким-то образом мог бы двигаться быстрее скорости света, и отправили его в (воображаемое) путешествие на далекую планету и обратно.
Мы запустили корабль со скоростью света, которая в физических уравнениях обозначается как
с
— затем постепенно нажимайте на педаль газа, разгоняясь до универсального «предела скорости», чтобы увидеть, сколько времени займет поездка при разных скоростях. Мы использовали только формулу сложения скоростей из специальной теории относительности, так как все остальные (замедление времени, сокращение длины и т. д.) давали нам глупые, воображаемые ответы. (Кроме того, эти формулы применимы к тому, что происходит
внутри
космического корабля, что представляет собой совсем другую игру в космический мяч.) Мы представили, как будет выглядеть путешествие для наблюдателя, ожидающего на Земле и наблюдающего за продвижением корабля через мощный супертелескоп.
Когда космический корабль движется точно со скоростью света, с точки зрения наблюдателя на Земле все кажется нормальным, когда корабль удаляется. Но как только космический корабль, кажется, достигает планеты, он мгновенно материализуется обратно на свою посадочную площадку на Земле, и наблюдатель видит огромную вспышку света, содержащую «мгновенный фильм» о возвращении космического корабля! И вот почему: представьте, что кораблю требуется десять лет, чтобы добраться до планеты, и десять лет, чтобы вернуться домой.
Свет, излучаемый космическим кораблем, скажем, через пять лет пути, будет виден земному наблюдателю через десять лет после того, как корабль взлетел, потому что ему требуется еще пять лет, чтобы вернуться на Землю. Свет, излучаемый космическим кораблем, когда он достигает планеты через десять лет своего путешествия, возвращается на Землю через двадцать лет после взлета. Теперь корабль разворачивается и направляется домой. По мере того, как он приближается к Земле, излучаемый им свет имеет меньшее расстояние для возврата. Таким образом, свет с 15-го года путешествия должен пройти всего пять лет, прежде чем достигнет наблюдателя, через 20 лет после дня запуска. На самом деле, поскольку космический корабль «едет» со скоростью света со светом, который он излучает на обратном пути, наблюдатель видит и приземлившийся корабль, и «кинофильм» о его обратном пути одновременно, когда он возвращается на Землю. Путешествуя со скоростью света, половина пути кажется мгновенной, но на самом деле корабль не путешествовал во времени.
Но что, если космический корабль превысит скорость света? Теперь мы вступаем в чисто теоретическую область сверхсветовых путешествий. Космический корабль опережает излучаемый им свет, поэтому, когда космический корабль взлетает, он оставляет свой собственный свет в космической пыли. В какой-то момент космический корабль возвращается на посадочную площадку, но поскольку свет, излучаемый ближе к Земле, — это то, что наблюдатель увидит первым, путешествие космического корабля будет казаться ему серией изображений, воспроизводящих путешествие корабля в обратном направлении. как фильм на перемотке. Между тем, изображения с дальнего полета космического корабля все еще поступают, поэтому наблюдатель может видеть три версии космического корабля: одно изображение движется вперед к планете, одно изображение движется к планете задним ходом и настоящий космический корабль на посадочной площадке. Мы называем это «событием создания пары изображений», потому что реальный корабль сопровождается двумя изображениями.
Вы можете думать об этом как о отправке селфи домой из долгого отпуска туда и обратно. Точно так же, как космический корабль двигался со скоростью, превышающей скорость света, вы движетесь со скоростью, превышающей обычную почту, поэтому вы опередили некоторые (или все) отправленные по почте селфи домой. На следующий день после вашего возвращения домой почтальон доставляет две ваши фотографии: одну из поездки и вторую из поездки обратно. Это более приземленный вид события создания пары изображений: в почтовом ящике есть три ваших версии, но только одна настоящая.
Однако в случае со сверхсветовым космическим кораблем происходит что-то очень странное, что наша аналогия с обычной почтой не может объяснить: в конце концов, когда кто-то наблюдает за двумя движущимися изображениями, он увидит, как они встречаются и исчезают в планеты в то же время в так называемом событии аннигиляции пары изображений.
