År 1895 publicerade den engelska science fictionförfattaren Gerber Wells romanen The Time Machine. Det presenterade en originalidé: en dag kommer forskare att skapa en enhet som låter dig resa till det förflutna och framtiden, kanske till och med störa historiens gång. Sedan dess har denna idé spökat många. Och det har redan lett fysiker till en upptäckt som utan överdrift kan kallas sensationell.
ALLT ÄR RELATIVT
De första förutsättningarna för att studera den teoretiska möjligheten till tidsresor dök upp efter att Albert Einstein formulerade bestämmelserna i de speciella och allmänna relativitetsteorierna. Den första av dem hävdade tidens beroende av hastigheten hos ett objekt: ju närmare ljusets hastighet flyter långsammare tid. I det andra - tidens beroende av gravitationen: nära massiva kroppar flyter tiden igen långsammare.
Einsteins teorier revolutionerade uppfattningen. Det visade sig att tidsmaskinen var "konstruerad" av naturen själv! Till exempel, om fartyget påskyndas till nära ljushastigheter, kommer dess besättning att föras bort till en avlägsen framtid. För att illustrera denna effekt används vanligtvis "tvillingparadoxen": en astronaut som återvänder från en flygning till stjärnorna kommer att vara yngre än sin tvillingbror som stannade kvar på jorden.
Men konsekvenserna av den allmänna relativitetsteorin ser mycket mer spektakulär ut. Det visar sig att tidsförloppet kan ändras genom att rymma utrymmet på ungefär samma sätt som tyngdkraften gör. Och om du strävar efter och skapar en speciell rumslig formation, som idag kallas ett "maskhål" (eller "maskhål"), som förbinder avlägsna punkter i rymden, så blir det teoretiskt möjligt att bryta orsakssambandet - och vara vid utgången från "hålet" innan du åkte dit …
Einstein själv förnekade förekomsten av "maskhål", eftersom de enligt hans mening omedelbart skulle "kollapsa". Senare bevisade emellertid den amerikanska fysikern Kip Thorne att det så kallade "exotiska materialet" (teoretiskt material med negativ energitäthet) kan användas för att stabilisera "maskhål", men omöjligheten för dess existens i verkligheten har ännu inte bevisats av någon. Dessutom har de ryska forskarna Arkady Popov, Sergei Sushkov och Sergei Krasnikov visat att "exotiskt ämne" i teorin kan genereras på ett konstgjort sätt.
Kampanjvideo:
Orsaksproblemet
Det visar sig att det inte finns några allvarliga teoretiska hinder för att skapa en tidsmaskin. Och om det kan skapas i teori, kommer förr eller senare definitivt att ta reda på hur man implementerar det i praktiken. Varför hittills har vi inte sett en enda tidsresenär som kom till oss från framtiden? Eller är vår era av lite intresse för dem?
En av hypoteserna som förklarar frånvaron av sådana resenärer är att tidsresor är omöjlig på grund av brott mot orsak och verkan. Den klassiska "mördade farfar" -paradoxen kan citeras som en illustration. Om till exempel en tidsresande, av någon anledning, vill döda sin farfar före befruktningen av sin far och uppfylla hans plan, försvinner han själv och … kommer inte att kunna döda sin farfar. Detsamma kan sägas för all allvarlig inblandning i förtidens angelägenheter: avbrott i kausalitet kommer oundvikligen att förstöra universum. Därför måste naturen införa begränsningar för sådana kränkningar. Samma paradoks för "mördade farfar" kan lösas under förutsättning att något vid något tillfälle går fel med den aggressiva tidsresanden och han inte kommer att kunna genomföra mordplanen.
En annan hypotes framfördes av den berömda astrofysiker Carl Sagan. Han trodde att tidmaskinens skapare var tillräckligt kraftfulla för att spåra orsakssamband, så även om de i hemlighet är bland oss, lyckas de klara sig utan att störa den historiska processen.
