Содержание
Будет ли возможным путешествие во времени в рамках теории всего?
Изучение способов посетить прошлое может помочь нам
понять космос, — пишет sciencenews.org со
ссылкой на sciencenews.org.
Во многих вселенных, как правило, в телевизионных шоу или в
фильмах, путешествие во времени не намного сложнее, чем ехать по
центру любого крупного города в час пик. Конечно, движение может
стать грубым, но никакой закон физики не мешает вам в конечном
итоге добраться до пункта назначения.
В реальной жизни путешествие во времени не так просто. Эта
фантазия может оказаться еще более невозможной, чем посещение
Страны чудес Алисы, поиск золота в конце радуги или очищение
Facebook от ненавистнических высказываний.
И все же путешествие во времени не обязательно нарушает законы
физики. В теории гравитации Эйнштейна — общей теории
относительности — пространство и время объединяются в
пространство-время, что дает возможность для путей, которые могут
повернуть назад в прошлое и вернуться в будущее.
Такие пути известны как замкнутые временные кривые. Они немного
похожи на большие круги вокруг поверхности Земли — если вы
начинаете в одном направлении и продолжаете идти прямо, в конце
концов вы возвращаетесь туда, откуда начали. В этом случае
искривление Земли возвращает вас к вашей предыдущей точке в
пространстве. В случае с замкнутыми временными кривыми геометрия
пространства-времени возвращает вас к более раннему моменту
времени.
Никто не думает, что петли времени общей теории относительности
будут практичны для путешествий во времени, даже если они
возможны. С одной стороны, они могут существовать только при
определенных обстоятельствах — Вселенная должна была бы
вращаться, а не расширяться — как показал математик Курт Гедель в
1940-х годах. Но Вселенная расширяется и, вероятно, не вращается,
так что это ослабляет перспективы повторного посещения каменного
века или приобретения домашнего динозавра.
Кроме того, даже если бы такие пути существовали, строительство
корабля для их пересечения стоило бы дороже, чем любые другие
транспортные средства.
Для этого потребуется крейсерская скорость
140 000 миль в секунду, а топливный бак должен быть в триллион
раз больше нефтяного танкера.
Поэтому для практических целей время путешествий во времени еще
не наступило. Но даже если это возможно только в теории,
потенциальные последствия для базовой физики Вселенной могут
стоить времени для ее изучения. Временные петли могут не
позволить вам пройти через космос в машине времени, но, возможно,
все же могут помочь вам глубже понять космос.
Первым шагом будет попытка выяснить, какие именно законы физики
действительно существуют. Общая теория относительности Эйнштейна
– великая вещь, но она, например, с трудом сосуществует с
квантовой механикой, которая управляет субатомным миром и,
по-видимому, поскольку все состоит из субатомных веществ, в том
числе и остальной Вселенной. Поэтому, чтобы понять, можно ли
путешествовать во времени, нужно найти окончательно верную
теорию, объединяющую обе эти теории.
Было написано несколько кандидатских работ для объединения общей
теории относительности и квантовой механики в единую теорию. Пока
остается открытым вопрос, можно ли будет, согласно этим теориям,
путешествовать во времени.
«Хотя фундаментальная теория в таком случае оставалась бы
неприемлемой для путешествий во времени, она допускала бы
возможность путешествий во времени в каком-то другом, менее
фундаментальном масштабе, — пишет Кристиан Вютрих из Университета
Женевы в своей статье, опубликованной в июне в Интернете. — В
зависимости от того, какими могут быть отношения между
фундаментальной теорией и возникающим пространством-временем в
каждом случае, мы можем обнаружить, что возникающая
макроскопическая структура пространства-времени позволяет
путешествовать во времени».
Однако рассмотрение основных предложений по теории квантовой
гравитации не дает больших надежд. Один подход, известный как
теория причинных множеств, требует упорядочения множеств событий
в правильной причинно-следственной связи.
