Современные космонавты, как известно, уже делают это. Правда, путешествуют они пока только в будущее. И на доли секунды. Но кто знает – может быть, однажды нам удастся улететь на годы или даже века вперед или, наоборот, потрепать за чуб нашего пятилетнего деда? Но начнем по порядку.

FacebookTwitterВконтактеОднокласники Остановись, мгновенье!

Время в пустом пространстве космоса и на Земле летит неодинаково. Это известно каждому школьнику. Чем сильнее гравитация какого-нибудь объекта, тем быстрее течет время в его окрестностях. Это происходит из-за того, что посредством гравитации искажается «ткань» четырехмерного пространства-времени. С другой стороны, Эйнштейн показал, что чем выше скорость – тем больше масса. Поэтому для всех объектов, которые движутся на очень высоких скоростях, время тоже замедляется. Скорость МКС – более 27 тыс. км/ч. Российский космонавт Сергей Крикалёв, к примеру, провел на орбите в общей сложности 803 дня 9 часов и 39 минут. Таким образом, он живет во времени, на целую 1/50 секунды опережая нас.

Машина времени

Теория относительности говорит нам о том, что машину времени, которая перенесет нас в будущее, создать можно. Вы входите в нее, ждете. Выходите и обнаруживаете, что на Земле прошли века. Технологий для этого пока нет, но науке известно – это возможно.

Впрочем, для этого придется разогнаться до скорости, близкой к скорости света. Стоит ли удивляться, что машина времени представляет собой не что иное, как космический корабль, ведь, согласно Общей Теории Относительности, время и пространство неразрывно взаимосвязаны (вопрос о том, каким образом при разгоне до такой бешеной скорости сохранить в целости ваше тело и сам корабль, пока не стоит). Но сможет ли человек, совершивший такое путешествие, вернуться обратно в прошлое?

Первые намеки на то, что законы физики позволяют людям путешествовать в прошлое, появились в 1949 году, когда математик Курт Гёдель нашел новое решение уравнений Эйнштейна, а по сути – новую структуру пространства-времени, которая вполне допустима с точки зрения ОТО. Однако, исходя из уравнений Гёделя, Вселенная должна вращаться как целое, и не расширяться с ускорением – что, как выяснилось с тех пор, не соответствует действительности.

В последние годы ученые предлагали другие пути для потенциальных путешествий во времени – искривления пространства-времени. Однако анализ микроволнового фона и другие данные показывают, что Вселенная никогда не была искривлена настолько, чтобы такие путешествия стали возможны. Впрочем, есть и обходной маневр.

Что есть прошлое?

Согласно ОТО, не существует не только какой-то единой для всех наблюдателей, универсальной меры времени, но и при определенных обстоятельствах нет нужды даже в том, чтобы наблюдатели сошлись во мнении о единой очередности тех или иных событий. Допустим, что время на Альфе Центавра движется с той же скоростью, что и на Земле (планета, на которой живут инопланетяне, имеет ту же массу и движется с той же скоростью). В 2014 году состоялась Олимпиада. Допустим и то, что в 2015 году состоится открытие Междупланетного шахматного турнира на Альфе Центавра. Какое из событий произошло раньше?

С точки зрения землян – Олимпиада. С точки зрения «центаврианцев» – турнир. Ведь свет от Земли до Альфы Центавра будет идти четыре года. Двигаясь быстрее света, вы смогли бы побывать на Олимпиаде и вылететь на турнир, а затем вновь вернуться на Землю… до начала Олимпиады. Естественно, в теории – если найти способ перемещения быстрее скорости света.

Двигаться быстрее скорости света, исходя из теории относительности, как известно, невозможно. По мере приближения к «световому барьеру» для разгона объекта требуется все больше и больше энергии. В один прекрасный момент – при теоретическом достижении скорости света – ее понадобилось бы бесконечное количество. Кроме того, и тело, которое достигло бы такой скорости, должно приобрести бесконечную массу.

