Подорож у часі можлива: як це допускає фізика Ейнштейна

Хоча ідея про те, щоб повернутися в минуле і щось там змінити, є дуже привабливою, все ж такі події найчастіше трапляються у фанатичних книжках і фільмах. Але в загальній теорії відносності Ейнштейна є важлива фізична основа, яка робить подорож у часі реальною. Хоча для цього потрібна величезна кількість енергії, подорожі в часі виключати не можна, пише Big Tnink.

У Фокус. Технології з'явився свій Telegram-канал. Підписуйтесь, щоб не пропускати найсвіжіші та найзахопливіші новини зі світу науки!

Чому подорож у часі можлива?

Для більшості людей ідея про переміщення в часі в минуле, щоб виправити якісь помилки, належить до галузі фантастики, оскільки закони фізики говорять: ми можемо переміщатися в часі тільки вперед протягом нашого життя. Але завдяки деяким дуже цікавим властивостям простору і часу в загальній теорії відносності Ейнштейна відомо, що подорож назад у часі все-таки фізично можлива.

На думку Ейнштейна, простір і час не є окремими сутностями, а, скоріше, сплетені в нерозривну тканину, тобто простір-час. Існує величина, просторово-часовий інтервал, яка представляє ваш спільний рух у просторі та часі. Простіше кажучи, якщо ви перебуваєте в стані спокою, і положення в просторі не змінюється, то ви рухаєтеся вперед у часі з максимально допустимою швидкістю. Ця швидкість становить одна секунда на секунду. Якщо ви перебуваєте в русі і ваше положення в просторі змінюється з часом, то ви рухаєтеся в часі з меншою швидкістю, оскільки об'єкти, які перебувають у відносному русі, зазнають явища уповільнення часу.

Що швидше ви рухаєтеся в просторі, то повільніше ви рухаєтеся в часі, аж до абсолютної межі швидкості переміщення, тобто швидкості світла. У міру того, як ви наближаєтеся до цієї межі, ваш рух у просторі стає все швидшим і швидшим, а ваш рух у часі стає все повільнішим і повільнішим. Якби ви дійсно могли досягти швидкості світла, що неможливо для об'єкта, який має масу, ви б виявили, що час для вас зупинився і взагалі не тече під час подорожі. Теоретично, якби ви могли рухатися швидше за швидкість світла, ви б справді відчули, що час тече назад.

Червоточини або кротові нори

Але, на думку Ейнштейна, рух швидше за швидкість світла не є єдиним способом подорожувати назад у часі. Хоча рух будь-яких об'єктів через тканину простору-часу обмежений швидкістю світла, сам простір-час не обов'язково має бути плоским і незмінним. Згідно із загальною теорією відносності Ейнштейна, простір може еволюціонувати і викривлятися, розширюватися або стискатися, або навіть створювати і підтримувати зв'язок між двома різними точками всередині нього.

Ця ідея про зв'язок між двома непов'язаними між собою точками простору відома як червоточина або кротова нора. Існують припущення, що чорні діри, якщо в них потрапити, насправді з іншого боку з'єднуються з іншою областю простору-часу. Якщо замість позитивної густини енергії, як у стандартних чорних дір, ця з'єднана область має негативну густину енергії, вона стане білою дірою, а це означає, що можна здійснити подорож у просторі-часі від одного кінця до іншого. Існування білих дір допускають рішення загальної теорії відносності, і вони є всього лише оберненим у часі рішенням чорної діри.

З іншого боку, відомо, що у Всесвіті існують крихітні квантові коливання, які відбуваються по всій тканині простору-часу. Ці коливання енергії можуть відбуватися однаково як у позитивному, так і в негативному напрямі й часто можуть виникати в дуже безпосередній близькості одне від одного.

Теоретично, дуже сильні позитивні коливання енергії створять викривлення простору в один спосіб, у той час як сильні негативні коливання енергії будуть викривляти простір абсолютно протилежним чином. Якщо з'єднати ці дві області позитивної та негативної кривизни разом, то можна отримати квантову червоточину. І через неї можна здійснювати переміщення з одного місця простору-часу і в інше. Але в цьому ж випадку можна переміститися і в часі.

Як вирушити назад у минуле?

Якщо припустити, що існують подібні кротові нори, кінці яких підтримують стабільний зв'язок, то це підходить для миттєвого переміщення в космосі. А використовуючи закони спеціальної теорії відносності Ейнштейна можна переміщатися і назад у часі.

Щоразу, коли ви подорожуєте зі швидкістю, близькою до швидкості світла, ви відчуваєте явище, відоме як уповільнення часу. Ваш рух у просторі і ваш рух у часі пов'язані швидкістю світла.

Наприклад, ви вирішили вирушити на космічному кораблі до зірки на відстані 40 світлових років від нас. При цьому швидкість корабля становить 99,9% швидкості світла. Таким чином подорож займе приблизно 6 місяців для людини на космічному кораблі і ще 6 місяців займе повернення назад. Але через уповільнення часу ви постарієте лише на 1 рік, але на Землі пройде цілий 81 рік. Це стандартний фізичний спосіб подорожі в часі. Але якщо створити червоточину, то все буде по-іншому.

Один кінець кротової нори буде майже нерухомим і знаходитиметься біля Землі, тоді як інший кінець вирушив у подорож зі швидкістю, близькою до швидкості світла. Оскільки два кінці червоточини залишаються пов'язаними в просторі та часі, можна увійти в кінець червоточини, що швидко рухається, після того, як її переміщували з релятивістською швидкістю протягом шести місяців на відстань у 40 світлових років.

Після цього ви знову повернетеся на Землю. Але на Землі мине не 81 рік і не 40,5 років, натомість мине всього 6 місяців. У теорії відносності сам час відносний. Наше поняття "року" не однакове для всіх, особливо якщо вони рухаються в часі та просторі з різною швидкістю.

Тепер уявіть, що 40 років тому, хтось створив пару таких заплутаних червоточин і вже відправив один кінець червоточини в подорож. Якби ви змогли увійти в один кінець цієї червоточини у 2024 році, ви б опинилися в іншому кінці у 1984 році.

У Всесвіті стає можливим дуже багато незвичайних речей, якщо від'ємна маса й енергія реально існує. У рамках як спеціальної, так і загальної теорії відносності подорож у часі може виявитися важкоздійсненним заняттям, але нічого не забороняє такої можливості.

Як уже писав Фокус, телескоп Хаббл працює в новому режимі, після аварії він зробив знімок незвичайної галактики.