Таким образом, его
центральная идея, кажется, исключает замкнутые кривые времени.
Другой популярный подход, известный как петлевая квантовая
гравитация, предполагает, что пространство будет построено из
фундаментальных петель (вроде «атомов пространства»). Эта точка
зрения столкнулась с техническими трудностями, одна из которых
заключается в том, как перевести время в картину с пространством.
«Таким образом, мы, похоже, столкнулись с временно безобидной
структурой, в которой не допускается осмысленное путешествие во
времени», — пишет Вютрих.
Возможно, что сети этих «атомов пространства» могли бы создать
пространственно-временное пространство высокого уровня, которое
содержало бы замкнутые временоподобные кривые. Но анализ деталей
на этой стадии развития петлевой квантовой гравитации не дает
особых оснований для оптимизма, заключает Вютрих.
Будущее путешествия во времени может выглядеть немного ярче, если
правильным подходом к квантовой гравитации окажется теория струн,
которая в настоящее время является самым популярным претендентом.
В теории струн основные частицы материи представляют собой
крошечные вибрирующие фрагменты энергии, называемые «струнами»,
потому что они распространяются в одном измерении. Несколько
версий теории струн были построены, предполагая, что они являются
различными проявлениями более фундаментальной основной теории,
известной как М-теория.
«Поскольку M-теория еще не существует, невозможно определить ее
вердикт по поводу путешествий во времени», — пишет Вютрих. Но
исследования различных сценариев теории струн действительно
предполагают, что окончательная теория будет включать в себя
замкнутые кривые времени.
Даже если в фундаментальной теории существуют временные петли,
все еще нет гарантии, что они будут сохранены в возникающем
крупномасштабном пространстве-времени, которое будет актуально в
реальной жизни. В этом отношении Вютрих отмечает, что
предсказание существования петель путешествий во времени может
быть взято в качестве доказательства против теории, учитывая
серьезную вероятность того, что путешествие во времени
действительно вообще невозможно.
Так что, сохранятся ли петли времени общей теории относительности
в более глубокой теории, остается открытым вопросом. «Более
фундаментальная теория вполне может допускать структуры,
составляющие замкнутые кривые, подобные времени, и, таким
образом, допускающие путешествие во времени, — утверждает Вютрих.
— На современном этапе познания это остается возможным
вариантом».
В любом случае, исследование того, сохраняют ли теории квантовой
гравитации лазейку для путешествия во времени в общей теории
относительности, может пролить свет на многие сложные вопросы, на
которые необходимо ответить, чтобы разработать успешную теорию и
понять, как она связана с общей теорией относительности.
[Фото: sciencenews.org]
Ученые создали математическую модель, доказывающую возможность отправиться в прошлое. «Парадокса дедушки» при этом не возникнет
- Карлос Серрано
- BBC News Mundo
Подпишитесь на нашу рассылку ”Контекст”: она поможет вам разобраться в событиях.
Автор фото, Getty
Подпись к фото,
В какое прошлое вы бы отправились, если бы могли?
Представьте, что у вас имеется машина времени, при помощи которой можно отправиться в конец 2019 года и предотвратить пандемию Covid-19.
Ваша задача в том, чтобы встретить «нулевого пациента» перед тем, как он заразится и начнет распространять коронавирус.
Звучит заманчиво, не так ли? Проблема в маленькой детали, которая может помешать вам выполнить эту миссию.
Действительно, некоторые толкования теоретической физики говорят в пользу того, что путешествие в прошлое возможно.
- Почему путешествие в прошлое — это парадокс?
- Мобильный телефон в фильме Чаплина 1928 года?
Эйнштейн, к примеру, знал, что его уравнения в принципе допускают перемещение во времени.
Однако данная гипотетическая возможность наталкивается на так называемый временной парадокс: противоречие, которое делает возврат в прошлое логически невозможным.
