Назад в будущее: возможны ли путешествия во времени

Редакция Hi-Tech Mail.ru собрала пять концепций путешествий во времени, отраженных в поп-культуре, и попросила эксперта объяснить, смогут ли они когда-нибудь стать реальностью.

Повернуть время вспять, как в фильме Кристофера Нолана «Довод»

Сюжет «Довода» строится на художественном допущении создателей картины о том, что время можно инвертировать. То есть, двигаться по той же самой временной оси, но в другом направлении. Это не параллельное измерение и не возврат в прошлое. Инвертированный человек не молодеет, но все процессы вокруг него происходят в обратном направлении. Например, выдыхается кислород, а вдыхается углекислый газ — поэтому необходима кислородная маска. В инвертированной временной оси взрыв охлаждает предметы, а не воспламеняет их — происходит обратная энтропия. 

Несмотря на то, что в создании фильма принял участие лауреат Нобелевской премии по физике Кип Торн, при тщательном анализе концепция инвертирования времени не выдерживает критики. Теоретическая научная база фильма основана на нескольких понятиях: античастицы, СРТ-инвариантность, одноэлектронная Вселенная. 

Объясняет сотрудник центра нанофотоники Национального исследовательского университета информационных технологий, механики и оптики Илья Дерий: Античастица к какой-то частице — это та же частица, модули основных параметров которой — массы, заряда — равны модулям параметров частицы, но отличаются знаком. Если частица «а», имеет массу m, то «анти-а» будет иметь массу -m.

СРТ-инвариантность подразумевает симметрию физических законов при смене частицы на античастицу и смене знака у времени. Теория одноэлектронной Вселенной — гипотетическая модель Вселенной, в которой все электроны являются одним электроном, находящимся попеременно в разных точках пространства.

Не вдаваясь в подробности сложных математических выкладок и уравнений, можно сказать, что есть как минимум три основные препятствия на пути назад в будущее или вперед в прошлое. Говоря о «Доводе», можно вспомнить один из них — принцип причинности. Он заключается в простом вопросе: «Если я убью своего дедушку — я тоже умру?». Фильм Нолана отвечает на него элегантным: «А мне почем знать?». 

Режиссер решил не заигрывать с неприятными логическими парадоксами. Еще один плюс в копилку Нолана — люди в инвертированном времени просто идут навстречу нам, меняя, для нас — прошлое, для них — будущее, но мы делаем ровно то же самое, только наоборот. При этом, в определенный момент времени мы всегда имеем один и тот же результат. Это похоже на то, как в старых кинотеатрах крутили фильмы на киноленте. Что бы ни было, картинка на 12:05 всегда будет одна и та же. Чтобы не нарушалась логика необходимо принять требование того, что «все» существует «всегда». Плюс-минус ничему не противоречит, если мы возьмем за данность, что имеется временная петля, которая существовала всегда, ведь в данном случае принцип причинности не нарушен. Мы просто ходим по кругу и все выстраивается таким образом, что точка начала всегда совпадает с точкой конца. Модель, тем не менее, легко сломать, как только мы вспоминаем, что у вселенной есть начало и конец во времени.

Технологический портал в прошлое, как в романе «11/22/63» Стивена Кинга

Учитель английского языка Джейкоб Эппинг узнает, что в подсобном помещении обычной закусочной находится портал в прошлое, который действует по нескольким строгим законам. Человек всегда перемещается в одно и то же время, в один и тот же день — 11:58 9 сентября 1958 года. Вне зависимости от продолжительности путешествия в прошлом, в настоящем пройдет всего 2 минуты. Влиять и менять уже произошедшие события в прошлом можно, но если воспользоваться порталом еще раз, это аннулирует все изменения. Кстати, прошлое оказывает сопротивление изменениям — чем масштабнее влияние путешественника на события, тем сильнее оно сопротивляется. Джейкоб использует портал, чтобы попытаться предотвратить убийство Джона Кеннеди 22 ноября 1963 года.

Объясняет эксперт: В этом случае можно вспомнить принцип неопределенности Гейзенберга. Он говорит о том, что квантовые частицы не имеют определенного импульса и координаты. Эти две характеристики просто принимают значение в определенном промежутке. И чем меньше этот промежуток у одной из переменных, тем больше он у другой. Напрашивается следующий вывод: даже если получится обернуть прошлое вспять, то этот принцип не изменится. И различные квантовые процессы всегда будут происходить с определенной долей случайности. То есть прошлое уже не будет таким же, каким оно было до того, как мы его помним. И чем дальше во времени мы уходим, тем больше ощутим этот эффект. Чем-то это похоже на эффект бабочки, когда незначительное влияние на систему может вызвать непредсказуемые последствия не только в самой системе, но и в совершенно неожиданном месте.

