Почему возвращение или путешествие в прошлое невозможно. Физики объяснили, почему путешествия во времени кажутся невозможными (5 фото) Нарушение принципов симметрии

Тема перемещения в давно прошедшее время будоражит умы. Но возможно ли возвращение или ? Представим, что человек все же вернулся в свое недалекое прошлое, зная, что его родители совершили по отношению к нему очень подлый поступок, и он их, оказавшись в прошедшем времени, убил. А кто бы тогда этого человека зачал и родил? Поступок, по лишению жизни родителей их ребенком нарушил бы логику событий и не привел бы к картине настоящего времени. Следовательно, мы получаем чрезвычайно серьезное сомнение о возможности путешествий в прошлое. Нас может разве что утешить частично гипотеза о существовании новой реальности в параллельной Вселенной, а не нашей в соответствии с .

Что же, допускаются гипотезы некоторых ученых- физиков о том, что путешествия во времени может быть и возможны, но если они не изменяют будущее. Ведь даже минимальные изменения могут изменить ход истории, так выглядит краеугольное кредо исследования хаоса, где «небольшая причина оказывает большое влияние».

Обратимся к пожалуй самому мастистому ученому нашего времени Стивену Хокингу в части концепции мироздания. Чтобы избежать парадоксов времени, он предположил, что на самом деле существует закон природы, который вызван «защищать временный порядок», который предотвращает появление замкнутых, подобных времени кривых. В частности при этом ученый восклицает: «Где туристы из будущего, если путешествие во времени возможно?»

Серьезная попытка создать концепцию возможности путешествия во времени появилась в средине XX века после появления теории червоточины, которая схематично проиллюстрирована на рисунке (с сайта myjulia.ru), а также в фильме Dark (Тьма). В этой картине в маленьком городке молодые люди без внятных объяснений пропадают. Однако вскоре становится понятно, что пропавшие молодые люди пробираются сквозь «червоточину» в прошлое, и становятся путешественниками во времени.

Черовоточина- это туннель между временными мирами, и в фильме туннель запрятан в пещеру, а энергию для перемещения черпает из атомной электростанции, которая находится в нижней части скалы. Путешественники во времени оказываются в прошлом буквально за железными дверями, вступают в конфликт со своими предками, а временами даже с …самими собой. Так нарушается логически временная канва событий, которая вызывает большое количество вопросов, подобных изложенным выше.

Одно из их основных утверждений пространственно- временной картины туннелей, основанной на теории относительности, заключается в том, что небесные тела сгибают пространство вокруг них, и все остальные тела, а также свет должны следовать этим пространственным вмятинам. В качестве иллюстрации наше трехмерное пространство сводится к двум измерениям. Вдали от всего — пространство не изогнуто, соответственно двумерное упрощение плоское, как ткань. Если положить шар, который представляет собой небесное тело, на этой ткани, вокруг него будет создана пустота. Так возможно представить изогнутое пространство.

И вот неизвестный публике Людвиг Фламм из Венского университета натолкнул на возможность соединения двух изогнутых пространств с туннелем, далее А. Энштейн с Натаном Розеном заявили о возможности «моста» между двумя пространственными зонами, соединение которых может быть связано с частицами или энергией. Такой мост Эйнштейна-Розена был бы аббревиатурой гипотетического четырехмерного гиперпространства. Наконец, в 1950-х годах американский пионер относительности Джон Арчибальд Уилер узнал, что такой мост может быть возможен, и создал термин «червоточина». Это как для червя проникнуть с одной стороны яблока к другой через прогрызенный туннель. Так у людей возникла идея путешествий к другим звездам: вместо того, чтобы летать тысячами лет к следующей звезде, вы можете быстро добраться к ней через червоточину. Но эта черовоточина гипотетически позволяет путешествовать во времени, так как время в туннеле течет иначе, чем в привычной нам среде существования. На краю туннеля, черной дыры даже время может остановиться.