Автор фото, Getty
Внук, убивающий деда
Среди нескольких парадоксов, связанных с путешествиями во времени, чаще всего приводят такой пример, у которого даже есть название: парадокс убитого дедушки (Grandfather Paradox)
Если внук в прошлом убьет своего дедушку до того, как тот обзаведется семьей, то не родятся ни отец путешественника во времени, ни следовательно, он сам. Но тогда некому окажется отправиться в прошлое, и дедушка останется жив. Соответственно, через какое-то время появится на свет злонамеренный путешественник, который отправится в прошлое убивать деда — это и создает парадокс.
Вернемся к истории с пандемией.
Если вы не допустите заражения нулевого пациента, сразу возникнет парадокс: в настоящем пандемии не будет, следовательно, у вас не возникнет мотив путешествовать в прошлое и вы не предотвратите пандемию.
Подобные ситуации остаются излюбленной темой фантастов.
В знаменитом рассказе Рэя Брэдбери «И грянул гром» герой, отправившись в прошлое нечаянно наступает на бабочку, а в настоящем, куда он возвращается, это меняет результат президентских выборов.
- Путешествия по времени маловероятны, считают физики
- Открытие в ЦЕРН: путешествия во времени станут реальны?
Замкнутый цикл логических противоречий вроде бы делает возможность путешествия в прошлое иллюзорной.
Однако новое исследование доказывает, что парадокс можно обойти.
Автор фото, Getty
От судьбы не уйдешь?
Пропустить Подкаст и продолжить чтение.
Подкаст
Что это было?
Мы быстро, просто и понятно объясняем, что случилось, почему это важно и что будет дальше.
эпизоды
Конец истории Подкаст
Прежде этого пытались добиться путем логических построений.
Парадокс разрешался, например, теорией о том, что каждый раз, меняя прошлое, путешественник создает альтернативную ветку истории, в которой он возвращается в измененный его действиями мир, а не в то настоящее, из которого он отбыл (как в трилогии «Назад в будущее», например, или в «Терминаторе»). Другая гипотеза говорит о том, что раз путешественник сумел отправиться на роковую встречу с родным дедом, значит убить его у него уже никак не получится, несмотря на все старания.
Теперь же два австралийских ученых предложили математическое решение проблемы.
Студент физического факультета университета Квинсленда Жермен Тобар и его научный руководитель профессор Фабио Коста теоретически рассчитали, как поведет себя тело, перемещающееся во времени и пространстве, при вхождении в кривую путешествия в прошлое.
Созданная ими математическая модель показывает, что объект, путешествующий в прошлое и обратно, может двигаться разными путями, но неизменно придет в определенную точку.
Таким образом, согласно математически выкладкам, действия, совершенные в прошлом, не влияют на настоящее.
«События постоянно приспосабливаются друг к другу таким образом, чтобы прийти к одному неизменному результату», — рассказал Би-би-си Жермен Тобар.
Это значит, что в случае с пандемией вы, обладая свободой воли, могли бы делать в прошлом что угодно, но никак не изменили бы конечный исход.
Если бы вам удалось уберечь от рокового шага «нулевого пациента», то заразился бы кто-то другой, или даже вы сами.
Согласно модели Тобара, события по отдельности могут варьироваться, но в совокупности будут совершаться так, чтобы избежать парадокса и привести к тому же результату, в данном случае, к пандемии.
Автор фото, Getty
Лучше понять Вселенную
Разумеется, работа Тобара — математическая абстракция, пока не имеющая практического применения.
«Это интересное исследование», — сказал Би-би-си Крис Февстер, профессор математики в Йоркском университете, также изучающий теоретические аспекты перемещения во времени.
Он, однако, замечает, что надо посмотреть, соответствуют ли абстрактные допущения, положенные авторами в основу их модели, известным на сегодня физическим теориям.
Автор фото, Getty
Тобар говорит, что занят сейчас именно этим — проверкой математической модели с точки зрения физики.
