Ученые подозревают, что Хокинг вряд ли ошибался, когда думал о возможности путешествий во времени
Если кто-то подаст заявку на выделение гранта на исследование путешествий во времени, ему откажут немедленно, - писал физик Стивен Хокинг в своей книге "Краткие ответы на большие вопросы". И он был прав. Но он также вряд ли ошибался, когда утверждал, что вопрос о возможности таких перемещений очень серьезный. И он требует научного подхода.
Хокинг отмечал, что наше сегодняшнее понимание вещей не может исключить такой вероятности. Поэтому, кажется, он был довольно оптимистично настроен.
В какой же мы ситуации сегодня? Если человечество сейчас не способно построить машину времени, то сможет ли оно это сделать хоть когда-нибудь в будущем?
Об этом на страницах Newsweek пишет исследователь группы космологии в Школе физики и астрономии Университета Ноттингема Питер Миллингтон.
Он предлагает начать с ежедневного опыта каждого. Сегодня люди относятся к возможности позвонить друзьям и родственникам, где бы они не были в мире, чтобы спросить, что они делают "сейчас", как норме. Но на самом деле это то, чего мы никогда не может узнать. Потому что хоть сигналы и изображения передаются очень быстро, на их перемещение к тому, кто спрашивает, все равно нужно время.
Наша неспособность достичь информации о "сейчас" для людей в далеких краях лежит в сердце теории времени и пространства Альберта Эйнштейна. Эйнштейн утверждал, что время и пространство - это части одного и того же - временного пространства. И люди должны думать о расстоянии во времени так же, как и расстоянии в пространстве.
На первый взгляд это звучит странно. Но на вопрос, далеко ли от Бирмингема до Лондона, люди радостно отвечают: "Два с половиной часа". Говоря так, они подразумевают, что за такое время можно преодолеть всю дистанцию при скорости 80 километров в час. Математически такой ответ абсолютно равен утверждению, что от Бирмингема до Лондона 200 километров.
Физики Брайан Кокс и Джефф Форшоу писали в своей книге "Почему E=mc2?", что время и расстояние "можно заменить чем-то, что имеет значение скорости". Эйнштейновский интеллектуальный скачок предполагал, что курс обмена между временем и расстоянием во временном пространстве универсальный.
И это скорость света. Она в свою очередь быстрее, чем любой сигнал, что ограничивает нашу способность узнать, что происходит прямо сейчас в другой точке вселенной. Это приводит нас к понятию о "причинности" - закону о том, что любой эффект наступает строго после причины. И это серьезный теоретический аргумент против тех, кто верит в путешествия во времени. Собственно, вернуться во время до своего рождения равно тому, чтобы поставить следствие раньше причины.
Если считать, что скорость света универсальна, ее значение должно быть везде одинаковое: 299792458 метров в секунду. И не важно, как быстро мы сами при этом движемся. Эйнштейн понял, что следствие абсолютности скорости света в том, что пространство и время сами по себе не могут такими быть. И оказалось, что движущиеся часы щелкают медленнее, чем те, которые стоят на месте. Поэтому теоретически, если астронавты будут лететь на космическом корабле с необычайной скоростью, а затем вернутся на Землю, для них пройдет меньше времени, чем для тех, кто остался на планете.
Для всех, кто не был на корабле, жизнь астронавтов протекает в замедленном режиме. Следовательно если достичь скорости света, начнет ли время двигаться в обратном направлении, как показывает научная фантастика? К сожалению, понадобится бесконечная энергия для "разгона" человека до скорости света, которой просто нет. Но если бы и была, время бы не начало двигаться назад.
Зато понятия движения "вперед" и "назад" просто исчезли бы. Закон причинности был бы нарушен. И вся концепция причины и следствия потеряла бы значение. Но Эйнштейн также допустил, что сила тяготения является следствием того, как масса деформирует время и пространство. Чем большую массу мы размещаем в пространстве, тем больше деформируется пространство, а часы вблизи щелкают медленнее. Если масса достигает гигантских размеров, а пространство настолько сжимается, что даже свет не может вырваться из гравитационных сил, формируется черная дыра.
И если приблизиться к горизонту событий черной дыры, щелчок часов становится бесконечно медленным по сравнению с теми, которые стоят где-то далеко.
Можем ли мы сжать пространство в достаточной степени, чтобы приблизить его к самому себе и перескочить в прошлое? Ответ: возможно. И искривление, которое нам в таком случае требуется, называется "проходной червоточиной". Но нужно также создать регион отрицательной плотности энергии, чтобы стабилизировать ее. И классическая физика XIX века исключает такую возможность. Но современная квантовая механика допускает. Согласно ей, пустое пространство на самом деле не пустое. Оно наполнено парами частиц, которые возникают и исчезают в реальности.
Если человечество смогло бы создать регион с меньшим количеством таких пар частиц, чем где-либо, тогда такой регион будет иметь отрицательную плотность энергии. Однако, поиск последовательной теории, объединяющей квантовую механику с эйнштейновской теорией гравитации остается одним из крупнейших вызовов для теоретической физики.
Одна из кандидатов на такую роль - это так называемая "теория струн" или М-теория. Она предусматривает, что во временном пространстве есть 11 измерений: одна - это время, три - это пространство, в котором мы передвигаемся, и еще семь искривленные и настолько мелкие, что остаются незаметными.
Можем ли мы использовать эти дополнительные пространственные измерения для того, чтобы "срезать" во времени и пространстве? Хокинг надеялся, что сможем.
