Возможны ли путешествия во времени?

В романе Курта Воннегута «Бойня № 5 или крестовый поход детей» главного героя по имени Билли Пилигрим похищают инопланетяне. Пришельцы с планеты Тральфамадор открывают Билли тайну о путешествиях во времени и позволяют ему почувствовать себя одним из них, подарив Пилигриму возможность перемещаться в разные временные отрезки собственной жизни. Примечательно и то, что для Тральфамадорцев не существует смерти, так как смерть — это лишь отрезок во времени, в который можно заглянуть в любой момент. Похожая идея прослеживается и в фильме «Прибытие» 2016 года. Но если отвлечься от научно-фантастических произведений и подумать об окружающей нас Вселенной, то как узнать, можно ли на самом деле путешествовать во времени?

В 1915 году Альберту Эйнштейну удалось более или менее объяснить наш мир. До сих пор общая теория относительности (ОТО) остается лучшим описанием гравитации в современной физике. Предсказания теории были подтверждены многочисленными наблюдениями и экспериментами, проведенными как в прошлом веке, так и в нынешнем. ОТО предсказала обнаружение сверхмассивных черных дыр и гравитационных волн. Таким образом, мы снова и снова произносим: «Эйнштейн был прав». Однако сегодня исследователи находятся в поиске новой теории, способной объяснить причины, по которым Вселенная расширяется с ускорением. А ведь согласно ОТО, наша Вселенная не должна расширяться все быстрее и быстрее. Ученые полагают, что за ускорение расширения Вселенной ответственна загадочная темная энергия — невидимая субстанция и движущая сила Вселенной. Но есть и другие несоответствия: недавно исследователи обнаружили черную дыру в нашей галактике, которая, если верить ОТО и нашим знаниям об эволюции звезд, не должна существовать. Выходит, нам нужна новая фундаментальная теория всего, которая будет согласовываться как с ОТО, так и с квантовой теорией.

Гений Альберта Эйнштейна

Исаак Ньютон размышлял о фундаментальных силах Вселенной еще задолго до рождения Альберта Эйнштейна. Его мысли о нашем месте во Вселенной как нельзя лучше описывает Шекспир: «Весь мир театр, а люди в нем актеры». Ньютон полагал, что все объекты во Вселенной это актеры на сцене: Солнце, кометы, собака и даже яблоко. И сама сцена была пространством и временем, двумя вещами, которые абсолютны, и ничто не может на них повлиять. Стрелка часов движется с постоянной скоростью, независимо от того, где они находятся, полагал Ньютон. Эти мысли положили начало классической механике, которая могла объяснить почти все. Однако слово «почти» неприемлемо, если мы пытаемся объяснить, как работает вся Вселенная, а не только ее часть.

Время относительно, не стоит об этом забывать

Спустя примерно двести лет Альберт Эйнштейн предположил, что пространство и время могут сочетаться со всеми объектами во Вселенной. То, что Ньютон считал абсолютным Эйнштейн сделал частью спектакля. Согласно ОТО, три измерения пространства и одно измерение времени объединены в одно четырехмерное пространство-время. И пространство не является неприкосновенным: существуют массивные объекты, которые могут влиять на форму самого пространства, а также на течение времени. Но и это еще не все: Эйнштейн утверждал, что время индивидуально. Теоретически, это допускает `возможность особых «путей» в пространстве-времени, способных отклоняться в прошлое — это своего рода замкнутые кривые, по которым можно вернуться назад к более раннему моменту во времени. Таким образом, теория Эйнштейна позволяет путешествовать в прошлое. Но не в будущее.

Один из самых талантливых философов и математиков 20-го века Курт Гедель считал, что по замкнутым времениподобным кривым частица может добраться до точки в собственном прошлом. Однако для того, чтобы предположение Геделя работало, наша Вселенная должна вращаться, а ее размер должен оставаться неизменным. Но мы с вами прекрасно знаем, что Вселенная расширяется с ускорением. После Геделя другие ученые создавали теории, которые соотносились с концепцией Эйнштейна. Но даже если замкнутые времениподобные кривые существуют, чтобы их пройти, необходимо достигнуть скорости, превышающей 220 тысяч километров в секунду. Однако несогласованность ОТО с фактом ускоряющегося расширения Вселенной и существования замкнутых времениподобных кривых — это лишь вершина айсберга, когда речь заходит о путешествиях во времени, ведь перед нами стоит гораздо более серьезная проблема: теория Эйнштейна никоим образом не соотносится с квантовой физикой. И это самая большая проблема в современной физике. Нам действительно нужна другая теория для описания Вселенной. Теория, которая будет учитывать квантовую природу материи.

Одной из попыток объяснить Вселенную расставив все точки над И является теория струн. Шелдон Купер из «Теории Большого Взрыва», как известно, трудился именно над ней. Однако теория струн также не лишена проблем: чтобы она оказалась правильной, необходимо существование шести дополнительных измерений пространства. Наряду с теорией струн существуют теория петлевой квантовой гравитации, теория причинных множеств и многие другие. Тем не менее, несмотря на то, что, ни одна из них на сегодняшний день не в состоянии полностью объяснить все происходящее во Вселенной, ученые не торопятся списывать их со счетов. По крайней мере, размышляя о путешествиях во времени.