Он признает, что его работа далека от того, чтобы сделать путешествия в прошлое реальностью, но видит в ней шаг к лучшему пониманию законов, управляющих Вселенной.
Можем ли мы путешествовать во времени? Физик-теоретик дает некоторые ответы
Путешествия во времени регулярно появляются в популярной культуре, с бесчисленными сюжетными линиями о путешествиях во времени в кино, на телевидении и в литературе. Но это удивительно старая идея: можно утверждать, что греческая трагедия «Царь Эдип », написанная Софоклом более 2500 лет назад, является первым рассказом о путешествии во времени.
Но возможно ли путешествие во времени? Учитывая популярность концепции, это закономерный вопрос.
Как физик-теоретик я считаю, что есть несколько возможных ответов на этот вопрос, не все из которых противоречат друг другу.
Самый простой ответ заключается в том, что путешествия во времени невозможны, потому что если бы это было возможно, мы бы уже это делали. Можно возразить, что это запрещено законами физики, такими как второй закон термодинамики или теория относительности. Есть и технические проблемы: это возможно, но требует огромных затрат энергии.
Существует также парадокс путешествия во времени; мы можем — гипотетически — решить их, если свобода воли — иллюзия, если существует много миров или если прошлое можно только увидеть, но не пережить. Возможно, путешествие во времени невозможно просто потому, что время должно течь линейно, и мы не можем его контролировать, или, возможно, время — это иллюзия, и путешествие во времени не имеет значения.
Некоторые теории путешествий во времени предполагают, что можно наблюдать за прошлым, как за просмотром фильма, но нельзя вмешиваться в действия людей в нем.
(Родриго Гонсалес/Unsplash)
Законы физики
Поскольку теория относительности Альберта Эйнштейна, описывающая природу времени, пространства и гравитации, является нашей самой глубокой теорией времени, нам хотелось бы думать, что путешествия во времени запрещены теорией относительности. К сожалению, один из его коллег из Института перспективных исследований Курт Гёдель изобрел вселенную, в которой не просто возможно путешествие во времени, а неразрывно переплелись прошлое и будущее.
На самом деле мы можем создавать машины времени, но большинство из этих (в принципе) успешных предложений требуют отрицательной энергии или отрицательной массы, которых, похоже, не существует в нашей вселенной. Если вы уроните теннисный мяч отрицательной массы, он упадет вверх. Этот аргумент довольно неудовлетворителен, поскольку он объясняет, почему мы не можем путешествовать во времени на практике, только привлекая другую идею — идею отрицательной энергии или массы — которую мы на самом деле не понимаем.
Физик-математик Фрэнк Типлер придумал машину времени, которая не использует отрицательную массу, но требует больше энергии, чем существует во Вселенной.
Путешествие во времени также нарушает второй закон термодинамики, согласно которому энтропия или случайность всегда должны возрастать. Время может двигаться только в одном направлении — иными словами, вы не можете разбить яйцо. Точнее говоря, путешествуя в прошлое, мы переходим из настоящего (состояние с высокой энтропией) в прошлое, которое должно иметь более низкую энтропию.
Этот аргумент принадлежит английскому космологу Артуру Эддингтону и в лучшем случае неполный. Возможно, это останавливает вас от путешествия в прошлое, но ничего не говорит о путешествии во времени в будущее. На практике мне так же трудно попасть в следующий четверг, как и в прошлый четверг.
Разрешение парадоксов
Без сомнения, если бы мы могли свободно путешествовать во времени, мы бы столкнулись с парадоксами. Наиболее известен «парадокс дедушки»: гипотетически можно использовать машину времени, чтобы отправиться в прошлое и убить своего дедушку до зачатия отца, тем самым исключив возможность собственного рождения.
Логически вы не можете одновременно существовать и не существовать.
Читать далее:
Путешествие во времени возможно, но только с параллельными линиями времени.
