В своей последней книге Стивен Хокинг сделал довольно громкое заявление, над которым стоит задуматься.
Вернемся в 2009 год. Вот Хокинг сидит в украшенной воздушными шарами комнате. Он явно ждет гостей — стол накрыт, шампанское охлаждается в ведерке со льдом. Это был закрытый праздник, на который астрофизик ждал только путешественников во времени из будущего — но к нему никто не явился.
Тогда Хокингу не удалось доказать возможность путешествий во времени и, согласно отчету IFLScience, в 2012 году, выступая на симпозиуме, он сказал: «У меня есть экспериментальные доказательства того, что путешествие во времени невозможно». После чего ученый рассказал, как устраивал вечеринку для гостей из будущего, но на нее никто не пришел.
Тем не менее мы знаем, что к моменту смерти в марте 2018 года астрофизик не исключал возможности путешествий во времени — в своей посмертной книге «Краткие ответы на большие вопросы» он снова возвращается к этой теме. Он пишет, что это «очень серьезный вопрос», но отмечает, что если подать заявку на грант для изучения путешествий во времени, тебя немедленно уволят.
Так возможно ли путешествие во времени? Удастся ли человеку когда-нибудь решить эту проблему? В колонке в издании The Conversation ученый из Школы физики и астрономии Университета Ноттингема по имени Питер Миллингтон попытался разобраться с некоторыми из этих вопросов.
Содержание:
Скорость света — самое важное в путешествии во времени
Миллингтон пишет: «Мы считаем возможность позвонить друзьям и родственникам в любой уголок планеты само собой разумеющимся, но на самом деле их голоса и изображения путешествуют хоть и быстро, но совсем не мгновенно».
Никакой сигнал — или, как говорят физики, электромагнитная волна — не может распространяться быстрее скорости света, а это ровно 299 792 458 метров в секунду. Эйнштейн в рамках своей теории относительности постулировал, что скорость света является универсальной постоянной, то есть свет движется в вакууме всегда с одинаковой скоростью — и независимо от наблюдателя.
И, если мы говорим о возможности путешествия во времени, это условие становится очень важным — вывод, что ничто не может перемещаться быстрее скорости света, следует из принципа причинности, который гласит, что действие может произойти только после причины — что и делает путешествие во времени невозможным. Миллингтон объясняет: «Если я возвращаюсь в прошлое и предотвращаю собственное рождение, я меняю причину и следствие местами».
Возможно ли путешествие в будущее в рамках теории относительности Эйнштейна?
Из постоянства скорости света, однако, следует, что пространство и время не абсолютны, а относительны, а время идет с разной скоростью в зависимости от быстроты движения объектов. Например, часы, идущие в автомобиле, движущемся с постоянной скоростью, идут медленнее, чем у стороннего наблюдателя, который стоит на улице.
Это уже похоже на путешествие в будущее — даже если разница во времени между движущимся водителем и наблюдателем составляет лишь миллиардную долю секунды.
Миллингтон объясняет это на следующем примере: «Если бы мне пришлось очень быстро улететь на космическом корабле, а потом вернуться на Землю, для меня прошло бы меньше времени, чем для тех, кого я оставил дома. Они бы решили, что у меня все замедлилось, что я постарел меньше, чем они, а мне бы они казались, наоборот, убежавшими от меня вперед».
Что же было бы, если бы мы, вопреки Теории относительности, могли двигаться быстрее света? Неужели мы бы смогли вернуться в прошлое?
Ответить на этот вопрос непросто. Миллингтон говорит, что в этом случае принцип причинности станет неприменим, и мы уже не сможем сказать, движется время вперед или назад. Более того, Теория относительности утверждает, что масса и энергия — это одно и то же, а значит, что для разгона любой частицы, имеющей массу покоя, быстрее скорости света, потребовалась бы бесконечная энергия, а частиц без массы покоя мы пока не обнаружили.
Путешествие в будущее через пространственно-временной тоннель
Однако, как пишет Стивен Хокинг в своей книге, возможно, способ путешествовать в прошлое все же есть — через пространственно-временной тоннель или, как еще говорят, червоточину, соединяющую две удаленных части Вселенной.
В Общей теории относительности Эйнштейна гравитация является следствием искажения пространства-времени под действием массы — которое в отчет влияет на движение массы. В физике понятие «пространство-время» характеризует комбинированное представление, включающее трехмерное пространство и одномерное время, в виде четырехмерной математической структуры.
Миллингтон пишет: «Чем большую массу мы концентрируем в некоторой области пространства, тем больше деформируется пространство-время и тем медленнее идут часы, расположенные неподалеку. Если мы сожмем достаточную массу, эти искажения достигнут такой величины, что даже свет не сможет избежать гравитационного притяжения — в этом случае образуется черная дыра».
Впрочем, к путешествиям во времени имеет отношение только край черной дыры: время там идет бесконечно медленно относительно удаленного наблюдателя. Физики предполагают, что червоточины могут образовываться из черных дыр.
Червоточины — это своего рода тоннели в пространстве-времени, позволяющие перемещаться между точками А и В со скоростью света, но для стабилизации такого тоннеля нужно место с отрицательной кривизной пространства, то есть отрицательной плотностью энергии. Но может ли плотность энергии вообще быть отрицательной?
Большинство людей, знакомых с классической физикой XIX века, ответили бы на этот вопрос уверенным «нет», но современная квантовая механика не исключает существования отрицательных плотностей энергии: согласно этой теории, пустое пространство вовсе не пусто, а заполнено парами частиц, которые постоянно появляются и исчезают, и область, в которой появляется и исчезает меньше пар, чем в других местах, будет иметь отрицательную плотность энергии.
Правда, как объясняет Миллингтон, до сих пор не существует теории, которая совместила бы теорию гравитации Эйнштейна с квантовой механикой, так что пока ответ на вопрос, возможно ли путешествие в прошлое, остается одним из многих секретов нашей вселенной.
Источник: ru.ihodl.com
