Poznato je da suvremeni astronauti to već rade. Istina, do sada putuju samo u budućnost. I na djelić sekunde. Ali tko zna - možda ćemo jednog dana moći letjeti godinama ili čak stoljećima unaprijed ili, obrnuto, potapšati podlakticu našeg petogodišnjeg djeda? Ali krenimo redom.
Zaustavite se na trenutak
Vrijeme različito leti u prazan prostor svemira i na Zemlju. To se zna svakom učeniku. Što je jača gravitacija objekta, to će sporije vrijeme teći u njegovoj blizini. To je zbog činjenice da gravitacija iskrivljuje "tkaninu" četverodimenzionalnog prostora-vremena. S druge strane, Einstein je pokazao da što je veća brzina, to je veća i masa. Stoga se za sve predmete koji se kreću vrlo velikim brzinama vrijeme također usporava. Brzina ISS-a iznosi preko 27 tisuća km / h. Ruski kozmonaut Sergej Krikalev, na primjer, proveo je ukupno 803 dana, 9 sati i 39 minuta u orbiti. Tako živi u vremenu, punih 1/50 sekunde ispred nas.
Vremeplov
Teorija relativnosti govori nam da se može stvoriti vremenski stroj koji nas vodi u budućnost. Uđete u to, pričekajte. Izađite i otkrijte da su stoljeća prošla na Zemlji. Za to još nema tehnologija, ali znanost zna da je to moguće.
Međutim, za to morate ubrzati do brzine bliske brzini svjetlosti. Je li čudo da vremenski stroj nije ništa drugo do svemirski brod, jer, prema Općoj teoriji relativnosti, vrijeme i prostor su neraskidivo povezani (pitanje kako, ubrzavajući do tako nepristojne brzine, zadržati netaknut svoje tijelo i brod, ne još). No može li se osoba koja je napravila takvo putovanje vratiti u prošlost?
Promotivni video:
Prvi nagovještaji da zakoni fizike omogućuju ljudima da putuju u prošlost pojavili su se 1949. godine, kada je matematičar Kurt Gödel pronašao novo rješenje Einsteinovih jednadžbi, a zapravo - novu strukturu prostora-vremena, što je s gledišta opće relativnosti sasvim prihvatljivo. Međutim, na temelju Gödelovih jednadžbi svemir bi se trebao okretati kao cjelina, a ne širiti se ubrzanjem - što, kako se pokazalo od tada, ne odgovara stvarnosti.
Posljednjih godina znanstvenici predlažu druge načine potencijalnog putovanja vremenom - zakrivljenost prostora-vremena. Međutim, analiza pozadine mikrovalne i drugi podaci pokazuju da svemir nikada nije bio uvijen toliko da bi omogućilo takva putovanja. No, postoji i rješenje.
Kakva je prošlost?
Prema općoj relativnosti, ne postoji samo jedna univerzalna mjera vremena za sve promatrače, ali pod određenim okolnostima nema potrebe čak ni da se promatrači dogovore o jednom slijedu određenih događaja. Recimo da se vrijeme na Alpha Centauri kreće istom brzinom kao i na Zemlji (planet na kojem žive vanzemaljci ima istu masu i kreće se istom brzinom). 2014. godine održane su Olimpijske igre u Sočiju. Pretpostavimo i da će se otvaranje Međuplanetarnog šahovskog turnira na Alfi Centauri održati 2015. godine. Koji se događaj dogodio ranije?
S gledišta zemljaka - Olimpijada. S gledišta "Centauri" - turnir. Uostalom, svjetlost od Zemlje do Alfa Centaura trebat će četiri godine. Krećući se brže od svjetlosti, mogli biste otići na Olimpijske igre i letjeti na turnir, a zatim se ponovo vratiti na Zemlju … prije Olimpijade. Naravno, u teoriji - ako nađete način da putujete brže od brzine svjetlosti.
Kretanje brže od brzine svjetlosti, temeljeno na teoriji relativnosti, zna se da je nemoguće. Kako se približavate "svjetlosnoj barijeri", potrebno je sve više energije za ubrzavanje objekta. U jednom bi trenutku - uz teorijsko postizanje brzine svjetlosti - trebalo beskonačno mnogo. Osim toga, tijelo koje bi postiglo takvu brzinu mora steći beskonačnu masu.
crvotočine
Ovdje je moguć kružni manevar. Leži u potencijalu deformiranja prostora i vremena. Na primjer, tako da je otvoren kratak put od Olimpijskih igara do šahovskog turnira. Nećete se kretati brže od brzine svjetlosti - ali brže ćete putovati u prostoru.