Антивоенный роман Курта Воннегута « Бойня номер пять », опубликованный в 1969 году, описывает, как избежать парадокса дедушки. Если свободы воли просто не существует, невозможно убить своего дедушку в прошлом, поскольку он не был убит в прошлом. Главный герой романа, Билли Пилигрим, может путешествовать только в другие точки на своей мировой линии (линия времени, в которой он существует), но не в любую другую точку пространства-времени, поэтому он не мог даже помыслить об убийстве своего деда.
Вселенная в Бойня номер пять согласуется со всем, что мы знаем. Второй закон термодинамики прекрасно работает в нем, и нет никакого конфликта с теорией относительности. Но это несовместимо с некоторыми вещами, в которые мы верим, например со свободой воли — вы можете наблюдать за прошлым, как смотреть фильм, но вы не можете вмешиваться в действия людей в нем.
Можем ли мы допустить фактическую модификацию прошлого, чтобы мы могли вернуться и убить нашего дедушку или Гитлера? Существует несколько теорий мультивселенной, которые предполагают, что существует множество временных шкал для разных вселенных. Это тоже старая идея: в «9» Чарльза Диккенса0003 Рождественская песнь , Эбенизер Скрудж переживает две альтернативные линии времени, одна из которых ведет к позорной смерти, а другая к счастью.
Vox спрашивает Джеймса Глейка, автора книги Time Travel: A History о происхождении путешествия во времени и вопросе Гитлера.
Время — река
Римский император Марк Аврелий писал, что:
«Время подобно реке, состоящей из происходящих событий, и бурному потоку; ибо, как только что-нибудь увидят, оно уносится, и на его место приходит другое, и это тоже будет унесено».
Мы можем себе представить, что время действительно течет мимо каждой точки вселенной, как река вокруг скалы.
Но трудно сделать мысль точной. Поток — это скорость изменения. Поток реки — это количество воды, протекающей на определенном участке за заданное время. Следовательно, если время течет, то оно движется со скоростью одна секунда в секунду, что не очень полезно.
Физик-теоретик Стивен Хокинг предположил, что должна существовать «гипотеза о защите хронологии», пока еще неизвестный физический принцип, запрещающий путешествия во времени. Концепция Хокинга исходит из идеи, что мы не можем знать, что происходит внутри черной дыры, потому что мы не можем получить информацию из нее. Но этот аргумент излишен: мы не можем путешествовать во времени, потому что мы не можем путешествовать во времени!
Исследователи изучают более фундаментальную теорию, согласно которой время и пространство «возникают» из чего-то другого. Это называется квантовой гравитацией, но, к сожалению, пока не существует.
Так возможны ли путешествия во времени? Скорее всего нет, но мы не знаем наверняка!
Возможны ли путешествия во времени?
Р.
Дж. Пирс, Tech Times
(Фото: Getty Images) (Фото: Getty Images) (Фото: Карвай Танг/Getty Images)
КЕМБРИДЖ, КЕМБРИДЖШИР — 19 СЕНТЯБРЯ: Профессор Стивен Хокинг принял участие в гала-показе фильма «Хокинг» в ночь открытия Кембриджского кинофестиваля, состоявшегося в колледже Эммануэль 19 сентября 2013 года в Кембридже, Кембриджшир.
(Фото: Getty Images)
Путешествие во времени, возможно, технология номер один в научной фантастике, которую люди ждали с тех пор, как она была впервые популяризирована в романе Герберта Уэллса «Машина времени» 1865 года.
(Фото: Getty Images)
Но сама физика, определяющая путешествия во времени, в лучшем случае шаткая. И это в основном из-за сложной природы самого времени, пишет Impact Nottingham. Вот почему даже самые оптимистичные футурологи не уверены, что технология когда-нибудь будет изобретена.
Или можно? В этой статье вы узнаете об основах технологии путешествий во времени, а также об одном человеке из нашей нынешней эпохи, который считает, что у него есть ключ к созданию настоящей работающей машины времени.