Сегодня наши знания о Вселенной не так обширны, как нам бы хотелось

Так, исследование, над которым трудились ученые из Оксфордского университета, предполагает, что создание машины времени на самом деле возможно. В работе рассматривается логическая, метафизическая и физическая возможность путешествий во времени, опираясь на существование замкнутых времениподобных кривых. Ученые считают, что эти кривые можно будет обнаружить с помощью новых технологий и утверждают, что ни один из предполагаемых парадоксов не исключает путешествий во времени. Также в работе исследователи пишут, что путешествия во времени возможны в соответствии с теорией квантовой гравитации, теорией струн и теорией петлевой квантовой гравитации. Как бы там ни было, вопросов сегодня больше, чем ответов.

Можно ли остановить время?

Альберт Эйнштейн продемонстрировал, что время относительно: оно движется медленнее, если объект движется быстро. События не происходят в установленном порядке. Не существует единого универсального «сейчас», в том смысле, в котором его описывала бы ньютоновская физика. Это правда, что многие события во Вселенной можно упорядочить, но время не всегда четко разделено на прошлое, настоящее и будущее. Некоторые физические уравнения работают в любом направлении. Один из аспектов восприятия времени, который многие из нас разделяют — это то, как мы думаем о своем прошлом: мы представляем его как гигантскую видеотеку, архив, в котором можно ознакомиться с записями событий собственной жизни. Некоторые физики-теоретики, например Карло Ровелли, заходят в своих размышлениях еще дальше, полагая, что время не линейно или вовсе не существует. Однако, хотя некоторые физики и предполагают, что времени не существует, существует наше восприятие времени. Вот почему доказательства физики расходятся с тем, как мы воспринимаем ход жизни. Наша понимание таких значений как «будущее» или «прошлое» не обязательно относится ко всему во Вселенной, но отражает реальность нашей жизни здесь, на Земле. Однако, как и в ньютоновской идее абсолютного времени, вера в течение времени способна вводить нас в заблуждение.

Скорее всего, истории про путешествие в будущее так и останутся на страницах научно-фантастических произведений

Некоторые исследователи считают, что ход времени можно остановить, хотя это может быть нецелесообразно. Чтобы понять, как остановить время, нужно вновь обратиться к теории относительности Альберта Эйнштейна: скорость света составляет 299 792 458 метров в секунду и является постоянной во всей Вселенной. Эта скорость остается неизменной, даже если наблюдатель движется относительно нее. Однако, согласно данным, полученным исследователями из Университета Южного Мэна, наше восприятие света можно изменить. Теоретически, это означает, что наше восприятие времени тоже можно изменить с помощью явления, известного как «замедление времени». Замедление времени — это разница во времени при измерении на двух часах. Представьте, что одни из этих часов установлены на космическом корабле, который движется со скоростью света или близко к ней, а другие часы остались на Земле.

Когда космический корабль достигает скорости света, время на двух часах начинает идти по-разному. Поскольку скорость света неизменна, может показаться, что время на корабле будет двигаться намного медленнее. Результаты исследования показали, что чем больше скорость корабля, тем больше эффект замедление времени. Только когда скорость корабля приближается к скорости света, эффект замедления времени становится значительным. Таким образом, если бы космический корабль достиг скорости света, то время на борту просто-напросто остановилось бы. Можно попробовать представить, что корабль продолжит движение со скоростью света вплоть до 2214 года. В таком случае, для нас прошло бы две сотни лет, а на корабле не изменилось бы вообще ничего. Это чрезвычайно странно, но теоретически правильно. Однако не стоит забывать о том, что с точки зрения фундаментальных законов физики, достичь скорости света невозможно.

Профессор Стивен Хокинг считал, что исследования Эйнштейна в области гравитации, пространства и времени, начиная с 1915 года, возможно, решили проблему путешествий во времени. Ответ, как вы, вероятно, уже поняли, кроется в червоточинах или кротовых норах. Кротовая нора — это переход сквозь ткань пространства-времени, который соединяет две удаленные точки космоса. Таким образом, червоточина может соединять не только два разных места во Вселенной, но и две разные Вселенные. Напомним, что британский физик-теоретик не исключал того, что черные дыры и кротовые норы могут быть порталом в другие Вселенные. Более того, одна из последних работ Хокинга была посвящена параллельным Вселенным. Если представители развитых цивилизаций существуют и обладают технологиями, необходимыми для космических путешествий, не исключено, что они могут путешествовать из одной части галактики в другую и через неделю или две могут вернуться домой прежде, чем отправились в путь. Вот такой парадокс.

И все же, когда речь заходит о путешествиях во времени, не стоит забывать о самом главном — каждую ночь, когда мы смотрим на звездное небо, мы видим прошлое. Свет далеких звезд достигает нашей планеты спустя миллионы лет, а объекты, которые его излучают, давно погасли. Несмотря на то, что мы с вами не Тральфамадорцы и наше восприятие времени сильно ограничено, у нас есть приборы, с помощью которых мы можем заглянуть назад во времени и увидеть следы Большого Взрыва. Выходит, все мы — путешественники во времени.