Godine 1935. Albert Einstein i Nathan Rosen napisali su rad u kojem su tvrdili da opća relativnost priznaje postojanje takvih mostova iz prostora i vremena - lukova - "crvotočina".
Einstein-Rosen mostovi, takozvane "crvotočine"
Alamy
Održavanje integriteta crvotočne rupe zahtijeva ogromnu energiju, a teorija predviđa da oni ne mogu trajati dovoljno dugo da bi svemirski brod ili drugi makroskopski objekt mogao proći. Takav se most može "srušiti", a brod će nestati negdje u singularnosti.
Istina, znanstvenici priznaju ideju da bi tehnički napredna civilizacija mogla otvoriti takvu rupu u pravo vrijeme. No kako se to može postići još uvijek je potpuno nejasno.
Ovdje vrijedi reći da sva materija na koju smo navikli ima gustoću pozitivne energije, što prostor-vremenu daje pozitivnu zakrivljenost koja nalikuje sferi. A za deformaciju prostora-vremena, koja bi nam omogućila putovanje u prošlost, potrebna nam je materija s negativnom zakrivljenošću - to jest s negativnom gustoćom energije. Kvantna mehanika, kao što znate, dopušta postojanje takve negativne gustoće energije (pod uvjetom da je ta "negativnost" kompenzirana "pozitivnošću" u drugim područjima), te omogućuje teorijsku mogućnost deformiranja prostora-vremena.
To nije lako zamisliti. Da bi to postigli, astrofizičari često koriste primjer brda. Ako iskopate veliku rupu i bacate prljavštinu iz nje na rub rupe, završit ćete ne samo rupu, već i brdo. U ovom će slučaju brdo biti metafora za ovu pozitivnu energiju, a jama će biti negativna.
Crne rupe i još mnogo toga
Znanstvenici oprezno sugeriraju da bi crne rupe mogle biti neka vrsta analoga crvotočina. Poanta je u tome bo? Većina prostora je gotovo ravna. Snažno je deformiran samo u crnim rupama. Crna rupa toliko iskrivljuje prostor-vrijeme oko sebe da tvori neku vrstu "lijevka", "rupe" stožastog oblika.
Gravitacija u neposrednoj blizini crne rupe toliko je ogromna da prostor-vrijeme u njoj zapravo prestaje postojati ili je iskrivljeno toliko da se vrijeme praktički zaustavlja. Uz to, neke crne rupe rotiraju se pri skoro svjetlosnim brzinama. Kao rezultat toga, prostor-vrijeme "presavija se" u rupi, praktično u "cijev". Možda smo, ulazeći u crnu rupu, mogli proći kroz njezin uski tunel i naći se … u prošlosti, ili, na primjer, u nekom drugom svemiru?
Najpoznatiji teorijski fizičar našeg vremena - Stephen Hawking - siguran je da je to nemoguće. Čak i ako svemirski brod na neki nevjerojatan način (prevladavajući učinak ogromne gravitacije nepovrijeđen) uspije ući u samo središte crne rupe, završit će u jedinstvenosti i jednostavno prestati postojati.
Međutim, mnogi drugi znanstvenici vjeruju da jednom u crnoj rupi, pod određenim uvjetima, još uvijek možete preživjeti, pa čak i potražiti načine kako to učiniti. Naravno da izgleda ekscentrično. Ali povijest znanosti zna mnogo primjera kada su takvi ekscentričari izumili avion ili otišli na Mjesec.
Crna rupa u zviježđu Jednorog i njegov suputnik B (e) -zvijezda kako to vidi umjetnik
ESA
Richard Gott, profesor astrofizike na Sveučilištu Princeton, entuzijast je putovanja putnik. Stvara svoj teorijski projekt za vremenski stroj i čak tvrdi da je pronašao rješenje za putovanje u prošlost. Slijedom nekih astrofizičara, Gott vjeruje da je prirodni vremenski stroj središte crne rupe koja se brzo okreće. Ali on također razumije koliko nepouzdan takav "prijevoz" može biti.
Međutim, Gott je pronašao potencijalno manje opasan analog u središtu crne rupe - fenomen nazvan kozmičkim strunama. Kozmički nizovi su hipotetski postojeći nabori prostora-vremena, tanke niti energije preostale od Velikog praska. Njihova širina je manja od atomskog jezgra, ali imaju fenomenalnu gustoću. Takav niz, dugačak samo 1 m, imao bi više gravitacije od cijele Zemlje i stvorio bi ogromnu zakrivljenost. Gott je otkrio da interakcija takvih brzih struna može dovesti do prirodnog stroja.
