Физик-теоретик Бен Типпет из Университета Британской Колумбии вместе с астрофизиком Университета Мэриленда Дэвидомом Цзаном создали, по их словам, работающую математическую модель «машины времени», использующую принцип искривления пространства-времени Вселенной. Исследование и выводы ученых были опубликованы в журнале Classical and Quantum Gravity.
Ученые на основании общей теории относительности вывели математическую модель, которую они назвали TARDIS или Traversable Acausal Retrograde Domain in Space-time («Проходимые аказуальные ретроградные зоны в пространстве-времени»). Но не спешите радоваться возможности посетить в прошлом вашу давно почившую бабушку, отмечают ученые. Есть проблема, которая не позволяет проверить верность их математической модели, но об этом позже.
«Люди думают о путешествиях во времени как о фантастике. На самом деле, мы считаем это невозможным только потому, что мы еще не пытались это сделать на самом деле», — говорит физик-теоретик и математик Бен Типпет.
«Однако машина времени возможна, по крайней мере математически», — добавляет ученый.
В основе модели ученых лежит идея о наличии четвертого измерения Вселенной, которым является время. В свою очередь это позволяет предположить существование пространственно-временного континуума, в котором различные направления пространства и времени соединены тканью Вселенной.
Теория относительности Эйнштейна связывает гравитационные эффекты Вселенной с искривлением пространства-времени, феноменом, стоящим за эллиптическими орбитами планет и звезд. При наличии «плоского» или не искривленного пространства-времени, планеты двигались бы по прямой. Однако теория относительности говорит, что геометрия пространства-времени становится искривленной в присутствии очень массивных объектов, заставляя их крутиться вокруг звезд.
Типпет и Цанг считают, что изогнутым во Вселенной может быть не только пространство. Под действием объектом с большой массой изогнутым может быть и время. В качестве примера они приводят пространство около черных дыр.
«Ход движения времени внутри пространства-времени тоже может быть изогнутым. В качестве примера можно привести черные дыры. Чем сильнее мы к ним приближаемся, тем медленнее для нас начинает течь время», — говорит Типпет.
«Моя модель машины времени использует искривленное пространство-время, чтобы время для пассажиров стало кругом, а не прямой. И движение по этому кругу может отправить нас во времени назад».
Для проверки гипотезы ученые предлагают создать нечто вроде пузыря, который сможет нести всех, кто в нем будет находиться через время и пространство по изогнутой траектории. Если этот пузырь будет двигаться со скоростью выше, чем скорость света (по мнению ученых, это тоже математически возможно), то это позволит всем, кто будет находиться в пузыре, переместиться назад во времени.
Идея становится более понятной, если взглянуть на схему, предложенную Типпетом. В ней два действующих лица: один находится внутри пузыря/машины времени (человек А), другой — внешний наблюдатель, находящийся за пределами пузыря (человек B).
Стрела времени, которое в обычных условиях (то есть в нашей Вселенной) всегда движется вперед, в представленной схеме заставляет прошлое становиться настоящим (указана черными стрелками). По словам ученого, каждый из этих людей будет по-разному ощущать движение времени:
«Внутри пузыря объект А увидит, что события B периодически меняются, а затем реверсируются. Находящийся снаружи пузыря наблюдатель B увидит, что две версии A выходят из одного и того же местоположения: часовая стрелка поворачивается вправо, а другая — влево».
Другими словами, внешний наблюдатель увидит две версии объектов внутри машины времени: одна версия будет развиваться вперед во времени, другая — назад.
Звучит все, конечно, очень интересно, однако Типпет и Цзан говорят, мы не достигли такого уровня технологий, чтобы эту гипотезу можно было проверить на практике. У нас просто нет подходящих для строительства такой машины времени материалов.
«Хотя с математической точки зрения это может сработать, построить такую машину для перемещения внутри пространства-времени мы не можем, поскольку не обладаем нужными для этого материалами. А материалы здесь потребуются экзотические. Они позволят искривить пространство-время. К сожалению, наука пока еще не изобрела ничего подобного», — говорит Типпет.
Идея Типпета и Цзана перекликается с еще одной идеей машины времени, так называемым пузырем Алькубьерре, в основе которого тоже должны использоваться экзотические материалы для перемещения в пространстве и времени. Только в этом случае речь идет не о круговом движении в поле пространства-времени, а о движении путем сжатия пространства перед собой и расширения его позади.
* * *
Ранее:Физики из Квинслендского университета в Австралии поставили перед собой задачу
смоделировать компьютерный эксперимент, который докажет возможность путешествий во времени на квантовом уровне, предсказанную еще в 1991 году.
Им удалось смоделировать поведение отдельного фотона, который проходит через кротовую нору в пространстве-времени в прошлое и входит во взаимодействие с самим собой.
Такая траектория частицы называется замкнутой времениподобной кривой – фотон возвращается в исходную пространственно-временную точку, т.е. его мировая линия становится замкнутой.
Исследователи рассмотрели два сценария. В первом из них частица проходит через кротовину, возвращаясь в свое прошлое, и взаимодействует сама с собой. Во втором же сценарии фотон, навечно заключенный в замкнутую времениподобную кривую, взаимодействует с другой, обычной частицей.
По мнению ученых, их работа внесет важный вклад в объединение двух великих физических теорий, которые до сих пор имели между собой мало что общего: общую теорию относительности (ОТО) Эйнштейна и квантовую механику.
Теория Эйнштейна описывает мир звезд и галактик, в то время как квантовая механика исследует, в основном, свойства элементарных частиц, атомов и молекул.
– Мартин Рингбауэр, Квинслендский университет
ОТО Эйнштейна допускает возможность путешествия объекта назад во времени, который попадает при этом в замкнутую времениподобную кривую. Однако такая возможность способна вызвать ряд парадоксов: путешественник во времени может, например, помешать встретиться своим родителям, а это сделает невозможным его собственное появление на свет.
В 1991 году впервые было выдвинуто предположение, что путешествие во времени в квантовом мире может исключить подобные парадоксы, поскольку свойства квантовых частиц точно не определены, согласно принципу неопределенности Гейзенберга.
В компьютерном эксперименте австралийских ученых впервые было изучено поведение квантовых частиц в подобном сценарии. При этом были выявлены новые интересные эффекты, появление которых невозможно в стандартной квантовой механике.
Например, оказалось, что возможно точно выделить различные состояния квантовой системы, что совершенно исключено, если оставаться в рамках квантовой теории.