Все это очень своеобразно, но на самом деле не возвращает вас в прошлое.
Итак, мы представили, что будем толкать корабль еще быстрее. По мере увеличения скорости корабля то, что видит наблюдатель, выглядит так же, но реальность сильно отличается. Наблюдатель наблюдает, как космический корабль покидает стартовую площадку и направляется к планете, как и раньше; однако
настоящий
На посадочной площадке появляется пара космических кораблей, а не просто один и изображение! Затем один из кораблей немедленно взлетает к планете, снова в обратном направлении, и аннигилирует с первоначальным кораблем в
настоящий
событие парной аннигиляции на планете.
Теперь вам может быть интересно: откуда взялся лишний космический корабль? Мы задавались вопросом о том же. Хотя наши уравнения, кажется, говорят нам, что этот второй, физически реальный корабль должен появиться на посадочной площадке, уравнения не дают нам много подсказок о том, откуда он взялся и как туда попал. Мы предполагаем, что один из созданных парами кораблей сделан из экзотической отрицательной массы, хотя бы для сохранения массы в задаче.
Это определенно странно и требует дальнейших исследований. Но чтобы осуществить настоящее путешествие во времени назад, нам нужно двигаться еще быстрее!
Итак, мы представили, как снова подталкиваем скорость корабля. Наконец-то мы преодолеваем критический предел скорости
1
при котором общее время в пути является отрицательным числом — мы вернулись назад во времени! В этом сценарии за определенное время до того, как космический корабль вылетает на планету со стартовой площадки, на посадочной площадке создается новая пара реальных космических кораблей, и один из них взлетает в сторону планеты. Затем оригинальный космический корабль взлетает в обычное время, и они, как и прежде, аннигилируют на планете. На данный момент мы можем предположить любой вообразимый парадокс, связанный с путешествием во времени, но, поскольку этот пост посвящен тому, как мы смогли путешествовать назад во времени, а не самому путешествию во времени, мы оставим это воображению читателя.
Таким образом, простое движение со скоростью, превышающей скорость света, по своей сути не приводит к путешествию во времени в обратном направлении. Должны быть соблюдены очень специфические условия — и, конечно же, скорость света остается максимальной скоростью всего, что имеет массу.
Эта увлекательная тема намного шире, чем может осветить этот пост в блоге, поэтому, если у вас есть какие-либо вопросы, комментарии или проблемы, оставьте комментарий, и я сделаю все возможное, чтобы ответить на него!
1
Для путешествия назад во времени скорость космического корабля должна превышать:
куда
ты
— скорость планеты относительно Земли, а
с
это скорость света.
Иди глубже
Выбор для дальнейшего чтения
Природа реальности:
Ловушки во времени и пространстве: телепортация, путешествия во времени и побег из черных дыр
Сет Ллойд, профессор квантовой механики в Массачусетском технологическом институте, исследует гипотетические методы путешествия во времени как вперед, так и назад.
Открытый университет:
Парадокс дедушки — 60-секундные мысленные приключения
Краткое видео-введение в парадокс дедушки и его тревожные последствия для путешествия назад во времени.
Относительность для вопрошающего ума
В этом дружественном введении к специальной и общей теории относительности Эйнштейна физик из Оберлинского колледжа Дэниел Стайер предлагает строгий, но нетехнический взгляд на замедление времени, парадокс близнецов и многое другое.
Википедия:
Тахионный антителефон
Скромное предложение по отправке сообщений в прошлое.
путешествий со скоростью, превышающей скорость света, могут работать в рамках физики Эйнштейна, показывают астрофизики: ScienceAlert
(dani3315/Getty Images)
Десятилетиями мы мечтали посетить другие звездные системы. Есть только одна проблема — они так далеко, что при обычном космическом полете потребовались бы десятки тысяч лет, чтобы добраться даже до самого близкого.
Однако физики не из тех людей, которые легко сдаются. Дайте им несбыточную мечту, и они дадут вам невероятный гипотетический способ воплотить ее в реальность. Может быть.
