Мы уже знаем, как построить машину времени

24.02.2021

Это всего лишь вопрос времени, когда мы построим то, что сможет перенести нас в далёкое будущее.

В сентябре 2015 года космонавт Геннадий Падалка в последний раз вернулся на Землю. Он только что завершил свою шестую миссию в космосе и побил рекорд общего времени, проведённого за пределами атмосферы Земли: 879 дней. И из-за этих 2,5 лет, проведённых на орбите планеты на высоких скоростях, Падалка также стал путешественником во времени, испытывая общую теорию относительности Эйнштейна в действии.

«Когда г-н Падалка вернулся, он обнаружил, что Земля находится на 1/44 секунды в будущем, – объясняет Дж. Ричард Готт, физик из Принстона и автор книги „Time Travel in Einstein’s Universe“, – Он буквально путешествовал… в будущее». Быть на долю секунды моложе, чем если бы он остался на Земле, не является чем-то невероятным, тем не менее это дало Падалке звание «нынешнего рекорда путешественника во времени», согласно Готту.

Хотя это и не совсем заряжённый плутонием DeLorean, путешествие во времени – совсем не фантастика. Настоящие астрофизики, такие как Готт, почти уверены, что знают, как построить машину времени, и высокая скорость – намного, намного быстрее, чем орбитальный полёт Падалки, – является ключевым ингредиентом.

Ускоренный курс путешествия во времени

До ХХ века время считалось абсолютно незыблемым, а путешествия во времени – научной невозможными. В 1680-х годах мысленное время сэра Исаака Ньютона развивалось в неизменном темпе по всей Вселенной, независимо от внешних сил или местоположения. И в течение двух столетий научный мир поддерживал теорию Ньютона.

Пока не появился 26-летний Альберт Эйнштейн.

В 1905 году Эйнштейн раскрыл свои идеи по особой теории относительности, используя эту основу для своей теории общей теории относительности десять лет спустя. Расчёты Эйнштейна, определяющие Вселенную, ввели много вещей, а также некоторые понятия, связанные со временем. Самое главное – что время эластично и зависит от скорости, замедляется или ускоряется в зависимости от того, насколько быстро движется объект или человек.

В 1971 году четыре атомных цезиевых луча облетели весь мир, а затем их сравнили с наземными часами. В результате мизерная разница во времени доказала, что Эйнштейн на что-то наткнулся. Есть ещё одна технология, спрятанная внутри вашего смартфона, которая также подтверждает теорию Эйнштейна.

Без общей теории относительности Эйнштейна не будет работать GPS.

«Без общей теории относительности Эйнштейна наша система GPS не будет работать», – рассказывает Рон Маллет, астрофизик и автор книги Time Traveler: A Scientist’s Personal Mission to Make Time Travel a Reality. Это также доказательство того, что теории Эйнштейна верны».

Но помимо этой изменчивой версии времени Эйнштейн также рассчитал скорость света. Скорость 300 000 000 метров (или 186 282 миль) в секунду Эйнштейн описывает как «предел скорости» и универсальную константу, независимо от того, сидит ли человек на скамейке или путешествует на ракетном корабле.

Последняя часть эйнштейновских идей об искривлении времени предполагает, что гравитация также замедляет время, то есть время идёт быстрее там, где гравитация слабее, например, в огромной пустоте среди массивных небесных тел, таких как Солнце, Юпитер и Земля.

Перенесёмся на столетие вперёд, когда все эти теории – разумеется, в высшей степени обобщённые – образуют строительные блоки астрофизики и похоронены среди всей этой математики экспертного уровня. Эйнштейн также доказал, что путешествия во времени возможны.

Субатомная машина времени

В самом деле путешествия во времени не только возможны, они уже произошли, но просто не похожи на типичный научно-фантастический фильм.

Возвращаясь к нашему путешествующего во времени космонавту Падалке, его 1/44-секундный прыжок в будущее настолько мизерный, потому что он перемещался со скоростью всего 17000 миль в час. Это не очень быстро, по крайней мере по сравнению со скоростью света. Но что произойдёт, если мы создадим что-то, что может двигаться гораздо быстрее, чем на геостационарной орбите? Речь идёт не о коммерческом лайнере (550–600 миль в час) или ракете ХХI века, летящей к МКС (25 000 миль в час), а о том, что может приблизить к 186 282 милям в секунду.

«На субатомном уровне это уже произошло», – рассказывает Маллетт. – Примером является… Большой адронный коллайдер. Он регулярно посылает субатомные частицы в будущее».

Ускоритель элементарных частиц способен перемещать протоны со скоростью 99,999999 процентов от скорости света, скорости, с которой их относительное время движется примерно в 6900 раз медленнее по сравнению со временем их стационарных наблюдателей – людей.

Так что да, мы посылали атомы в будущее, и мы делали это в течение последнего десятилетия, но люди – другое дело.

Готт поясняет: учитывая, что мы регулярно разгоняем частицы почти до скоростью света, концептуально для людей довольно просто путешествовать во времени в будущее. «Если вы хотите посетить Землю в 3000 году, – говорит Готт, – всё, что вам нужно сделать, – это сесть на космический корабль и полететь со скоростью в 99,995 процентов от скорости света».

