Het is bekend dat moderne astronauten dit al doen. Toegegeven, ze reizen tot nu toe alleen naar de toekomst. En voor een fractie van een seconde. Maar wie weet - misschien zullen we op een dag jaren of zelfs eeuwen vooruit kunnen vliegen, of, omgekeerd, de spie van onze vijfjarige grootvader aaien? Maar laten we op volgorde beginnen.
Stop even
De tijd vliegt anders in de lege ruimte van de ruimte en op aarde. Dit is bij elke student bekend. Hoe sterker de zwaartekracht van een object, hoe langzamer de tijd in zijn omgeving stroomt. Dit komt door het feit dat de zwaartekracht het "weefsel" van vierdimensionale ruimte-tijd vervormt. Aan de andere kant toonde Einstein aan dat hoe hoger de snelheid, hoe groter de massa. Daarom vertraagt de tijd ook voor alle objecten die met zeer hoge snelheden bewegen. De snelheid van het ISS is meer dan 27 duizend km / u. De Russische kosmonaut Sergei Krikalev bracht bijvoorbeeld in totaal 803 dagen, 9 uur en 39 minuten door in een baan om de aarde. Zo leeft hij in de tijd, een volle 1/50 seconde voor ons.
Tijd machine
De relativiteitstheorie vertelt ons dat er een tijdmachine kan worden gecreëerd die ons naar de toekomst brengt. Je gaat het binnen, wacht. Kom naar buiten en ontdek dat er eeuwen zijn verstreken op aarde. Hier zijn nog geen technologieën voor, maar de wetenschap weet dat het mogelijk is.
Hiervoor moet je echter versnellen tot een snelheid die dicht bij de lichtsnelheid ligt. Is het een wonder dat een tijdmachine niets meer is dan een ruimteschip, want volgens de Algemene Relativiteitstheorie zijn tijd en ruimte onlosmakelijk met elkaar verbonden (de vraag hoe je, wanneer je tot zo'n hectische snelheid accelereert, je lichaam en het schip intact kunt houden?, nog niet). Maar kan iemand die zo'n reis heeft gemaakt, terugkeren naar het verleden?
Promotie video:
De eerste aanwijzingen dat de wetten van de fysica mensen in staat stellen naar het verleden te reizen, verschenen in 1949, toen de wiskundige Kurt Gödel een nieuwe oplossing vond voor de vergelijkingen van Einstein, en in feite - een nieuwe structuur van ruimte-tijd, die heel acceptabel is vanuit het oogpunt van de algemene relativiteitstheorie. Op basis van de vergelijkingen van Gödel zou het universum echter als geheel moeten roteren en niet met versnelling uitzetten - wat, zoals sindsdien bleek, niet overeenkomt met de werkelijkheid.
In de afgelopen jaren hebben wetenschappers andere wegen voor mogelijke tijdreizen voorgesteld - de kromming van ruimte-tijd. Analyse van de microgolfachtergrond en andere gegevens tonen echter aan dat het universum nooit genoeg is verdraaid om dergelijke reizen mogelijk te maken. Er is echter ook een oplossing.
Wat is het verleden?
Volgens de algemene relativiteitstheorie is er niet slechts één universele tijdmaat voor alle waarnemers, maar onder bepaalde omstandigheden hoeven waarnemers het zelfs niet eens te worden over een enkele reeks van bepaalde gebeurtenissen. Laten we zeggen dat de tijd op Alpha Centauri met dezelfde snelheid beweegt als op aarde (de planeet waarop de aliens leven heeft dezelfde massa en beweegt met dezelfde snelheid). In 2014 vonden de Olympische Spelen in Sochi plaats. Laten we ook aannemen dat de opening van het Interplanetary Chess Tournament op Alpha Centauri in 2015 zal plaatsvinden. Welke gebeurtenis vond eerder plaats?
Vanuit het oogpunt van aardbewoners - de Olympische Spelen. Vanuit het oogpunt van de "Centauri" - een toernooi. Het licht van de aarde naar Alpha Centauri duurt immers vier jaar. Als je sneller beweegt dan het licht, kun je naar de Olympische Spelen gaan en naar het toernooi vliegen en dan weer terugkeren naar de aarde … vóór de Olympische Spelen. In theorie natuurlijk - als je een manier vindt om sneller te reizen dan het licht.
Het is bekend dat sneller bewegen dan de lichtsnelheid, gebaseerd op de relativiteitstheorie, onmogelijk is. Als je de "lichtbarrière" nadert, is er steeds meer energie nodig om een object te versnellen. Op een gegeven moment - met het theoretisch bereiken van de lichtsnelheid - zou het oneindig veel kosten. Bovendien moet een lichaam dat zo'n snelheid bereikt, een oneindige massa krijgen.
Wormgaten
Hier is een rotonde manoeuvre mogelijk. Het ligt in het potentieel om ruimte-tijd te vervormen. Zo werd er bijvoorbeeld een korte weg geopend van de Olympische Spelen naar het schaaktoernooi. Je beweegt niet sneller dan de lichtsnelheid - maar je reist sneller in de ruimte.