Но для любого действия нужна энергия. Для перехода через туннель нужен особый вид отрицательного вещества или лучшая отрицательная энергия, открывающая отверстие. Невозможно представить, как возможно сгенерировать отрицательную энергию в такой высокой плотности. В фильме она возникает от аварии на атомной электростанции (в картине допущен казус- действие возвращает путешественников в 1953 год, когда АЭС еще не было).

Но и эти червоточины были бы неустойчивыми, так как они исчезают снова в доли секунды. Как сохранить такой туннель открытым, он был изучен многими физиками-теоретиками без каких-либо ощутимых результатов. «Я сомневаюсь, что физические законы допускают проницаемые червоточины, — говорит физик Торн. Без далеко идущей теории, которая объединяет законы относительности и квантовой физики, которые также играют определенную роль, эта тема, вероятно, продолжит быть спекуляцией.

Так что, возвращение или путешествие в прошлое на деле вряд ли возможны. Во всяком случае в пределах нашего понимания мироздания.

«Разница между прошлым, настоящим и будущим — это иллюзия, хотя и очень упрямая», — утверждал А. Эйнштейн. Этот тезис и стал в некотором смысле девизом фильма, изложение сюжетов из которых использовались нами для понимания возможностей перемещения во времени.

Тем не менее, тема путешествий во времени дает много мысли, и физики уже опубликовали сотни работ о нем. Эйнштейн, вероятно, полностью изгнал бы их в царство фантазии, потому что он твердо верил в необратимый порядок причины и следствия.

Добавьте статью в закладки, чтобы вновь вернуться к ней, нажав кнопки Ctrl+D .Подписку на уведомления о публикации новых статей можно осуществить через форму "Подписаться на этот сайт" в боковой колонке страницы.

Возможность путешествия во времени оптическими методами опровергнута учеными из Гонконга. Впрочем еще остается гипотетическая возможность создания машины времени с помощью областей сверхгравитации, как у черных дыр или « кротовых нор».

Один из гипотетических способов путешествия во времени представляет собой движение со скоростью порядка скорости света, а то и превышающей ее. Несмотря на одно из фундаментальных утверждений теории относительности Эйнштейна, которое заключается в невозможности достигнуть скорости, большей, чем скорость света, за последние десять лет в научной среде развернулась дискуссия, суть которой сводится к тому, что одиночные фотоны могут являться « сверхсветовыми».

Доказательство существования таких фотонов означало бы теоретическую возможность путешествия во времени, так как эти фотоны нарушали бы принцип причинности.

Данный принцип в классической физике означает следующее: любое событие, произошедшее в момент времени t 1 , может повлиять на событие, произошедшее в момент времени t 2 , только при условии, что t 1 меньше t 2 . В теории относительности этот принцип сформулирован схожим образом, только в него еще добавляются условия, связанные с релятивистскими эффектами, из-за которых время зависит от выбранной системы отсчета.

Повод к возобновлению дискуссии о существовании « сверхсветовых» фотонов появился в январе 2010 года. Тогда в журнале Optic Express была опубликована статья американских ученых, о которой рассказывал отдел науки « Газеты.Ru». В своем эксперименте исследователи пропускали фотоны через стопку материалов различной природы.

Чередуя слои с высокими и низкими показателями преломления, ученые засекли, что отдельные фотоны проходят сквозь пластину толщиной 2,5 микрона со скоростью, кажущейся сверхсветовой.

Это явление авторы работы постарались объяснить с позиций корпускулярно-волновой природы света (ведь свет представляет собой и волну, и поток частиц-фотонов одновременно) без нарушения теории относительности, утверждая, что наблюдаемая скорость является некоторой иллюзией. В проведенном эксперименте свет и начинает, и заканчивает свой путь как фотон. Когда один из этих фотонов пересекает границу между слоями материала, на каждой поверхности он создает волну – оптический предшественник-прекурсор (для наглядности можно сравнить оптический прекурсор с воздушной волной, которая возникает перед движущимся поездом). Эти волны взаимодействуют друг с другом, создавая интерференционную картину: то есть интенсивности волн перераспределяются, создавая картину из четких максимумов и минимумов подобно тому, как при встречных волнах в океане образуется приливной слой – взброс воды. При определенном расположении H- и L-слоев интерференция волн вызывает эффект « раннего прибытия» части фотонов. Но другие фотоны, напротив, прибывают заметно позже обычного из-за возникновения интерференционных минимумов на картине. Для правильного детектирования скорости нужно регистрировать все фотоны, проходящие через слои, тогда усреднение даст обычную скорость света.