Допустим, человека посадили на такой корабль и отправили на планету, которая находится на расстоянии немногим менее 500 световых лет (например, Кеплер 186f), то есть, если бы он путешествовал со скоростью 99,995 % от скорости света, нужно было бы 500 лет, чтобы добраться туда, так как корабль летит почти со скоростью света.

После быстрого перекуса и перерыва в ванной комнате они развернулись и направились обратно на Землю, что заняло ещё 500 лет. Таким образом, в общей сложности нужно около тысячи лет, чтобы благополучно вернуться домой. На Земле это будет 3018 год.

Однако, поскольку корабль двигался так быстро, результирующее замедление времени не могло показаться им тысячей лет с того момента, как их внутренние часы замедлились. «[Их] часы будут отсчитывать 1/100 от скорости часов на Земле. Для них пройдет только 10 лет», – говорит Готт. Для нас пройдёт тысячелетие, для них это будет десятилетие.

«Если бы мы [на Земле] смотрели в окно, они бы завтракали очень медленно, – говорит Готт, – тогда как для [них] всё было бы нормально».

Но существует огромная пропасть между теоретическим и реальным. Так как же нам преодолеть огромные технологические проблемы создания машины времени?

Не столь отдалённое будущее путешествий во времени

Датчик Parker Solar Probe будет развивать скорость 430 000 миль в час – это быстро, но далеко до скорости света.

Строительство космического корабля, путешествующего во времени, может быть лучшим местом для начала, но инженерные препятствия, по крайней мере сейчас, огромны. Во-первых, мы даже близко не приблизились к космическому кораблю, который может путешествовать со скоростью света. Самым быстрым космическим кораблем из когда-либо созданных скоро станет Parker Solar Probe, который будет запущен этим летом и будет двигаться скоростью всего 0,00067% от скорости света.

Также необходимо огромное количество энергии, чтобы заставить корабль двигаться так быстро. Готт предполагает, что ключевым элементом может быть высокоэффективное топливо на основе антивещества, а другие мировые агентства и учёные также считают, что такое топливо может стать потенциально бесценным элементом межзвёздных путешествий.

Но обеспечить сохранность человеческого груза в такой футуристической миссии также будет непросто. Прежде всего корабль должен иметь достаточно припасов, таких как еда, вода и лекарства, и быть самодостаточным на протяжении всего путешествия.

Затем есть всё, что связано с ускорением. Чтобы гарантировать, что наш гипотетический путешественник не будет уничтожен подавляющими силами перегрузки, корабль должен постепенно и неуклонно ускоряться. Хотя постоянное ускорение в 1g (подобное тому, что мы ощущаем на Земле) в течение длительного периода в конечном счёте приведёт к тому, что корабль приблизится к скорости, близкой к скорости света, оно увеличит продолжительность полёта и минимизирует то, как далеко можно уйти в будущее.

Проблема обратного движения

Но у этого теоретического портрета реального путешествия во времени есть один большой недостаток – эта машина не движется вспять. В то время как Билл и Тед путешествуют в прошлое, чтобы встретить Сократа, на самом деле учёным и исследователям нужно найти способ обойти законы физики, чтобы отправиться в прошлое.

Червоточины, чёрные дыры, космические струны и циркулирующие световые лучи были предложены как потенциальные решения проблемы путешествия во времени в прошлое. Основная проблема, с которой сталкиваются астрофизики, – это выяснить, как направить луч света в точку в пространстве-времени и обратно.

«Технологии не за горами… Мы могли бы сделать это в ближайшие 20 лет».

Поскольку скорость света является абсолютным максимумом, физики концентрируются на обнаружении таких явлений, как червоточины, которые могут обеспечить быстрый путь через туннели, в которых мы прыгаем через искривленное пространство-время, и теоретически направляют луч света в определённую точку пространства-времени.

Хотя червоточины действительно работают в рамках теорий относительности Эйнштейна, их ещё предстоит наблюдать в космосе, и у учёных нет конкретных доказательств того, что эти галактические пути будут работать.

Таким образом, хотя путешествие в прошлое может быть более захватывающей концепцией, учёные с гораздо большей вероятностью отправят кого-то в неизвестное будущее, а не в прошлое. Но, несмотря на огромные шансы (финансовые и научные), Маллет считает, что будущее общества путешествий во времени возможно.

«Что случилось с полетом на Луну… мы хотели полететь туда, Кеннеди просил об этом, и было надлежащее финансирование, поэтому мы добрались до Луны», – рассказывает Маллет. «Технология не за горами. Если правительство и налогоплательщики захотят за это заплатить, мы сможем это сделать в ближайшие двадцать лет».

Сегодня любителям путешествий во времени всё равно придётся обращаться к научной фантастике в поисках решения о путешествиях во времени, причём некоторые фильмы намного точнее других.

«Хороший фильм… «Планета обезьян», – говорит Маллетт. Астронавты думали, что они приземлились на другой планете, управляемой обезьянами, но оказалось, путешествовали так быстро, что прибыли в будущее Земли. Этот фильм точно описывает специальную теорию относительности Эйнштейна”. Ох… спойлеры.

Узнайте подробности, как получить Level Up по навыкам и зарплате или востребованную профессию с нуля, пройдя онлайн-курсы SkillFactory со скидкой 40% и промокодом HABR, который даст еще +10% скидки на обучение: