Можно ли путешествовать во времени: что современная физика говорит о будущем и прошлом

Путешествия во времени давно стали популярной темой научной фантастики. Но способны ли люди в действительности перемещаться между разными эпохами — отправиться в будущее на сотни лет или вернуться в прошлое, чтобы изменить ход событий? Современная физика допускает некоторые варианты таких путешествий, однако между теоретическими расчетами и реальными технологиями остается огромная пропасть.

Как пишет Futura, путешествие в будущее с точки зрения физики возможно, а вот возможность вернуться в прошлое остается недоказанной. При этом ученые до сих пор не имеют окончательного ответа на вопрос, что такое время и каковы все законы, управляющие им.

Основой для понимания этих процессов служат теории относительности Альберта Эйнштейна. Они показывают, что время не является абсолютно постоянной величиной: скорость его течения зависит от движения наблюдателя и силы гравитации. Это означает, что два человека могут переживать одинаковый промежуток времени по-разному.

Астрофизик из Йоркского университета Эмма Осборн отмечает, что подобные эффекты давно вышли за пределы фантастических сюжетов и имеют реальные физические последствия.

Как можно отправиться в будущее

Согласно специальной теории относительности, чем ближе скорость движения объекта к скорости света, тем медленнее для него проходит время относительно неподвижного наблюдателя. Этот эффект лежит в основе известного парадокса близнецов.

Представим, что один из двух близнецов отправляется в космическое путешествие на скорости, близкой к скорости света, а другой остается на Земле. После возвращения путешественник окажется моложе своего брата: за время его полета на Земле пройдет больше времени, чем для него самого.

Квантовый физик Оксфордского университета Влатко Ведрал объясняет, что такой эффект следует из законов физики. В определенной степени его можно наблюдать и при гораздо меньших скоростях. Например, астронавты Скотт и Марк Келли, которые провели время на Земле и в космосе соответственно, испытали небольшую разницу в возрасте. Однако она была несопоставима с тем эффектом, который возник бы при движении почти со скоростью света.

На течение времени влияет и гравитация. Чем сильнее гравитационное поле, тем медленнее идут часы относительно часов в более слабом поле. Поэтому время рядом с черной дырой могло бы течь значительно медленнее, чем далеко от нее.

Подобные различия учитывают и в повседневных технологиях. Например, спутниковые навигационные системы требуют поправок, связанных с теорией относительности. Без них точность определения местоположения постепенно ухудшалась бы.

Таким образом, для перемещения в будущее не обязательно создавать специальную машину. Теоретически достаточно двигаться с очень высокой скоростью или находиться в области сильной гравитации. При этом путешественник может прожить относительно короткий промежуток времени, пока за пределами его системы отсчета пройдут годы или даже десятилетия.

Почему возвращение в прошлое остается проблемой

С путешествиями в прошлое все гораздо сложнее. Физик-теоретик Университета Брока в Канаде Барак Шошани подчеркивает, что существующих знаний и теорий пока недостаточно, чтобы утверждать, возможно ли такое перемещение.

Один из рассматриваемых вариантов — так называемые замкнутые времениподобные кривые. Это гипотетические траектории в пространстве-времени, которые возвращают объект в собственное прошлое. Математик Курт Гедель описал подобную возможность в 1949 году.

Однако математическая модель еще не означает, что подобные траектории существуют в реальной Вселенной. По словам Влатко Ведрала, никаких наблюдательных данных, подтверждающих их существование, пока нет.

Теоретический космолог из Института периметра Кэти Мак также обращает внимание на сложность подобных сценариев: ученые пытаются найти способы искривить пространство-время так, чтобы путешествие в прошлое стало возможным, но пока не располагают подтвержденным механизмом, который позволил бы это осуществить.

Еще одну гипотезу в 1991 году предложил физик Ричард Готт. Она предполагает использование космических струн — гипотетических объектов, которые могли бы обладать необычными свойствами и влиять на структуру пространства-времени. Определенные конфигурации таких струн математически допускают появление замкнутых временных траекторий.

Проблема заключается в том, что космические струны до сих пор не обнаружены. Кроме того, нет доказательств, что они могли бы располагаться и двигаться таким образом, чтобы обеспечить путешествие в прошлое.

Могут ли кротовые норы стать машиной времени

Еще одна гипотеза связана с кротовыми норами — предполагаемыми туннелями, соединяющими разные области пространства-времени. В теории они могли бы позволить перемещаться между удаленными точками значительно быстрее, чем при обычном движении через пространство.

Общая теория относительности допускает математические решения, описывающие кротовые норы, отмечает Влатко Ведрал. Но это не доказывает, что такие структуры действительно существуют.

По словам Эммы Осборн, между математической возможностью и физической реализуемостью остается принципиальная разница. Предполагается, что кротовые норы могут быть крайне нестабильными, быстро разрушаться и требовать условий, которые человечество пока не умеет создавать.

Некоторые модели также предполагают, что такие объекты могли бы иметь микроскопические размеры. В таком случае через них не смогли бы пройти ни человек, ни даже отдельные микроорганизмы.

Может ли квантовая механика изменить представление о времени

Дополнительные вопросы возникают в квантовой механике — области физики, изучающей поведение частиц на микроскопическом уровне. Одно из необычных явлений здесь — квантовая нелокальность, при которой результаты измерений связанных частиц оказываются коррелированными даже на больших расстояниях.

Квантовая нелокальность подтверждена экспериментально, однако она не позволяет передавать полезную информацию быстрее света. Поэтому считать ее доказательством возможности путешествий во времени нельзя.

Некоторые ученые рассматривают концепцию ретропричинности — гипотезу, согласно которой будущие измерения могут участвовать в описании событий прошлого. Среди исследователей, обсуждающих подобные идеи, — философ Эмили Адлам.

Но даже если ретропричинность окажется полезной для объяснения отдельных квантовых явлений, это не означает, что человек сможет вернуться в прошлое или отправить себе сообщение из будущего. Квантовые корреляции и полноценное путешествие во времени — разные вещи.

Что ученые знают сегодня

Современная физика позволяет уверенно говорить о том, что время может течь с разной скоростью для разных наблюдателей. Этот эффект подтвержден экспериментами и учитывается в технологиях. Поэтому путешествие в будущее в физическом смысле возможно, хотя доступные человеку способы пока не позволяют перемещаться на десятилетия или столетия вперед за короткий субъективный промежуток времени.

Доказательств возможности путешествий в прошлое нет. Замкнутые временные кривые, космические струны и кротовые норы остаются теоретическими концепциями, а квантовая механика не дает готового способа обойти ограничения.

При этом фундаментальная проблема заключается в том, что общая теория относительности и квантовая механика пока не объединены в единую завершенную теорию. Как отмечает Барак Шошани, до появления такого понимания ученые не могут делать окончательные выводы обо всех возможностях пространства и времени.

Поэтому машина времени, которая позволила бы человеку свободно посещать прошлое и менять ход истории, пока остается фантастикой. Но исследования продолжаются, и окончательный ответ на вопрос о природе времени еще не найден.

Напомним, на старом фото 1940‑х заметили «путешественника во времени»