Чтобы подтвердить это объяснение, требовалось провести наблюдения единичного фотона и его оптического предшественника.

Соответствующий эксперимент поставила группа ученых, которую возглавил профессор Гонконгского университета наук и технологий (HKUST) Ду Чэнван.

В своем эксперименте исследователи создавали пару фотонов, после чего один из них направлялся в среду, состоящую из охлажденных до низких температур атомов рубидия. За счет создания эффекта электромагнитно-индуцированной прозрачности (где среда, поглощающая излучение, становится прозрачной, если к ней приложить соответствующее поле) Ду и коллеги успешно измерили скорости как самого фотона, так и его оптического прекурсора. « Наши результаты показывают, что принцип причинности выполняется для отдельных фотонов», – говорится в реферате статьи, опубликованной в Physical Review Letters .

Таким образом, данной работой была поставлена точка в научной дискуссии о том, могут ли быть отдельные « сверхсветовые» фотоны.

Помимо этого эксперимент гонконгских ученых важен для развития квантовой оптики, лучшего понимания механизма квантовых переходов и вообще некоторых принципов физики.

Ну а людям, мечтающим совершить путешествие во времени, отчаиваться не стоит.

Нарушение принципа причинности отдельными фотонами не являлось единственной гипотетической возможностью для создания машины времени.

В интервью Toronto Star Ду Чэнван заявил:

« Путешествие во времени на основе фотонов или оптических методов невозможно, но мы не можем исключать другие возможности, такие как черные дыры или «кротовые норы» .

Физики все чаще замечают парадоксальную тенденцию: порой доказать очевидное является более сложным процессом, нежели чем доказать невероятное. Перед вами еще один пример, взятый из новейших исследований. Материя является основой всего во Вселенной, и это очевидно. Все, начиная от вашего шумящего по ночам соседа до самой дальней галактики, материально. Однако законы физики требуют симметрии. На каждый отрицательный заряд найдется положительный, а на каждую материю найдется антиматерия. Так почему же мы не замечаем вокруг себя античастиц, ведь они образуются, так же, как и положительно заряженные частицы в ядрах активных галактик?

Астрономы утверждают, что разглядеть антиматерию практически нереально. На этот счет до сих пор не сформирована полная картина, и высказываются лишь предположения. Не так давно международная группа физиков, возможно, нашла ключ к разгадке. Ученые обнаружили, что некоторые атомные ядра не симметричны, а имеют грушевидную форму.

Ядерные теории получили опровержение

Исследователи рассматривали изотопы бария. Один из них, барий-144, не являет собой сферическую или овальную правильную форму. В этом и кроется причина недолговечности атома, ведь протоны и нейтроны внутри него распределены асимметрично. Соответственно, на одном конце ядра сосредоточена большая масса, а на другом – меньшая. Любопытно, что этот вывод вступает в противоречие с некоторыми ядерными теориями. К примеру, до сего момента физики не могли доказать очевидное – невозможность путешествия во времени. Однако теперь у человечества появляется уникальная возможность сделать это.

Нарушение принципов симметрии

Частицы, которые распределены внутри грушевидной формы, нарушают принципы СР-симметрии (где С- зарядовое сопряжение, а Р – четность). В С-симметрии все разно заряженные частицы ведут себя одинаково. Так, антиводород будет вести себя, как водород. Р-симметрия ориентирована на пространство, где любая система должна иметь зеркальное отображение.

СР-симметрия предполагает, что для каждой частицы, движущейся против часовой стрелки, есть античастица, совершающая движение в обратном направлении. Но если ученым удастся полностью доказать нарушение законов симметрии, это будет объяснять отсутствие антиматерии. Стоит отметить, что до сего момента было обнаружено лишь несколько подтверждений этой теории. И вот теперь найдено еще одно опровержение. Обнаруженный атом, имеющий асимметричную форму – это еще одно доказательство того, что далеко не все законы физики укладываются в стандартную модель (теоретическую конструкцию в физике элементарных частиц).

