Научные возможности путешествий во времени

Истории о путешествии в прошлое и будущее давно захватили наше воображение, но вопрос о том, стоит ли время Путешествие возможно - тернистый, который понимает, что имеют в виду физики, когда используют слово "время."

Современная физика учит нас, что время является одним из самых загадочных аспектов нашей вселенной, хотя поначалу оно может показаться простым. Эйнштейн произвел революцию в нашем понимании концепции, но даже с этим пересмотренным пониманием некоторые ученые все еще размышляют над вопросом, действительно ливремя действительно существует или это просто «упорно стойкие иллюзии» (как Эйнштейн однажды назвал его). Как бы то ни было, физики (и писатели-фантасты) нашли несколько интересных способов манипулировать им, чтобы рассмотреть возможность его обхода неортодоксальными способами.

Хотя упоминается в H.G. Wells ' Машина времени (1895), настоящая наука о путешествиях во времени возникла лишь в двадцатом веке, как побочный эффект Альберт ЭйнштейнТеория общая теория относительности

Одним из удивительных последствий относительности является то, что движение может привести к разнице в времени, процесс, известный как замедление времени. Это наиболее ярко проявляется в классическом Парадокс близнецов. В этом методе «путешествия во времени» вы можете двигаться в будущее быстрее, чем обычно, но на самом деле пути назад нет. (Есть небольшое исключение, но об этом позже в статье.)

В 1937 году шотландский физик В. J. ван Стокум впервые применил общую теорию относительности таким образом, чтобы открыть двери для путешествий во времени. Применяя уравнение общей теории относительности к ситуации с бесконечно длинным, чрезвычайно плотным вращающимся цилиндром (вроде бесконечного полюса для парикмахерской). Вращение такого массивного объекта фактически создает явление, известное как «перетаскивание кадра», которое заключается в том, что оно фактически увлекает за собой пространство-время. Ван Стокум обнаружил, что в этой ситуации вы можете создать путь в 4-мерном пространстве-времени, который начинается и заканчивается в одной и той же точке - то, что называется замкнутая временная кривая - который является физическим результатом, который позволяет путешествовать во времени. Вы можете отправиться на космическом корабле и пройти путь, который возвращает вас к тому же моменту, с которого вы начали.

Несмотря на интригующий результат, это была довольно надуманная ситуация, поэтому не было особой озабоченности по поводу того, что это произойдет. Однако вскоре должна была появиться новая интерпретация, которая была гораздо более противоречивой.

В 1949 году математик Курт Годел - друг Эйнштейна и коллега в Принстоне Университетский институт повышения квалификации - решил заняться ситуацией, когда вся вселенная вращение. В решениях Годеля путешествие во времени было фактически разрешено уравнениями, если вселенная вращалась. Вращающаяся вселенная сама может функционировать как машина времени.

Теперь, если бы Вселенная вращалась, были бы способы обнаружить ее (лучи света погнулись бы, например, если бы вся вселенная вращалась), и до сих пор есть убедительные доказательства того, что нет универсального вращение. Итак, еще раз, путешествия во времени исключены этим конкретным набором результатов. Но дело в том, что вещи во вселенной вращаются, и это снова открывает возможность.

В 1963 году новозеландский математик Рой Керр использовал уравнения поля для анализа вращающегося черная дыра, называется черной дырой Керра, и обнаружил, что результаты позволили пройти через червоточина в черной дыре, пропуская сингулярность в центре, и разглядеть ее на другом конце. Этот сценарий также допускает замкнутые временные кривые, как это понял физик-теоретик Кип Торн спустя годы.

В начале 1980-х годов Карл Саган работал над своим романом 1985 года. контактон обратился к Кипу Торну с вопросом о физике путешествий во времени, который вдохновил Торна изучить концепцию использования черной дыры в качестве средства путешествия во времени. Вместе с физиком Сунг-Вон Кимом Торн понял, что можно (в теории) получить черную дыра с червоточиной, соединяющей ее с другой точкой в ​​пространстве, открытой какой-то негативной формой энергия.

Но то, что у вас есть червоточина, не означает, что у вас есть машина времени. Теперь давайте предположим, что вы могли бы переместить один конец червоточины («подвижный конец»). Вы помещаете подвижный конец на космический корабль, стреляя им в космос почти скорость света. Начинается замедление времени, и время, испытываемое подвижным концом, намного меньше, чем время, испытываемое неподвижным концом. Давайте предположим, что вы перемещаете подвижный конец на 5000 лет в будущее Земли, но подвижный конец только «стареет» на 5 лет. Итак, вы уезжаете в 2010 году, скажем, и прибываете в 7010 году.

Однако, если вы путешествуете через подвижный конец, вы фактически выскочите из фиксированного конца в 2015 году нашей эры (с тех пор, как прошло 5 лет на Земле). Какая? Как это работает?

Ну, дело в том, что два конца червоточины связаны. Независимо от того, насколько далеко они друг от друга, в пространстве-времени они все еще в основном «рядом» друг с другом. Поскольку подвижный конец всего на пять лет старше, чем когда он ушел, его прохождение вернет вас в соответствующую точку на неподвижной червоточине. И если кто-то из Земли 2015 года нашей эры шагнет через неподвижную червоточину, он выйдет в 7010 году нашей эры из подвижной червоточины. (Если кто-то войдет в червоточину в 2012 году нашей эры, они окажутся на космическом корабле где-то в середине поездки и так далее.)

Хотя это наиболее физически обоснованное описание машины времени, все еще существуют проблемы. Никто не знает, существуют ли червоточины или негативная энергия, и как их соединить, если они существуют. Но это (теоретически) возможно.