Подорож у часі за теорією А. Ейнштейна
В телевізійних шоу або в фільмах подорож у часі не набагато складніша, ніж їхати по центру будь-якого великого міста в годину пік. Звичайно, рух може бути незручним, але ніякий закон фізики не заважає вам в кінцевому підсумку дістатися до пункту призначення.
У реальному житті подорож у часі не така проста. Ця фантазія може виявитися ще більш неможливою, ніж відвідування Країни чудес Аліси або пошук золота в кінці веселки.
І все ж подорож у часі не обов`язково порушує закони фізики. У теорії гравітації Ейнштейна – загальної теорії відносності – простір і час об`єднуються в простір-час, що дає можливість для шляхів, які можуть повернути назад в минуле та повернути в майбутнє.
Такі шляхи відомі як замкнуті тимчасові криві. Вони трохи схожі на великі кола навколо Землі – якщо ви починаєте йти в одному напрямку і продовжуєте це робити прямо, в кінці кінців ви повернетеся в ту точку, звідки почали. В цьому випадку викривлення Землі повертає вас до вашої попередньої точки в просторі. У випадку з замкнутими тимчасовими кривими геометрія простору-часу повертає вас до більш раннього моменту часу.
Ніхто не думає, що петлі часу загальної теорії відносності будуть практичні для подорожей у часі, навіть якщо вони можливі. З одного боку, вони можуть існувати тільки при певних обставинах – Всесвіт повинен обертатися, а не розширюватися – як показав математик Курт Гедель в 1940-х роках. Але Всесвіт розширюється і, ймовірно, не обертається, так що це послаблює перспективи повторного відвідування кам`яного віку або придбання домашнього динозавра.
Крім того, навіть якщо б такі шляхи існували, будівництво космічного корабля для їх перетину вартувало б набагато більше, ніж будь-які інші транспортні засоби. По-перше, для цього потрібна крейсерська швидкість 140000 миль в секунду, по-друге, паливний бак повинен мати об’єм в трильйон разів більше об’єму нафтового танкера. Тому для практичних цілей епоха подорожей у часі ще не настала. Але навіть якщо це можливо тільки в теорії, потенційні наслідки для фундаментальної фізики Всесвіту можуть відібрати дуже багато часу для її вивчення. Тому вивчені тимчасові петлі можуть не дозволити нам пройти через космос в машині часу, але, можливо, все ж можуть допомогти глибше зрозуміти космос.
Першим кроком буде спроба з`ясувати, які саме закони фізики дійсно існують. Загальна теорія відносності Ейнштейна – велика річ, але вона, наприклад, ніяк не співіснує з квантовою механікою, яка керує субатомних світом. Тому, щоб зрозуміти, чи можна подорожувати в часі, потрібно знайти остаточно вірну теорію, що об`єднує обидві ці теорії.
Було написано кілька кандидатських робіт для об`єднання загальної теорії відносності і квантової механіки в єдину теорію. Поки залишається відкритим питання, чи можна буде, згідно із цими теоріями, подорожувати в часі.
Майбутнє подорожей в часі може виглядати трохи яскравіше, якщо правильним підходом до квантової гравітації виявиться теорія струн, яка в даний час є найпопулярнішим претендентом. У теорії струн основні частки матерії являють собою крихітні вібруючі фрагменти енергії, звані «струнами», тому що вони поширюються в одному вимірі. Кілька версій теорії струн були побудовані, припускаючи, що вони є різними проявами більш фундаментальної основної теорії, відомої як М-теорія.
«Оскільки M-теорія ще не існує, неможливо визначити її вердикт з приводу подорожей у часі», – пише Крістіан Вютріх з Університету Женеви. Але дослідження різних сценаріїв теорії струн дійсно припускають, що остаточна теорія буде включати в себе замкнуті криві часу.
Навіть якщо в фундаментальній теорії існують тимчасові петлі, все ще немає гарантії, що вони будуть збережені в виникаючому великомасштабному просторі-часі, який буде актуальним в реальному житті. В цьому відношенні Вютріх зазначає, що пророкування існування петель подорожей у часі може бути взято в якості доказу проти теорії, з огляду на серйозну ймовірність того, що подорож у часі дійсно взагалі неможлива.
Так що, чи збережуться петлі часу загальної теорії відносності в більш глибокій теорії, залишається відкритим питанням. «Більш фундаментальна теорія цілком може допускати структури, складові замкнуті криві, подібні часу, і, таким чином, вони будуть допускати подорож у часі, – стверджує Вютріх. – На сучасному етапі пізнання це залишається можливим варіантом».
У будь-якому випадку, дослідження того, чи зберігають теорії квантової гравітації можливість для подорожі в часі в загальній теорії відносності, може пролити світло на багато складних питань, на які необхідно відповісти, щоб розробити успішну теорію і зрозуміти, як вона пов`язана із загальною теорією відносності.
