Физика путешествий во времени
Путешествие во времени.
Человеку всегда хотелось знать о том, что ждет его впереди, и можно ли заглянуть в прошлое. Над проблемой путешествий во времени люди размышляют уже более ста лет. За это время нам стало известно гораздо больше о природе времени. И хотя работающую модель машины времени пока еще никто не видел, споры о возможности ее создания среди ученых не утихают. На свет уже родилось значительное количество смелых теорий путешествия во времени, и работа в этом направлении активно продолжается.
Рождение идеи
Идея путешествия во времени появилась впервые в двух литературных произведениях, вышедших в конце девятнадцатого века. Первое из них мало кто знает. Это новелла Эдварда П. Митчелла "Часы, которые шли назад", напечатанная в 1881 году в нью-йоркском журнале Sun. Ее довольно быстро забыли и вспомнили только в 1973 году, когда Сэм Московиц перепечатал ее в своей антологии произведений Митчелла "Хрустальный человек". А фантастическое произведение Герберта Уэллса "Машина времени", вышедшее несколькими годами позже, стало всемирно известным.
Уэллс не только увлекательно описал путешествия своего героя по разным эпохам, но и предложил разумный взгляд на природу времени, использованный позже учеными. Объясняя принцип работы своего изобретения, Путешественник во Времени Уэллса говорит: "каждое реальное тело должно обладать четырьмя измерениями: оно должно иметь длину, ширину, высоту и продолжительность существования. Но вследствие прирожденной ограниченности нашего ума мы не замечаем этого факта. И все же существуют четыре измерения, из которых три мы называем пространственными, а четвертое - временным. Правда, существует тенденция противопоставить три первых измерения последнему, но только потому, что наше сознание от начала нашей жизни и до ее конца движется рывками лишь в одном-единственном направлении этого последнего измерения."
Физика путешествий во времени
Среди ученых открытие возможности путешествия во времени принадлежит, несомненно, Эйнштейну. В начале XX-го века он создал специальную теорию относительности (СТО), которая перевернула научные представления о пространстве и времени. СТО утверждает, что для двух предметов, движущихся друг относительно друга с достаточно большой, но постоянной скоростью, время течет по-разному. Эта теория существует уже около ста лет и проверена экспериментально. Однако при первом знакомстве с нею, люди продолжают удивляться, поскольку ее выводы не совсем укладываются в то, что принято считать здравым смыслом.
Несколько вольное применение СТО к ряду задач породило ряд так называемых временных парадоксов. Один из самых известных - это парадокс близнецов. Один из братьев отправляется на звездолете на ближайшую к нам звезду Альфа Центавра. Если его корабль летит со скоростью 4/5 скорости света, то он якобы вернется домой на 4 года моложе своего брата, оставшегося на Земле. Однако при расчетах этой задачи не учитывается, что близнец, чтобы улететь с Земли, должен сначала нажать на газ (или аналогичную кнопку в звездолете), а чтобы не пролететь мимо Земли на обратном пути - нажать на тормоз. При разгоне и торможении звездолет будет двигаться с ускорением, а СТО не дает ответа на вопрос, что при этом будет происходить со временем.
Может быть поэтому, а может быть и нет, но Эйнштейн не успокоился и создал еще одну теорию - общую теорию относительности (ОТО). В ней пространство и время могут искривляться под действием больших масс и на больших расстояниях.
Знаменитый математик Курт Гедель в 1949 году открыл новое решение эйнштейновых уравнений тяготения, в котором Вселенная вращается как целое, причем с такой скоростью, что центробежная сила компенсирует силу тяготения. Теория Геделя предсказывает, что в такой вселенной могут возникнуть замкнутые пути, двигаясь по которым путешественник может перейти в будущее, описать петлю и вернуться в собственное время в той же точке, откуда начал путь. Но, к сожалению, такая, как ее называют, замкнутая времяподобная петля не может быть меньше определенной "критической длины", которая, по тем же расчетам составляет около 100 миллиардов световых лет.
Другой вариант путешествия во времени открыл новозеландский физик Рой Керр. Он построил теоретическую модель необычной черной дыры в виде кольца. Если в обычной черной дыре любой попавший в нее объект будет раздавлен огромной силой тяготения, то модель Керра допускает даже прохождение космического корабля сквозь кольцо в его центре. Внутри кольца дыры находится то, что очень трудно себе представить - "отрицательное пространство-время". Согласно решению Керра, если космический корабль пройдет в эту область и сделает тем несколько оборотов вокруг оси вращения дыры, то обратно он сможет вернуться раньше, чем попал в дыру. Однако, черные дыры до сих пор не обнаружены, поэтому модель Керра пока остается чистой теорией.
Еще один, основанный на эйнштейновской теории, способ путешествия во времени предложил в 80-х годах прошлого века американский физик Кип Торн. Он предположил существование своебразных нор-тоннеллей в пространстве-времени, которые при определенных условиях способны возникать между отдалёнными объектами. В своих расчетах Торн показал, что такой туннель может стать своеобразной "машиной времени", поскольку в некоторых случаях для внешнего наблюдателя объект переходит через туннель за отрицательное время. Сейчас Торн вместе с группой учеников продолжает эти исследования, пытаясь найти способ, как лучше обеспечить устойчивость туннелей и безопасность их прохождения.
Одной из последних разработок в физике путешествий во времени является теория космических струн. Астрофизик Дж. Ричард Готт в 1991 году высказал предложение о возможности путешествия в прошлое с помощью этих экзотических объектов. Космические струны - это длинные, тонкие объекты, которые, по мнению космологов, могли появиться на самых ранних периодах образования Вселенной. Они имеют бесконечную длину, а их ширина порядка размеров атома. Плотность их столь велика, что масса нескольких километров одной струны сравнима с массой Земли. Готт обнаружил, что если две расположенные параллельно космические струны, будут двигаться друг относительно друга со скоростью, близкой к световой, то они создадут пространственно-временной коридор, которым сможет воспользоваться путешественник во времени. Сделав на космическом корабле правильно рассчитанный оборот вокруг этой пары струн, путешественник сможет вернуться в исходную точку раньше времени своего отправления.