Чому подорожі в часі можуть бути більш можливими, ніж ви думаєте, згідно з фізикою

Концепція подорожі в часі завжди охоплювала уяву як фізиків, так і мирян. Але чи дійсно це можливо? Звичайно, це так. Ми робимо це зараз, чи не так? Ми всі мандруємо в майбутнє за одну секунду.

Але це було не те, про що ви думали. Чи можемо ми подорожувати набагато далі в майбутнє? Абсолютно. Якщо б ми могли подорожувати ближче до швидкості світла, або в близькості від чорної діри, час би сповільнився, що дозволило б нам подорожувати довільно далеко в майбутнє. Дійсно цікаве питання: чи можемо ми поїхати назад у минуле.

Див. Також: «Майбутній чоловік» робить «Доктор Хто» «Подорожі у часі»

Я професор фізики в Університеті Массачусетсу, Дартмут, і вперше почув про поняття подорожі в часі, коли мені було 7 років, з епізоду 1980 року класичного телесеріалу Карла Сагана, Космос. Тоді я вирішив, що колись я збираюся провести глибоке вивчення теорії, яка лежить в основі таких творчих і чудових ідей: відносності Ейнштейна. Двадцять років по тому, я з'явився з Ph.D. в цій області і з тих пір є активним дослідником у теорії.

Тепер один з моїх докторантів тільки що опублікував статтю в журналі Класична і квантова гравітація що описує, як побудувати машину часу, використовуючи дуже просту конструкцію.

Закриті часові криві

Загальна теорія відносності Ейнштейна допускає можливість викривлення до такої високого ступеня, що вона фактично складається на себе, в результаті чого утворюється часовий цикл. Уявіть, що ви подорожуєте по цьому циклу; це означає, що в якийсь момент ви опинитеся в минулому в минулому і починаєте переживати ті самі моменти, що й з того часу, десь знову - дежа вю, за винятком того, що ви не зрозуміли б цього. Такі конструкти часто називають "кривими, схожими на час" або КТК в дослідницькій літературі, і в народі їх називають "машинами часу". Машини часу є побічним продуктом ефективних, більш швидких, ніж світлові схем, і розуміння їх може покращити наше розуміння того, як працює Всесвіт.

Протягом останніх декількох десятиліть відомі фізики, як Кіп Торн і Стівен Хокінг, створили основоположну роботу над моделями, пов'язаними з машинами часу.

Загальний висновок, який з'явився з попередніх досліджень, включаючи Торна і Хокінга, полягає в тому, що природа забороняє часові петлі. Це, напевно, найкраще пояснюється в «Гіпотезі захисту хронології» Хокінга, яка, по суті, говорить про те, що природа не дозволяє змінювати свою минулу історію, тим самим позбавляючи нас від парадоксів, які можуть виникнути, якщо подорожі в часі були можливі.

Найбільш відомим серед цих парадоксів, що виникають через подорож часу в минуле, є так званий "парадокс діда", в якому мандрівник повертається в минуле і вбиває свого діда. Це змінює хід історії таким чином, що виникає протиріччя: мандрівник ніколи не народився і тому не може існувати. Було багато фільмів і романів, заснованих на парадоксах, що виникають в результаті подорожей у часі - можливо, одні з найпопулярніших з них - Назад у майбутнє фільми і День бабака.

Екзотична речовина

Залежно від деталей, різні фізичні явища можуть втручатися для запобігання розвитку фізичних систем закритими часовими кривими. Найбільш поширеною є вимога для конкретного типу "екзотичної" матерії, яка повинна бути присутнім для того, щоб існував часовий цикл. Слабо кажучи, екзотична матерія - це матерія, яка має негативну масу. Проблема негативної маси не відома в природі.

Керолайн Малларі, докторант Університету штату Массачусетс Дартмут, опублікувала в журналі нову модель машини часу. Класична і квантова гравітація. Ця нова модель не вимагає ніякого негативного масового екзотичного матеріалу і пропонує дуже просту конструкцію.

Див. Також: Як пояснюється зморшка в п'ятому вимірі часу за допомогою теорії суперструн

Модель Малларі складається з двох супердовгих автомобілів - побудованих з неекзотичного матеріалу, і мають позитивну масу - паралельно парковані. Один автомобіль рухається вперед швидко, залишаючи інший припаркований. Малларі зміг показати, що в такій установці в просторі між автомобілями можна знайти часову петлю.

Отже, ви можете побудувати це у своєму дворі?

Якщо ви підозрюєте, що є улов, ви правильні. Модель Малларі вимагає, щоб центр кожної машини мав нескінченну щільність. Це означає, що вони містять об'єкти - звані особливості - з нескінченною щільністю, температурою і тиском. Більш того, на відміну від особливостей, що присутні в інтер'єрі чорних дір, що робить їх абсолютно недоступними ззовні, особливості в моделі Малларі є абсолютно голими і спостережуваними і, отже, мають справжні фізичні ефекти.

Фізики не очікують, що такі особливі об'єкти існують і в природі. Отже, на жаль, машина часу не буде доступна найближчим часом. Однак ця робота показує, що фізикам, можливо, доведеться вдосконалити свої уявлення про те, чому закриті криві, подібні до часу, заборонені.

Ця стаття спочатку була опублікована на бесіді Гуарава Ханна. Читайте оригінальну статтю тут.