Создание темпорального поля, как в романе «Конец Вечности», Айзека Азимова

В книге описывается существующая вне времени и пространства организация «Вечность», получившая возможность путешествовать во времени после того, как на основе генератора темпорального поля были произведены прорывные исследования в математике и физике. На основе этих исследований удалось протянуть ничтожно узкое темпоральное поле в будущее, когда солнце превратилось в сверхновую звезду. Именно использование энергии сверхновой позволило «Вечности» расширить поле и разместить членов организации в разных столетиях, чтобы присматривать за «времянами» — обычными людьми и предотвращать катастрофы. 

Объясняет эксперт: Теоретически, использование энергии сверхновой возможно при условии, что ее получится интегрировать в разработанное устройство. Также нужно помнить о банальных энергетических соображениях. 

Допустим, есть шарик, который катится с горки. Чтобы вернуть его на вершину, его нужно сначала остановить, а потом еще и докатить до пика. Что если этот же шарик не просто катится с горки, а летит на бешеной скорости в космическом пространстве? Необходимо затратить энергию не только на то, чтобы остановить его, но и на то, чтобы остановить все процессы, которые происходят внутри, о существовании многих из которых мы даже не подразумеваем. На это придется затратить огромное количество энергии, которой, на мой взгляд, у человечества пока нет. 

Темпоральность — особая характеристика временных процессов, заключающаяся в предположении о временной сущности явлений. В романе это — межвременная полость, образовавшаяся благодаря необъяснимому парадоксу. 

Временная петля, как в фильме Данкана Джонса «Исходный код»

Американские спецслужбы разработали программу «Исходный код». Она позволяет поместить сознание агента в тело любого человека в последние восемь минут его жизни. Задача главного героя Колтера Стивенса — предотвратить взрыв поезда, случившийся накануне, уничтожив бомбу, и выяснить, кто создал ее. Это поможет найти и обезвредить еще одно взрывное устройство, которое пока не приведено в действие. Программа — искусная имитация, а значит изменить ход событий и эвакуировать поезд невозможно. При этом активация «Исходного кода» приводит к созданию новых временных линий из-за манипуляций с квантовой физикой. 

Объясняет эксперт: Временная петля — излюбленный сюжетных ход многих сценаристов и писателей. Самый яркий тому пример — культовый фильм «День сурка», где герой вынужден раз за разом проживать один и тот же день. В реальной жизни этот термин обязан своим появлением австрийскому ученому Курту Геделю. Он написал работу по общей теории относительности, где предложил решение уравнения Эйнштейна, заключающееся в рассмотрении роли гравитационного потенциала. Из решения Геделя следует, что вселенная может иметь особенное строение, где течение времени закольцовано. Теоретически, это может привести к путешествиям во времени. Современные физики считают, что у этого решения нет практического смысла. 

Если же добавить к предположению о временной закольцованности теории из квантовой физики о том, что существуют параллельные реальности, то теоретически, путешествия во времени в альтернативные реалии избавляются от всяких парадоксов. Однако ученые даже не пытались разработать математический аппарат, который учитывал бы такое допущение. 

Естественный портал в прошлое, как в сериале «Тьма»

Действие сериала происходит в вымышленном городе Винден, находящемся рядом с атомной электростанцией. Под ней расположена система пещер, где обнаруживается червоточина, позволяющая путешествовать во времени на 33 года в прошлое и в будущее. 

В «Тьме» подход к путешествиям во времени и их последствиям достаточно реалистичен — изменить ход истории невозможно. Попав в прошлое, человек не может изменить судьбу, только способствовать предрешенному будущему. Все события произойдут, а временные петли продолжат существовать. Это обусловлено принципом причинности, который использовался и в «Доводе» — если событие А стало причиной события Б, то А произошло раньше Б. Принцип работы червоточины под Винденом напоминает мост Эйнштейна-Розена. В сериале также фигурирует «частица бога», как обязательный элемент путешествий во времени. В реальности эта концепция напоминает бозон Хиггса. 

Объясняет эксперт: Бозон Хиггса — элементарная частица, отвечающая за инертную массу. Она служит мерой инерции тела, то есть определяет степень его сопротивления внешним воздействиям. Чем больше инертная масса тела, тем медленнее и слабее тело реагирует на действие внешних сил.

Мост Эйнштейна-Розена — кротовая нора, гипотетическое средство путешествий во времени, соединяющее две точки, удаленные друг от друга во времени и пространстве на какое угодно расстояние. Подразумевается, что пространство и время в этой концепции не имеют ни конца, ни края. То есть попавшая в нору частица может продолжать путь в будущее или прошлое сколь угодно далеко. 

Концепция кротовых нор согласуется с общей теории относительности, но ни одно практическое исследование или научная работа не доказали их существования в реальной жизни. Пока они существуют только на телеэкранах.