Как это применить по отношению ко времени

Нам известно, что Вселенная симметрична относительно СРТ (заряда, четности и времени). Но если условия С и Р нарушаются, то и симметрия Т также будет нарушена. Это означает лишь одно: вещи не могут путешествовать назад во времени. Обнаруженные несимметричные ядра буквально указывают на направление в пространстве. Время не может повернуться вспять, а каждый «пассажир» во Вселенной имеет билет лишь в один конец.

Мысль о том, что мы могли бы вернуться назад во времени, дабы изменить прошлое, стала одним из любимых приемов в фильмах, литературе и телесериалах. «Гарри Поттер», «Назад в будущее», «День Сурка» и многие другие фильмы обещали нам возможность сделать повторный выбор в своем прошлом. Для большинства людей такая возможность будет оставаться фантастической, потому что все законы физики указывают на то, что движение вперед во времени - это неизбежно и необходимо. В философии даже возник парадокс, подчеркивающий абсурдность такой возможности: если бы путешествия назад во времени были возможны, вы могли бы отправиться назад во времени и убить своего дедушку до того, как ваши родители вообще встретились, тем самым устранив возможность своего собственного существования. Долгое время считалось, что пути обратно нет. Но благодаря прелюбопытнейшим свойствам пространства и времени в общей теории относительности Эйнштейна, путешествие назад во времени может стать возможным, считает физик Итан Зигель.

Иллюстрация ранней Вселенной, состоящей из квантовой пены, в которой квантовые флуктуации проявляются на мельчайших масштабах. Положительные и отрицательные флуктуации энергии могут создавать крошечные квантовые червоточины

Начнем с физической идеи червоточины. В известной нам Вселенной в мельчайших масштабах на ткани пространства-времени проявляются крошечные квантовые флуктуации. Сюда входят энергетические флуктуации в положительных и отрицательных направлениях, зачастую происходящие очень близко друг к другу. Сильная, плотная, положительная флуктуация энергии может создавать определенным образом изогнутое пространство, а сильная, плотная, отрицательная флуктуация энергии будет искривлять пространство противоположным образом. Если соединить два этих региона кривизны, вы получите - ненадолго - квантовую червоточину. Если червоточины проживет достаточно долго, вы можете попробовать провести через нее частицу, так что она мгновенно исчезнет в одном месте пространства-времени и появится в другом.

Точный математический график лоренцевой червоточины. Если один конец червоточины построен из положительной массы/энергии, а другой из отрицательной массы/энергии, червоточина станет проходимой

Чтобы масштабировать все это, например, и позволить пройти через червоточину человеку, потребуется кое-что сделать. Хотя все известные частицы в нашей Вселенной обладают положительной энергией и либо положительной, либо нулевой массой, возможно существование частиц с отрицательной массой и энергией в рамках ОТО. Конечно, мы их пока не нашли, но если верить физикам-теоретикам, нет ничего, что исключало бы возможность их существования.

Если вещество с отрицательной массой и энергией существует, создание сверхмассивной черной дыры и ее аналога с отрицательной массой и энергией, а затем последующее их соединение позволит создать проходимую червоточину. Независимо от того, как далеко вы разводите два этих совмещенных объекта, если у них имеется достаточно массы и энергии - как положительных, так и отрицательных - мгновенная связь сохранится. Все это замечательно подходит для мгновенных путешествий через пространство. Но как насчет времени? И вот здесь-то в игру вступают законы специальной теории относительности.

Согласно закону специальной теории относительности, стационарные и движущиеся части стареют с разной скоростью

Если вы путешествуете близко к скорости света, вы испытываете явление, известное как замедление времени. Ваше движение в пространстве и движение во времени связаны скоростью света: чем быстрее вы движетесь через пространство, тем медленнее - через время. Представьте, что у вас есть пункт назначения в 40 световых годах отсюда, а вы можете двигаться с невероятной скоростью: свыше 99,9% скорости света. Если вы сядете в корабль, отправитесь к звезде почти на скорости света, затем остановитесь, развернетесь и вернетесь на Землю, обнаружится нечто странное.