Кротовые норы

Вот тут-то и возможен обходной маневр. Он заключается в потенциальной возможности деформировать пространство-время. Например, так, чтобы открылся короткий путь от Олимпиады к шахматному турниру. Вы не будете двигаться быстрее скорости света – но в пространстве переместитесь быстрее.

В 1935 году Альберт Эйнштейн и Натан Розен написали работу, в которой доказывали, что ОТО допус­кает существование таких пространственно-временных мостов, смычек – «кротовых нор».
Мосты Эйнштейна-Розена, так называемые «кротовые норы»

Поддержание целостнос­ти кротовой норы требует огромной энергии, и теория предсказывает, что они не могут существовать достаточно долго, чтобы через них мог пройти космический корабль или другой макроскопический объект. Такой мост может «схлопнуться», и корабль пропадет где-то в сингулярности.

Правда, ученые допускают мысль, что технически развитая цивилизация могла бы держать подобную нору открытой и нужное время. Но как этого можно добиться, вопрос пока совершенно неясный.

Здесь стоит сказать, что вся материя, к которой мы привыкли, обладает положительной плотностью энергии, что придает пространству-времени положительную кривизну, напоминающую сферу. А для деформации пространства-времени, которая позволила бы нам путешествовать в прошлое, нужна материя с отрицательной кривизной – т.е., с отрицательной плотностью энергии. Квантовая механика, как известно, существование такой отрицательной плотности энергии допускает (при условии, если эта «отрицательность» компенсируется «положительностью» в других областях), и допускает теоретическую возможность деформировать пространство-время.

Представить такое непрос­то. Чтобы сделать это, астрофизики часто приводят пример с холмом. Если вы копаете большую яму и выбрасываете землю из нее на край ямы, в конце концов у вас получится не только яма, но и холм. В этом случае холм и будет метафорой этой положительной энергии, а яма – отрицательной.

Черные дыры и не только

Ученые осторожно предполагают, что своеобразными аналогами кротовых нор, возможно, могут оказаться черные дыры. Дело в том, что бо΄льшая часть пространства-времени почти плоская. Оно сильно деформировано только в черных дырах. Черная дыра настолько искажает пространство-время вокруг себя, что образует некую «воронку», «дыру» конической формы.

Гравитация в ближайших окрестностях черной дыры настолько огромна, что пространство-время в ней, по сути, перестает существовать, либо искажается настолько, что время практически останавливается. Кроме того, некоторые черные дыры вращаются на околосветовой скорости. В результате пространство-время «сворачивается» в дыре практически в «трубку». Может быть, проникнув в черную дыру, мы могли бы пройти через ее узкий тоннель и оказаться… в прошлом, или, например, в другой Вселенной?

Самый знаменитый физик-теоретик современности – Стивен Хокинг – уверен, что это невозможно. Даже если космическому кораблю каким-то невероятным способом (преодолев целым и невредимым действие огромной гравитации) удастся попасть в самый центр черной дыры, он окажется в сингулярности и попросту перестанет сущес­твовать.

Однако многие другие ученые считают, что, попав в черную дыру, при определенных условиях можно-таки уцелеть, и даже ищут способы это сделать. Конечно, это выглядит чудачеством. Но истории науки известно немало примеров, когда такие чудаки изобретали самолет или отправлялись на Луну.
Черная дыра в созвездии Единорога и ее спутница B(e)-звезда в представлении художника

Профессор астрофизики из Принстонского университета Ричард Готт (Richard Gott) – энтузиаст путешествий во времени. Он создает свой теоретический проект машины времени и даже утверждает, что нашел решение для путешествий в прошлое. Вслед за некоторыми астрофизиками, Готт считает, что естественная машина времени – это центр быстро вращающейся черной дыры. Но он тоже понимает сколь ненадежным может оказаться такой «транспорт».

Источник