В сентябре 2015 года космонавт Геннадий Падалка вернулся на Землю становив рекорд по наибольшему совокупному времени, проведенному за пределами Земли — 879 дней. И из-за этих 2,5 лет, проведенных на орбите планеты на высоких скоростях, Падалка также стал опытным путешественником во времени, испытав на себе общую теорию относительности Эйнштейна в действии.
Чисто практически Падалка вернулся из своих приключений, оказавшись на Земле, которая была 1/44 секунду моложе той, с которой он улетал. Выходит так, что он, буквально путешествовал в будущее и вернулся назад. Хотя то, что он на долю секунды моложе, чем если бы он остался на Земле, не приводит в шок и восхищение. Но, строго говоря — это рекорд по путешествию в будущее.
Хотя это и не совсем DeLorean, заряженный плутонием, путешествие во времени — совсем не вымысел. Астрофизики почти уверены, что знают, как построить машину времени, и высокая скорость — намного, намного быстрее, чем орбитальная у МКС — является ключевым компонентом.
Краткая база
До 20 века считалось, что время абсолютно неизменно, а путешествия во времени невозможны с научной точки зрения. В 1680-х годах время, по мнению сэра Исаака Ньютона, шло с постоянной скоростью по всей вселенной, независимо от внешних сил или местоположения. И на протяжении двух столетий научный мир придерживался теории Ньютона. Так было до тех пор, пока не появился 26-летний Альберт Эйнштейн.
В 1905 году Эйнштейн раскрыл свои идеи специальной теории относительности, используя эту основу для своей общей теории относительности десять лет спустя. Расчеты Эйнштейна, определяющие вселенную, ввели некоторые концепции, связанные со временем. Наиболее важным является то, что время эластично и зависит от скорости, замедляясь или ускоряясь в зависимости от того, насколько быстро движется объект или человек.
В 1971 году четыре цезиевых атомных часа облетели весь мир, а затем их сравнили с наземными часами. В результате крохотная разница во времени доказала, что Эйнштейн был прав. Есть еще одна технология, встроенная в ваш смартфон, которая также подтверждает теорию Эйнштейна. Без общей теории относительности наша система GPS не работала бы.
Но помимо этой изменчивой версии времени Эйнштейн также рассчитал скорость света. Эйнштейн описывает цифру в 300 000 000 метров в секунду как "предельную скорость" и универсальную постоянную, независимо от того, сидите ли вы на скамейке или путешествуете на космическом корабле.
Последняя часть идей Эйнштейна об искривлении времени предполагает, что гравитация также замедляет время, а это означает, что время течет быстрее там, где гравитация слабее, например, в огромной пустоте среди массивных небесных тел, таких как Солнце, Юпитер и Земля.
Перенесемся через столетие вперед, и все эти теории — конечно, в очень обобщенном виде — теперь образуют строительные блоки астрофизики, и, похороненный среди всей этой математики экспертного уровня, Эйнштейн также доказал, что путешествия во времени возможны.
Машина времени...существует?
На самом деле, путешествие во времени не только возможно, это уже произошло — это просто не похоже на типичный научно-фантастический фильм. Возвращаясь к космонавту Падалке, путешествующему во времени, его прыжок в будущее за 1/44 секунды настолько ничтожен, потому что он путешествовал со скоростью всего 27 000 км/ч. Это не очень быстро, по крайней мере, по сравнению со скоростью света. Но что произойдет, если мы создадим нечто, способное летать намного быстрее, чем геостационарная орбита? Мы говорим не о коммерческом реактивном лайнере или ракете, а о чем-то, что может приблизиться к скорости света.
На субатомном уровне это было сделано .Примером может служить Большой адронный коллайдер. Он регулярно отправляет субатомные частицы в будущее. Ускоритель частиц способен разгонять протоны до 99,999999% скорости света, скорости, при которой их относительное время движется примерно в 6900 раз медленнее, чем их неподвижные люди-наблюдатели.
Итак, да, мы отправляем атомы в будущее и делаем это в течение последнего десятилетия, но люди — это другое дело. Учитывая, что мы регулярно двигаем частицы со скоростью, близкой к скорости света, концептуально для людей довольно просто путешествовать во времени в будущее. Если вы хотите посетить Землю в 3000 году, все, что вам нужно сделать, это сесть на космический корабль и разогнаться до 99,995% скорости света.