Путешествие во времени 101
Давайте начнем с очень смелого заявления: путешествие во времени возможно. Но есть определенные условия.
Общая теория относительности Альберта Эйнштейна утверждает, что время относительно, и оно может быть изменено правильными факторами. Но единственным условием является то, что вы можете путешествовать только вперед во времени и никогда в прошлое.
(Фото: Getty Images)
Одним из отличительных признаков теории относительности является замедление времени. Основная посылка такова: чем быстрее вы двигаетесь, тем медленнее течет для вас время.
Приближение к скорости света в чем-то вроде варп-двигателя, например, может означать, что, хотя вы думаете, что для вас прошли всего минуты, на Земле уже прошли часы.
Вы также старели бы медленнее по сравнению с кем-то на Земле.
Исходя из этого принципа, у нас уже есть путешественники во времени: астронавты на Международной космической станции.
Это потому, что часы на МКС идут медленнее, чем часы на Земле, фактически говоря, что астронавты МКС путешествуют на 0,007 секунды в будущее каждые шесть месяцев, согласно Planetary-Science.org.
(Фото: Getty Images)
Читайте также: Общая теория относительности Альберта Эйнштейна сбывается: свет позади черной дыры обнаружен телескопами
Почему мы не можем путешествовать в прошлое?
Итак, путешествие во времени в будущее теоретически возможно. Но почему не прошлое?
По словам покойного великого физика Стивена Хокинга, лучшее доказательство, которое у нас есть против возвращения в прошлое, состоит в том, что «мы не были захвачены» кучей путешествующих во времени туристов из будущего. Это было опубликовано в его книге «Черные дыры и детские вселенные» в 1994, пишет Space.
com.
(Фото: Karwai Tang/Getty Images)
КЕМБРИДЖ, КЕМБРИДЖШИР – 19 СЕНТЯБРЯ: Профессор Стивен Хокинг на гала-показе фильма «Хокинг» в ночь открытия Кембриджского кинофестиваля, состоявшегося в колледже Эммануэль 19 сентября 2013 г. в Кембридже , Кембриджшир.
Вернуться в прошлое на машине времени невозможно из-за очень сложной физики. Но это самый простой возможный ответ: математика неверна, пишет Live Science.
Астрофизик Чарльз Лю говорит, что двигаться вперед и назад можно только в трех основных измерениях: ширине, ширине и высоте. Но со временем (точнее, пространством-временем), которое считается четырехмерным, двигаться можно только вперед.
Все, что противоречит математике, позволяющей путешествовать во времени, буквально противоречило бы принятым законам физики и, следовательно, делало бы это с научной точки зрения невозможным.
Создание настоящей машины времени
Есть один человек, который может быть единственным человеком, обладающим секретом создания настоящей работающей машины времени.
Его зовут профессор Рон Маллет. В статье BBC работа Маллетта была включена в обзор «наиболее многообещающих идей», позволяющих сделать возможным путешествие во времени. И причина его желания вернуться в прошлое глубоко личная: он хочет спасти жизнь своему отцу.
Отец профессора Маллетта умер в очень молодом возрасте 33 лет после сердечного приступа. В то время будущему ученому было всего 11 лет. В детстве Рон Маллет был опустошен и в конце концов посвятил свою жизнь тому, чтобы выяснить, как сделать возможным путешествие во времени.
Идеи Маллетта также основаны на выдающейся теории Эйнштейна. Его машина времени позволяла путешествовать во времени в обратном направлении, фактически закручивая пространство-время в петлю. Это, по расчетам Маллетта, позволит чему-то — или кому-то — перейти из будущего в прошлое, а затем обратно в будущее, пишет CNN.
Он планирует искривлять пространство-время с помощью набора специально разработанных лазеров, которые, по его словам, будут производить вращающийся луч света.