In 1935 schreven Albert Einstein en Nathan Rosen een artikel waarin ze betoogden dat de algemene relativiteitstheorie het bestaan van zulke ruimte-tijdbruggen, bogen - 'wormgaten' toestaat.
Einstein-Rosen-bruggen, de zogenaamde "wormgaten"
Alamy
Het behouden van de integriteit van een wormgat vereist enorme energie, en de theorie voorspelt dat ze niet lang genoeg kunnen meegaan om een ruimtevaartuig of ander macroscopisch object erdoor te laten. Zo'n brug kan "instorten", en het schip zal ergens in de singulariteit verdwijnen.
Het is waar dat wetenschappers het idee erkennen dat een technisch geavanceerde beschaving zo'n gat op het juiste moment open kan houden. Maar hoe dit kan worden bereikt, is nog volkomen onduidelijk.
Het is de moeite waard hier te zeggen dat alle materie waaraan we gewend zijn een positieve energiedichtheid heeft, waardoor ruimte-tijd een positieve kromming krijgt die lijkt op een bol. En voor de vervorming van ruimte-tijd, waardoor we naar het verleden kunnen reizen, hebben we materie nodig met een negatieve kromming - dat wil zeggen met een negatieve energiedichtheid. De kwantummechanica, zoals je weet, staat het bestaan van een dergelijke negatieve energiedichtheid toe (op voorwaarde dat deze "negativiteit" wordt gecompenseerd door "positiviteit" op andere gebieden), en biedt de theoretische mogelijkheid om ruimte-tijd te vervormen.
Dit is niet gemakkelijk voor te stellen. Om dit te doen, gebruiken astrofysici vaak het heuvelvoorbeeld. Als je een groot gat graaft en er vuil uit gooit op de rand van het gat, krijg je niet alleen een gat, maar ook een heuvel. In dit geval zal de heuvel een metafoor zijn voor deze positieve energie, en de put zal negatief zijn.
Zwarte gaten en meer
Wetenschappers suggereren voorzichtig dat zwarte gaten een soort analogen van wormgaten kunnen zijn. Het punt is dat bo? De meeste ruimtetijd is bijna vlak. Het is alleen ernstig vervormd in zwarte gaten. Het zwarte gat vervormt de ruimte-tijd om zich heen zo erg dat het een soort "trechter" vormt, een "gat" met een conische vorm.
De zwaartekracht in de directe omgeving van het zwarte gat is zo groot dat de ruimte-tijd erin in feite ophoudt te bestaan, of zo sterk wordt vervormd dat de tijd praktisch stopt. Bovendien roteren sommige zwarte gaten met bijna-lichtsnelheden. Het resultaat is dat de ruimte-tijd "vouwt" in het gat, praktisch tot een "buis". Misschien kunnen we, als we in een zwart gat zijn binnengedrongen, door de nauwe tunnel gaan en onszelf bevinden … in het verleden, of bijvoorbeeld in een ander universum?
De beroemdste theoretisch natuurkundige van onze tijd - Stephen Hawking - is er zeker van dat dit onmogelijk is. Zelfs als het ruimteschip op een ongelooflijke manier (het effect van enorme zwaartekracht ongedeerd overwinnen) erin slaagt om in het centrum van het zwarte gat te komen, zal het eindigen in een singulariteit en gewoon ophouden te bestaan.
Veel andere wetenschappers geloven echter dat je, eenmaal in een zwart gat, onder bepaalde omstandigheden nog steeds kunt overleven, en zelfs manieren kunt zoeken om het te doen. Het ziet er natuurlijk excentriek uit. Maar de geschiedenis van de wetenschap kent vele voorbeelden waarin zulke excentriekelingen een vliegtuig uitvonden of naar de maan gingen.
Het zwarte gat in het sterrenbeeld Eenhoorn en zijn metgezel B (e) -ster zoals gezien door de kunstenaar
ESA
Richard Gott, hoogleraar astrofysica aan Princeton University, is een liefhebber van tijdreizen. Hij creëert zijn theoretische project voor een tijdmachine en beweert zelfs een oplossing te hebben gevonden voor reizen naar het verleden. In navolging van enkele astrofysici gelooft Gott dat de natuurlijke tijdmachine het centrum is van een snel roterend zwart gat. Maar hij begrijpt ook hoe onbetrouwbaar zo'n "transport" kan zijn.
Gott vond echter een potentieel minder gevaarlijke analoog van het midden van een zwart gat - een fenomeen dat kosmische strings wordt genoemd. Kosmische snaren zijn hypothetisch bestaande plooien van ruimte-tijd, dunne draden van energie die overblijven van de oerknal. Hun breedte is kleiner dan de atoomkern, maar ze hebben een fenomenale dichtheid. Zo'n snaar, slechts 1 m lang, zou meer zwaartekracht hebben dan de hele aarde en zou een enorme kromming creëren. Gott ontdekte dat de interactie van zulke snel bewegende snaren zou kunnen leiden tot een natuurlijke tijdmachine.