HÖGNINGSTIDMASKIN
För att bevisa omöjligt att bygga en tidsmaskin genomförde den amerikanska fysikern Stephen Hawking ett roligt experiment. Han placerade en reklam i tidningarna och uppmanade alla framtida nykomlingar att besöka sitt hem på natten till kommande jul. Han fortsatte med antagandet att någon i framtiden definitivt kommer att läsa sin inbjudan och vill besöka med hjälp av en personlig tidsmaskin. Men ingen kom till honom i julen … Vad hindrade honom från att resa genom tiden? Stephen Hawking tror att det finns två möjligheter.
Det första alternativet är pessimistiskt. Tidsmaskinen kommer aldrig att byggas, eller de kommer att bygga den och försöka använda den, vilket resulterar i att en viss global katastrof kommer att inträffa, vilket kommer att stoppa utvecklingen av denna teknik. Och faktiskt: beräkningar visar att för att tränga in i det förflutna enligt det schema som föreslagits av Kip Thorne krävs energier som är jämförbara med energin i hela universum och till och med överskrider den. Det är tydligt att det är osannolikt att civilisationens kraft även i en avlägsen framtid kommer att stiga till de höjder som tillåter kontroll av sådana styrkor.
Det andra alternativet är optimistiskt. Framtidens civilisation kan förändra ett visst lokalt område i universum så att även med användning av minimala energier kommer tidsresor inom detta område att bli verklig. Stephen Hawking kallar en sådan maskin "finit", det vill säga begränsad både i rymden och i tiden. I detta fall kommer de första utlänningarna från framtiden att dyka upp bland oss först efter att Hawkings globala tidsmaskin har byggts och lanserats. Men vi har inte gjort något liknande än. Därför kan du lugna ner och inte prova idag att leta efter utlänningar bland oss.
Lloyd's Time Machine
Den kanske mest överraskande upptäckten gjordes av en annan amerikansk fysiker, Seth Lloyd, som specialiserat sig på kvantberäkning.
Han utledde möjligheten att konstruera en tidsmaskin genom att undersöka slutna tidiga kurvor - världslinjer som leder en materialpartikel till dess utgångspunkt. I ett smart experiment lyckades Seth Lloyd och hans kollegor använda kvantteleportering för att korrigera den stängda kurvan så att fotonets tillstånd inte överfördes i rymden utan i tid.
Först och främst blev en intressant detalj tydlig: det visar sig att kvanttillståndet för en foton som överförts till det förflutna i princip inte kan påverka dess nuvarande tillstånd, det vill säga det naturliga förbudet mot förekomsten av den "mördade farfar" -paradoxen bevisades genom direkt erfarenhet. Experimentets framgång bekräftade att kvanttillstånd, som i själva verket är unik information, kan överföras till det förflutna. Informationstiden är byggd!
I detta fall uppstår emellertid en ny paradox, som kallas "obevisad teorem." Seth Lloyd uttryckte det på detta sätt. Anta att någon läser ett bevis på ett teorem i en lärobok och skickar sedan tillbaka detta bevis till matematikern som skrev läroboken, redan innan själva teoremet dök upp. Matematikern inkluderar beviset i en bok som hans motsvarighet kommer att läsa i framtiden. Fråga: var kom beviset ifrån? Lloyd löser paradoxen på ett fantastiskt sätt: kvantvärlden är utformad på ett sådant sätt att den "innehåller" alla möjliga bevis på teorem, så den som förekommer i läroboken är förutbestämd av framtiden, inte det förflutna.
Hur man överför lagarna i kvantvärlden till utrymmet för stora materiella föremål vet forskare ännu inte. Det finns dock inget särskilt behov av detta. Det viktigaste är att ett sätt har uppfunnits för att övervinna tidens barriär. Och en dag kommer vetenskapen att ta nästa steg - skapa en sändare som kan kommunicera med det förflutna.
Kanske försöker fysiker från framtiden redan kontakta oss och berätta något viktigt. Endast vi har ännu inte lyckats bygga en mottagare som kan avkoda sådana meddelanden. Kommer vi kunna? Framtiden kommer att berätta …
Anton Pervushin