В исследовании 2021 года, проведенном физиком Эриком Ленцем из Геттингенского университета в Германии, у нас может быть жизнеспособное решение дилеммы, и оно может оказаться более осуществимым, чем другие потенциальные варп-двигатели.
Это область, которая привлекает множество ярких идей, каждая из которых предлагает свой подход к решению загадки путешествия со скоростью, превышающей скорость света: создание средства отправки чего-либо в космос со сверхсветовой скоростью.
Гипотетическое время полета до Проксимы Центавра, ближайшей известной звезды к Солнцу. (Э. Ленц)
Однако с этим понятием есть некоторые проблемы. В традиционной физике, в соответствии с теориями относительности Альберта Эйнштейна, нет реального способа достичь или превысить скорость света, которая нам понадобится для любого путешествия, измеряемого световыми годами.
Однако это не остановило физиков от попыток нарушить это универсальное ограничение скорости.
В то время как скорость материи выше скорости света всегда будет большим запретом, само пространство-время не имеет такого правила. На самом деле, дальние уголки Вселенной уже расширяются быстрее, чем ее свет может когда-либо надеяться на это.
Чтобы изогнуть небольшой космический пузырь таким же образом для транспортных целей, нам нужно решить уравнения относительности, чтобы создать плотность энергии ниже, чем пустота в космосе. В то время как этот вид отрицательной энергии происходит в квантовом масштабе, накопление достаточного количества в виде «отрицательной массы» по-прежнему является областью экзотической физики.
В дополнение к другим видам абстрактных возможностей, таким как червоточины и путешествия во времени, отрицательная энергия может помочь привести в действие то, что известно как варп-двигатель Алькубьерре.
Эта спекулятивная концепция будет использовать принципы отрицательной энергии для искривления пространства вокруг гипотетического космического корабля, позволяя ему эффективно двигаться со скоростью, превышающей скорость света, не бросая вызов традиционным физическим законам, за исключением причин, объясненных выше, мы не можем надеяться обеспечить такое фантастический источник топлива для начала.
Но что, если бы можно было каким-то образом осуществить путешествие со скоростью, превышающей скорость света, в соответствии с теорией относительности Эйнштейна, не прибегая к какой-либо экзотической физике, которую физики никогда не видели?
Художественное представление различных конструкций космических кораблей в «варп-пузырях». (Э. Ленц)
В своей недавней работе Ленц предлагает один из способов, которым мы могли бы это сделать, благодаря тому, что он называет новым классом сверхбыстрых солитонов — разновидностью волны, которая сохраняет свою форму и энергию, пока движущиеся с постоянной скоростью (и в данном случае со скоростью выше скорости света).
Согласно теоретическим расчетам Ленца, эти сверхбыстрые солитонные решения могут существовать в рамках общей теории относительности и исходить исключительно из положительной плотности энергии, а это означает, что нет необходимости рассматривать экзотические источники с отрицательной плотностью энергии, которые еще не были проверены.
При наличии достаточной энергии конфигурации этих солитонов могут функционировать как «варп-пузыри», способные к сверхсветовому движению и теоретически позволяющие объекту проходить сквозь пространство-время, будучи защищенным от экстремальных приливных сил.
Это впечатляющий подвиг теоретической гимнастики, хотя необходимое количество энергии означает, что этот варп-двигатель пока является лишь гипотетической возможностью.
«Энергия, необходимая для этого двигателя, движущегося со скоростью света и охватывающего космический корабль радиусом 100 метров, порядка сотен раз превышает массу планеты Юпитер», — сказал Ленц в марте прошлого года.
«Энергосбережение должно быть радикальным, примерно на 30 порядков, чтобы соответствовать современным ядерным реакторам деления.»
Хотя исследование Ленца претендует на звание первого известного решения в своем роде, его статья появилась почти в то же время, что и другой недавний анализ, также опубликованный в марте 2021 года, в котором предлагалась альтернативная модель физически возможного варп-двигателя, не t требуют отрицательной энергии для функционирования.