Gott's berekeningen zijn nog niet bevestigd door waarnemingen, maar de wetenschapper probeert te bewijzen dat deze snaren bestaan. Maar zelfs hij zegt dat het bijna onmogelijk is om twee van dergelijke snaren te vinden die tegenover elkaar zouden passeren. Daarom vestigt Gott de aandacht op een andere theoretische structuur, op kosmische ringen die gesloten snaren kunnen vormen. Ondanks het gebrek aan bewijs van hun bestaan, zijn er geen directe fouten in de theorie van Gott. Daarnaast zal er in zo'n "ring" weer … een zwart gat zijn. En in het algemeen, om een systeem met zo'n grandioze zwaartekracht te besturen, zouden de energiebronnen van hele sterrenstelsels nodig zijn.
Galaxy M83. Een zwart gat in sterrenstelsel M 83 heeft de theoretische helderheidsgrens gepasseerd en weerlegt het feit dat de Eddington-limiet een fundamentele natuurwet is
NASA
Je kunt niet in het verleden blijven
Maar staat de kwantumtheorie tijdreizen op onze - macroscopische - schaal toe? Stephen Hawking zegt van wel, op het eerste gezicht. Dit wordt bewezen door de Feynman-integralen over trajecten (de essentie van Feynman-integralen is dat ze de definitie van een uniek, alleen mogelijk traject van een elementair deeltje vervangen door de totale som van een oneindige reeks mogelijke trajecten van zijn beweging). Ze dekken immers alle mogelijke scenario's en laten daarom het bestaan van een dergelijke verstoring van de ruimte-tijd toe, die nodig is om naar het verleden te reizen. Daarom is het onmogelijk om te zeggen dat dergelijke reizen in principe onmogelijk zijn.
Zware deeltjes die worden versneld in botsers bij het Europees Centrum voor Nucleair Onderzoek (CERN) of bij het Nationaal Laboratorium. Fermi in de Verenigde Staten bereiken snelheden die gelijk zijn aan 99,99% van de lichtsnelheid. Echter, hoeveel het vermogen van de installatie ook wordt vergroot, het zal niet mogelijk zijn om de fotocel te overschrijden.
Hé, gasten uit de toekomst
Maar zo ja, waarom hebben gasten uit de toekomst ons dan nog niet bezocht? De populaire opvatting is dat de beschaving van de toekomst zo 'geavanceerd' is dat zij het ongepast acht om het geheim van tijdreizen aan zulke onredelijke wezens zoals wij te onthullen. Wat als een enthousiaste tijdgenoot terug in de tijd wil gaan en aan de nazi's het geheim van de atoombom wil onthullen? …
Zo'n ander verhaal
Het kan blijken dat de geschiedenis een strikt vaste reeks gebeurtenissen is, dus zelfs als u terugkeert naar het verleden, bent u gedoemd om hetzelfde te doen als voorheen. Anders, als je terugkeert naar je toekomst, zou je zelfs kunnen ontdekken dat je … gewoon niet bestaat, of je dierbaren niet bestaan, of dat er geen land is waarin je woont, enz. Een soortgelijk drama wordt goed beschreven in het beroemde sciencefictionverhaal van Ray Bradbury "And Thunder Rocked", waarvan de hoofdpersoon tijdens een reis naar het verleden per ongeluk een vlinder verpletterde - een liberaal is een dictator. In de natuurwetenschappen wordt deze term het vlindereffect genoemd:een kleine impact op een chaotisch systeem kan grote en onvoorspelbare gevolgen hebben elders en op een ander moment.
Een andere mogelijke manier om de paradoxen van tijdreizen op te lossen, kan worden omschreven als de hypothese van alternatieve geschiedenis. Wanneer tijdreizigers terugkeren naar het verleden, komen ze terecht in alternatieve verhalen die verschillen van degene die ze kennen. Veel wetenschappers hebben het tegenwoordig over het mogelijke bestaan van een Multiversum, dat al deze - en een oneindig aantal andere - varianten uit het verleden kan omvatten, vertakt zich in een oneindig aantal werelden …
Op het eerste gezicht lijkt deze hypothese op de kwantummechanische vergelijkingen van Feynman. Maar er is ook een onoplosbare tegenstelling tussen hen. In Feynman-integralen omvat elk traject volledig ruimte-tijd en alles wat erin zit. En, zoals we ontdekten, kon een raket in het kader van een dergelijk beeld zelfs door gekromde ruimte-tijd reizen tot in het verleden. Maar de raket zelf zou in dezelfde "eigen" ruimte-tijd zijn gebleven, en dus in dezelfde geschiedenis. Daarom spreken Feynman-integralen eerder de hypothese van een vast verleden.
De moderne wetenschap twijfelt aan de mogelijkheid om naar het verleden te reizen. Maar toch raden we je af om op dit punt met iemand in discussie te gaan: wat als deze persoon ruzie heeft en de toekomst van tevoren weet?..
Olga Fadeeva