Gottovi izračuni još nisu potvrđeni zapažanjima, ali znanstvenik pokušava dokazati da ti nizovi postoje. Međutim, čak i on kaže da je gotovo nemoguće pronaći dvije takve žice koje bi prolazile jedna nasuprot drugoj. Stoga Gott skreće pozornost na drugu teorijsku strukturu, na kozmičke prstenove koji bi mogli tvoriti zatvorene žice. Unatoč nedostatku dokaza o njihovom postojanju, u Gottovoj teoriji nema izravnih pogrešaka. Osim toga unutar tog "prstena" bit će opet … crna rupa. I općenito, za kontrolu sustava s tako grandioznom gravitacijom, potrebni bi bili energetski resursi čitavih galaksija.
Galaxy M83. Crna rupa pronađena u galaksiji M 83 zaobišla je teorijsku granicu svjetline pobijajući činjenicu da je granica Eddingtona osnovni zakon prirode
NASA
Ne možeš ostati u prošlosti
Ali dopušta li kvantna teorija putovanje vremenom na našoj - makroskopskoj skali? Stephen Hawking kaže da to čini, na prvi pogled. O tome svjedoče Feynmanovi integrali preko putanji (suština Feynmanovih integrala je da oni zamjenjuju definiciju jedinstvene, jedine moguće putanje bilo koje elementarne čestice ukupnim zbrojem beskonačnog skupa mogućih putanji njegovog kretanja). Uostalom, oni pokrivaju sve moguće scenarije, i, dakle, dopuštaju postojanje takvog izobličenja prostora-vremena, koje je nužno za putovanje u prošlost. Stoga je nemoguće reći da su takva putovanja u principu nemoguća.
Teške čestice koje se ubrzavaju u sudarima u Europskom centru za nuklearna istraživanja (CERN) ili u Nacionalnom laboratoriju. Fermi u Sjedinjenim Državama postiže brzinu jednaku 99,99% brzine svjetlosti. Međutim, bez obzira koliko se povećala snaga instalacije, neće biti moguće prijeći svjetlosnu barijeru.
Hej, gosti iz budućnosti
Ali ako je tako, zašto nas još nisu posjetili gosti iz budućnosti? Popularno gledište je da je civilizacija budućnosti toliko "napredna" da smatra neprimjerenim otkrivati tajnu putovanja vremenom takvim nerazumnim bićima kao što smo mi. Što ako se oduševljeni suvremenik želi vratiti u prošlost i otkriti nacistima tajnu atomske bombe?..
Takva drugačija priča
Može se ispostaviti da je povijest strogo fiksan lanac događaja, pa čak i ako se vratite u prošlost, bit ćete osuđeni na isto što i prije. Inače, vraćajući se u svoju budućnost, možda ćete čak otkriti da … jednostavno ne postojite, ili da vaši najmiliji ne postoje, ili nema zemlje u kojoj živite itd. Slična je drama dobro opisana u poznatoj znanstvenofantastičnoj priči Raya Bradburyja, čiji je glavni junak na putovanju u prošlost slučajno srušio leptira - i po povratku otkrio je da njegovi voljeni pišu drugim jezikom, a na vlasti umjesto predsjednika liberal je diktator. U prirodnim znanostima ovaj izraz se naziva efekt leptira:mali utjecaj na kaotični sustav može imati velike i nepredvidive posljedice drugdje i u različitom vremenu.
Drugi mogući način rješavanja paradoksa putovanja vremenom može se opisati kao hipoteza alternativne povijesti. Kada se putnici iz vremena vrate u prošlost, nađu se u alternativnim pričama koje su drugačije od onih koje poznaju. Mnogi znanstvenici danas govore o mogućem postojanju Multiverse, koji bi mogao obuhvaćati sve ove - i beskonačan broj drugih - varijanti prošlosti, razgranati u beskonačan broj svjetova …
Na ovaj pogled, ova hipoteza nalikuje Feynmanovim kvantnim mehaničkim jednadžbama. Ali postoji i nerešiva suprotnost među njima. U Feynmanovim integralama svaka putanja u potpunosti uključuje prostor-vrijeme i sve što je u njemu. I, kako smo saznali, u okviru takvog pogleda, raketa bi mogla putovati kroz zakrivljeni prostor-vrijeme, čak i u prošlost. Ali sama raketa ostala bi u istom "vlastitom" prostoru-vremenu, a samim tim i u istoj povijesti. Stoga, Feynmanovi integrali, radije, govore u prilog hipotezi o fiksnoj prošlosti.
Moderna znanost sumnja u mogućnost putovanja u prošlost. Ali ipak, ne savjetujemo da se raspravljate s nekim o ovom pitanju: što ako se taj netko svađa, unaprijed znajući budućnost?..
Olga Fadeeva