Из-за замедления времени и сокращения длины, вы можете добраться до места назначения всего за год, а затем вернуться еще через год. Но на Земле пройдет 82 года. Все, кого вы знали, сильно постареют. Именно так с точки зрения физики возможны путешествия во времени: вы отправляетесь в будущее, и путешествие во времени будет зависеть только от вашего движения в пространстве.

Возможны ли путешествия во времени? Имея достаточно большую червоточину, например, созданную двумя сверхмассивными черными дырами (положительных и отрицательных масс и энергий), мы могли бы попытаться

Если же вы построите червоточину вроде той, что мы описали выше, история изменится. Представьте, что один конец червоточины будет недвижим, например, где-нибудь рядом с Землей, а другой будет путешествовать на скорости, близкой к световой. После года быстрого движения одного из концов червоточины, вы через нее проходите. Что происходит дальше?

Что ж, год будет для всех разным, особенно если все будут двигаться во времени и пространстве по-разному. Если мы говорим о тех же скоростях, что и раньше, «движущийся» конец червоточины постареет на 40 лет, но «спокойный» конец - всего на 1 год. Встаньте в релятивистский конец червоточины и попадете на Землю только через год после создания червоточины, а вы сами постареете на 40 лет.

Если 40 лет назад кто-то создал такую пару запутанных червоточин и отправил их в подобное путешествие, можно было бы шагнуть в одну из таких сегодня, в 2017 году, и отправиться в 1978 год. Единственная проблема заключается в том, что вы сами тоже не могли быть в этом месте в 1978 году; вам нужно было быть с одним из концов червоточины или же путешествовать через космос, чтобы догнать ее.

Варп-путешествие в представлении NASA. Если создать червоточину между двумя точками пространства, чтобы одна нора двигалась релятивистски относительно другой, проходящие через нее наблюдатели старели бы по-разному

И кстати, такая форма путешествия во времени также запрещает парадокс дедушки! Даже если бы червоточина была создана до того, как были зачаты ваши родители, вы никаким образом не могли бы появиться на другом конце червоточины достаточно рано, чтобы вернуться обратно во времени и найти своего дедушку до этого важнейшего момента. В лучшем случае вы могли бы взять своих новорожденных отца и мать на корабль, догнать другой конец червоточины, дать им повзрослеть, постареть, зачать вас и затем отправиться самостоятельно по червоточине обратно. Тогда вы встретите дедушку в расцвете сил, но технически это будет происходить уже в то время, когда родились ваши родители.

Дает волю самым необычным вещам. Особенно если отрицательная масса и энергия действительно существует во Вселенной и их можно контролировать. Но путешествие обратно во времени — это что-то совершенно из ряда вон выходящее. Из-за странностей как специальной, так и общей теории относительности путешествие во времени в прошлое может быть возможным не только в фантастике.

Влиятельный и известный широкой общественности британский физик-теоретик Стивен Хокинг доказал, что путешествие во времени невозможно - после того как на организованную им вечеринку не явился ни один приглашенный из будущего.

Хокинг организовал вечеринку в 2009 году, но пришел туда один, поскольку никто из тех, кому он отправил приглашения, не посетил ее.

«Я разослал приглашения на вечеринку лишь после того, как она закончилась. Я долго ждал, но никто не пришел».

По его мнению, нет никаких теоретических препятствий для того, чтобы человек мог побывать в будущем. Для этого, правда, необходимо создать сверхскоростной космический аппарат, способный достигать 98% от скорости света, считает ученый.

«С момента старта с Земли такому кораблю потребуется 6 лет, чтобы развить подобную скорость. В результате в нем изменится течение времени - для людей на борту аппарата оно замедлится: за время прожитых ими одних суток на Земле пройдет целый год», - отметил ученый.

«Однако путешествовать вспять - в прошлое - невозможно», - подчеркнул Хокинг.

Он отметил, что теория, согласно которой во времени существуют «дыры», через которые «можно попасть в прошлое, противоречит основам науки»