Скажем, человека сажают на такой корабль и отправляют на планету, которая находится чуть менее чем в 500 световых годах от нас (например, Kepler 186f ), то есть, если бы он путешествовал со скоростью 99,995 процента скорости света, это путешествие заняло бы у него около 500 лет. Опустим тот факт, что прожить столь долгую жизнь будт невозможно. После быстрого перекуса в инопланетной кофейне он разворачивается и отправятся обратно на Землю, что займет еще 500 лет. Таким образом, в общей сложности им потребуется около 1000 лет, чтобы благополучно вернуться домой. А на Земле это будет 3022 год.
Однако, поскольку он двигались так быстро, полученное в результате замедление времени не покажется ему 1000 лет, поскольку их внутренние часы замедлились. Фактически часы для него будут идти со скоростью 1/100 хода часов на Земле. Он состарятся всего на 10 лет. Если для нас пройдет тысячелетие, то для такого смелого комонавта это будет десятилетие.
«Если бы мы [на Земле] смотрели в окно, они бы завтракали ооооооочень медленно, — говорит Готт, — но для них все было бы нормально».
Но существует огромная пропасть между теоретическим и реальным. Так как же нам преодолеть огромные технологические проблемы, связанные с созданием машины времени?
И как долго ждать?
Начинать с постройки полноценной машины времени не стоит, куда логичнее начать с космического корабля, путешествующего во времени, но инженерные препятствия, по крайней мере на данный момент, огромны. Во-первых, мы даже близко не подошли к созданию космического корабля, способного путешествовать со скоростью света. Самый быстрый из когда-либо созданных космических аппаратов — Parker Solar Probe, запущенный в 2018 году с целью изучения внешней короны Солнца. Он движется со скоростью всего 0,00067% скорости света.
Кроме того, требуется огромное количество энергии, чтобы корабль двигался с такой скоростью. Ключевым моментом может быть высокоэффективное топливо из антивещества. Многие мировые агентства и ученые также считают, что такое топливо могло бы стать потенциально бесценной частью межзвездных путешествий.
Но обеспечить безопасность человеческого груза в такой футуристической миссии тоже будет сложно. Прежде всего, корабль должен нести достаточно припасов, таких как еда, вода и лекарства, и быть самодостаточным на протяжении всего путешествия. Чтобы гарантировать, что наш гипотетический путешественник не будет уничтожен подавляющими перегрузками, кораблю нужно будет постепенно и неуклонно ускоряться. Хотя постоянное ускорение в 1 g (как то, что мы чувствуем на Земле) в течение длительного периода времени в конечном итоге заставит корабль приблизиться к скорости света, это увеличит продолжительность полета и сведет к минимуму то, как далеко в будущее он может уйти.
Используя пример с планетой на расстояние в 500 световых лет, не трудно посчитать, что устойчивое ускорение на 1g до околосветовой скорости увеличит старение путешественника во времени до 24 лет.
Чтобы создать корабль с такими характеристиками, потребуется много времени, ресурсов и денег. Но то же самое можно сказать и о других амбициозных экспериментах, таких как обнаружение гравитационных волн и строительство Большого адронного коллайдера. Следующим научным мегапроектом вполне может стать машина времени.
А как быть с прошлым?
Но есть одна большая оговорка в этом теоретическом портрете реального путешествия во времени — у корабля нет "заднего хода". В то время как путешественники во времени из научнофантастических произведений относительно легко отправляются в прошлое, на самом деле ученым и исследователям нужно найти способ обойти законы физики, чтобы отправиться в прошлое.
Червоточины, черные дыры, космические струны и циркулирующие световые лучи — все они были предложены в качестве потенциальных решений для путешествий во времени в прошлое. Основная проблема, с которой борются астрофизики, заключается в том, чтобы выяснить, как направить световой луч в точку в пространстве-времени и обратно.
Поскольку скорость света является абсолютным максимумом, физики концентрируются на поиске таких явлений, как червоточины, которые могли бы обеспечить туннелеподобные короткие пути, которые прыгают через искривленное пространство-время и, теоретически, направляют световой луч в определенную точку пространства-времени.
Хотя червоточины действительно работают в рамках теорий относительности Эйнштейна, их еще предстоит наблюдать в космосе, и у ученых нет конкретных доказательств того, что эти "тоннели" вообще будут работать.
Таким образом, хотя путешествие во времени в прошлое может быть более захватывающей концепцией, ученые гораздо охотнее верят в отправку чего-то в будущее, а не в прошлое.
Если хотите воочую наблюдать за экранизацией реального воплощения этой концепции, то посмотрите оригинальную "Планету обезьян". По сюжету астронавты думали, что приземлились на другой планете, которой правят обезьяны, но они обнаружили, что они путешествовали так быстро, что попали в будущее Земли. Этот фильм точно описывает специальную теорию относительности Эйнштейна.
