Det er kendt at moderne astronauter allerede gør dette. Det er sandt, at de kun rejser til fremtiden. Og i et par sekunder. Men hvem ved - måske en dag vil vi være i stand til at flyve væk i flere år eller endda århundreder fremover, eller omvendt, klappe forpanden til vores fem år gamle bedstefar? Men lad os starte i orden.
Stop et øjeblik
Tiden flyver forskelligt i det tomme rum og på Jorden. Dette er kendt for enhver studerende. Jo større en tyngdekraft et objekt har, jo langsommere flyder tiden i dens nærhed. Dette skyldes det faktum, at tyngdekraften forvrænger "stoffet" i den fire-dimensionelle rumtid. På den anden side viste Einstein, at jo højere hastighed, jo større er massen. Derfor bremser tiden også for alle genstande, der bevæger sig i meget høje hastigheder. Hastigheden på ISS er over 27.000 km / t. Den russiske kosmonaut Sergei Krikalev tilbragte for eksempel i alt 803 dage, 9 timer og 39 minutter i kredsløb. Således lever han i tiden, hele 1/50 af et sekund foran os.
Tidsmaskine
Relativitetsteorien fortæller os, at en tidsmaskine, der fører os til fremtiden, kan oprettes. Du indtaster det, vent. Kom ud og find ud af, at århundreder er gået på Jorden. Der er endnu ingen teknologier til dette, men videnskaben ved, at det er muligt.
For dette skal du dog accelerere til en hastighed tæt på lysets hastighed. Er det underligt, at en tidsmaskine ikke er andet end et rumskib, fordi ifølge den generelle relativitetsteori er tid og rum uløseligt forbundet (spørgsmålet om, hvordan man, når man accelererer til en så hektisk hastighed, holder din krop og skibet intakt, ikke endnu). Men kan en person, der har foretaget en sådan rejse, vende tilbage til fortiden?
Salgsfremmende video:
Den første antydning om, at fysiklovene giver folk mulighed for at rejse ind i fortiden, optrådte i 1949, da matematikeren Kurt Gödel fandt en ny løsning på Einsteins ligninger, og faktisk - en ny struktur i rum-tid, som er ganske acceptabel set ud fra den generelle relativitet. Baseret på Gödels ligninger skal universet imidlertid rotere som en helhed og ikke ekspandere med acceleration - hvilket, som det viste sig siden da, ikke svarer til virkeligheden.
I de senere år har forskere antydet andre veje til potentiel tidsrejse - rumtidens krumning. Imidlertid viser analyse af mikrobølgebaggrunden og andre data, at universet aldrig er blevet snoet nok til at gøre sådan rejse mulig. Der er dog også en løsning.
Hvad er fortiden?
I henhold til den generelle relativitet er der ikke kun et enkelt, universelt tidsmål for alle observatører, men under visse omstændigheder er der ikke behov for, at observatører enes om en enkelt række af visse begivenheder. Lad os sige, at tiden på Alpha Centauri bevæger sig med samme hastighed som på Jorden (planeten, hvor udlændingerne bor på, har samme masse og bevæger sig med samme hastighed). I 2014 fandt sted Sochi-OL. Lad os også antage, at åbningen af den interplanetære skak-turnering på Alpha Centauri finder sted i 2015. Hvilken begivenhed skete tidligere?
Fra jordens synspunkt - OL. Fra "Centauri" - en turnering. Når alt kommer til alt vil lyset fra Jorden til Alpha Centauri tage fire år. Når du bevæger dig hurtigere end lys, kunne du gå til OL og flyve til turneringen og derefter vende tilbage til Jorden igen … før OL. Naturligvis i teorien - hvis du finder en måde at rejse hurtigere på end lysets hastighed.
At bevæge sig hurtigere end lysets hastighed, baseret på relativitetsteorien, vides at være umulig. Når du nærmer dig "lysbarrieren", kræves mere og mere energi for at accelerere et objekt. På et tidspunkt - med den teoretiske opnåelse af lysets hastighed - ville det tage en uendelig mængde. Derudover skal et organ, der ville nå en sådan hastighed, erhverve en uendelig masse.
ormehuller
Det er her en rundkørselsmanøvre er mulig. Det ligger i potentialet til at deformere rum-tid. For eksempel blev der åbnet en kort sti fra OL til skakturnering. Du bevæger dig ikke hurtigere end lysets hastighed - men du rejser hurtigere i rummet.
I 1935 skrev Albert Einstein og Nathan Rosen et papir, hvor de argumenterede for, at generel relativitet indrømmer eksistensen af sådanne rumtidsbroer, buer - "ormehuller."
Einstein-Rosen broer, de såkaldte "ormehuller"
Alamy
At opretholde integriteten af et ormhul kræver enorm energi, og teorien forudsiger, at de ikke kan vare længe nok til, at et rumfartøj eller et andet makroskopisk objekt kan passere. En sådan bro kan "kollapse", og skibet forsvinder et sted i entydigheden.
Sandt nok indrømmer forskere tanken om, at en teknisk avanceret civilisation kunne holde et sådant hul åbent til det rigtige tidspunkt. Men hvordan dette kan opnås er stadig fuldstændig uklar.
Det er værd at sige her, at alt, hvad vi er vant til, har en positiv energitæthed, hvilket giver rumtid en positiv krumning, der minder om en sfære. Og til deformation af rumtid, som vil give os mulighed for at rejse ind i fortiden, har vi brug for stof med negativ krumning - det vil sige med negativ energitæthed. Kvantemekanik tillader som bekendt eksistensen af en sådan negativ energitæthed (forudsat at denne "negativitet" kompenseres af "positivitet" på andre områder) og tillader den teoretiske mulighed for at deformere rum-tid.
Dette er ikke let at forestille sig. For at gøre dette bruger astrofysikere ofte hill-eksemplet. Hvis du graver et stort hul og kaster snavs ud af det på kanten af hullet, ender du med ikke kun et hul, men også en bakke. I dette tilfælde vil bakken være en metafor for denne positive energi, og pit vil være negativ.
Sorte huller og meget mere
Forskere antyder med forsigtighed, at sorte huller kan være en slags analoger af ormehuller. Pointen er, at bo? Det meste af rumtid er næsten fladt. Det er stærkt deformeret kun i sorte huller. Det sorte hul forvrænger rumtiden omkring sig selv så meget, at det danner en slags "tragt", et "hul" med en konisk form.
Tyngdekraften i det umiddelbare nærhed af det sorte hul er så enorm, at rumtid i det faktisk ophører med at eksistere eller forvrides så meget, at tiden praktisk taget stopper. Derudover roterer nogle sorte huller ved let lyshastigheder. Som et resultat foldes rumtid i hullet, praktisk talt ind i et "rør". Måske, når vi trængte ind i et sort hul, kunne vi passere gennem dens smalle tunnel og finde os selv … i fortiden, eller for eksempel i et andet univers?
Den mest berømte teoretiske fysiker i vores tid - Stephen Hawking - er sikker på, at dette er umuligt. Selv hvis rumskibet på en eller anden utrolig måde (at overvinde virkningen af en enorm tyngdekraft uskadt) formår at komme ind i selve midten af det sorte hul, ender det i en entydighed og simpelthen ophører med at eksistere.
Imidlertid mener mange andre forskere, at du en gang i et sort hul, under visse betingelser, stadig kan overleve og endda kigge efter måder at gøre det på. Selvfølgelig ser det excentrisk ud. Men videnskabshistorien kender mange eksempler, når sådanne excentriske opfandt et fly eller gik til månen.
Det sorte hul i stjernebilledet Unicorn og dets ledsager B (e) -stjerne set af kunstneren
ESA
Richard Gott, en astrofysiksprofessor ved Princeton University, er en tidsrejseentusiast. Han opretter sit teoretiske projekt til en tidsmaskine og hævder endda at have fundet en løsning for at rejse til fortiden. Efter nogle astrofysikere mener Gott, at den naturlige tidsmaskine er centrum for et hurtigt roterende sort hul. Men han forstår også, hvor upålidelig en sådan "transport" kan være.
Gott fandt imidlertid en potentielt mindre farlig analog til midten af et sort hul - et fænomen kaldet kosmiske strenge. Kosmiske strenge er hypotetisk eksisterende folder af plads-tid, tynde energitråde, der er tilbage fra Big Bang. Deres bredde er mindre end atomkernen, men de har en fænomenal densitet. En sådan streng, kun 1 m lang, ville have større tyngdekraft end hele Jorden og ville skabe en enorm krumning. Gott opdagede, at samspillet mellem sådanne hurtigt bevægende strenge kunne føre til en naturlig tidsmaskine.
Gots beregninger er endnu ikke blevet bekræftet af observationer, men forskeren prøver at bevise, at disse strenge findes. Men selv siger han, at det er næsten umuligt at finde to sådanne strenge, der ville passere overfor hinanden. Derfor henleder Gott opmærksomheden på en anden teoretisk struktur, til kosmiske ringe, der kunne danne lukkede strenge. På trods af manglen på bevis for deres eksistens er der ingen direkte fejl i Gates teori. Udover at der inden i en sådan "ring" vil være … et sort hul igen. Og generelt for at kontrollere et system med en sådan storslået tyngdekraft ville energiressourcerne i hele galakser være nødvendige.
Galaxy M83. Et sort hul fundet i galaksen M 83 har omgået den teoretiske lysstyrkegrænse og tilbagevist det faktum, at Eddington-grænsen er en grundlæggende naturlov
NASA
Du kan ikke holde dig tilbage i fortiden
Men tillader kvante teori tidsrejser i vores - makroskopiske - skala? Stephen Hawking siger, at han gør det ved første øjekast. Dette bevises af Feynman-integralerne over bane (essensen af Feynman-integraler er, at de erstatter definitionen på en unik, kun mulig bane for enhver elementær partikel med den samlede sum af et uendeligt sæt mulige bane for dens bevægelse). Når alt kommer til alt dækker de alle mulige scenarier og tillader derfor eksistensen af en sådan forvrængning af rum-tid, som er nødvendig for at rejse til fortiden. Derfor er det umuligt at sige, at sådanne rejser principielt er umulige.
Tunge partikler, der accelereres i kollider på Det Europæiske Center for Nuklear Forskning (CERN) eller på det nationale laboratorium. Fermi i USA når hastigheder svarende til 99,99% af lysets hastighed. Uanset hvor meget installationens strøm øges, vil det ikke være muligt at overskride lysbarrieren.
Hej, gæster fra fremtiden
Men hvis ja, hvorfor har gæster fra fremtiden ikke besøgt os endnu? Det populære synspunkt er, at fremtidens civilisation er så "avanceret", at den anser det for uhensigtsmæssigt at afsløre hemmeligheden ved tidsrejser til så urimelige væsener som os. Hvad hvis en entusiastisk samtid ønsker at gå tilbage i tiden og afsløre nazisterne atombombenes hemmelighed?..
En sådan anden historie
Det kan vise sig, at historien er en strengt fast kæde af begivenheder, så selv hvis du vender tilbage til fortiden, vil du være dømt til at gøre det samme, som du gjorde før. Ellers når du vender tilbage til din fremtid, kan du endda opdage, at du … simpelthen ikke eksisterer, eller at dine kære ikke findes, eller der ikke er noget land, hvor du bor osv. Et lignende drama er godt beskrevet i Ray Bradburys berømte science fiction-historie "And Thunder Rocked", hvis hovedperson på en rejse til fortiden ved et uheld knuste en sommerfugl - og efter at han vendte tilbage, fandt han, at hans kære skriver på et andet sprog og ved magten i stedet for præsidenten en liberal er en diktator. I naturvidenskab kaldes dette udtryk sommerfugleeffekten:en lille indvirkning på et kaotisk system kan have store og uforudsigelige konsekvenser andre steder og på et andet tidspunkt.
En anden mulig måde at løse tidsrejsens paradokser kan beskrives som hypotesen om alternativ historie. Når de rejsende vender tilbage til fortiden, befinder de sig i alternative historier, der er forskellige fra den, de kender. Mange forskere i dag taler om den mulige eksistens af en Multiverse, der kunne omfatte alle disse - og et uendeligt antal andre - varianter af fortiden, der forgrenes til et uendeligt antal verdener …
Ved første øjekast ligner denne hypotese Feynmans kvantemekaniske ligninger. Men der er også en uopløselig modsigelse mellem dem. I Feynman-integraler inkluderer hver bane rum-tid og alt, hvad der er i det. Og som vi fandt ud af, at inden for rammerne af en sådan opfattelse, kunne en raket rejse gennem buet rumtid selv ind i fortiden. Men selve raketten ville forblive i den samme "egen" rumtid, og derfor i den samme historie. Derfor taler Feynman integrere snarere til fordel for hypotesen om en fast fortid.
Moderne videnskab tvivler på muligheden for at rejse til fortiden. Men alligevel anbefaler vi ikke, at du argumenterer med nogen om denne score: hvad hvis denne nogen krangler og kender fremtiden på forhånd?..
Olga Fadeeva