Физик свёл путешествие во времени к трём строкам доказательства: если пространство‑время делится на слои света, каждый путешественник пересекает их в одном направлении, так что ни одно путешествие не может зациклиться назад.
Вопрос, который многие из нас мысленно себе задавали: куда бы вы отправились, если бы у вас была машина времени?
РЕКЛАМА
РЕКЛАМА
Отправились бы вы в 3000 год, чтобы увидеть, во что превратился род людской? Или повернули бы ручку назад, как Марти Макфлай, рискуя испортить собственное будущее? Прежде чем собирать вещи, стоит услышать новость от физика, которая может подпортить впечатление от пары фильмов Marvel: путешествовать, возможно, можно только в одном направлении, и это точно не назад.
Хуншэн Чжан, исследователь из Университета Цзинань в Китае, показал, что для широкого класса теоретических вселенных путешествие в собственное прошлое невозможно.
Все рассуждение опирается на один факт: «свет никогда не может быть направлен поперек направления движения путешественника во времени», говорит Чжан.
Представьте пространство-время, разрезанное на слои, по которым может идти свет. Все, что движется медленнее света, должно пересекать эти поверхности в том же направлении, как будто вы поднимаетесь по лестнице, которая никогда не позволяет сделать шаг вниз.
Если вы можете только подниматься, вы никогда не вернетесь на ту ступеньку, с которой начали.
«В своей работе я задаю более узкий вопрос: когда пространство-время допускает такую петлю, а когда сама геометрия ее запрещает?» сказал Чжан Euronews Next.
Две лазейки
Физики называют путешествия в прошлое «замкнутыми мировыми линиями»: это траектории в пространстве-времени, которые возвращаются в ту же точку и тот же момент, с которых начались.
«Предположим, вы хотите пожать руку самому себе в юности, говорит Чжан. Для этого вам понадобился бы путь в пространстве-времени, который замыкается сам на себя и при этом нигде не превышает скорость света».
Уравнения Эйнштейна допускают такие пути в нескольких сценариях, например вблизи ядра вращающейся черной дыры.
Что важно, исследование Чжана (источник на английском языке), отправленное на рецензирование, также точно показывает, как машина времени могла бы обойти это ограничение, и способов всего два.
Первый связан со скручиванием. Представьте лучи света, которые вместо того, чтобы идти рядом, спиралью обвиваются друг вокруг друга, как волокна веревки. В этом случае аккуратные поверхности света не формируются, значит, нет и лестницы, которая заставляла бы вас все время подниматься.
Именно это и происходит вблизи центра вращающейся черной дыры. По теории Эйнштейна, вращающаяся масса увлекает за собой пространство и время, и достаточно близко к ядру черной дыры это увлечение становится столь сильным, что движение «вперед во времени» изгибается в кольцо.
Путешественник, который следует по этому кольцу, будет видеть, как его часы идут вперед как обычно, но в итоге его путь приведет его обратно в момент отправления. Физик Брэндон Картер еще в 1968 году показал, что такие петли существуют внутри вращающихся черных дыр.
Но Чжан подчеркивает, что одно лишь скручивание не виновато. «Само по себе скручивание не создает замкнутую кривую. Оно лишь делает неприменимым мой аргумент, говорит Чжан. Скручивание присутствует повсюду во Вселенной и, насколько нам известно, безвредно».
Второй фактор это форма самой Вселенной. Лестница может быть идеально построена, но идти вокруг здания, так что верхняя ступень ведет прямо к нижней, как на невозможных лестницах в рисунках Эшера. Вы все время поднимаетесь, но все равно оказываетесь там же, где начали. Большинство машин времени, которые физики придумали на бумаге, включая варианты с червоточинами, опираются именно на этот трюк.
Физики называют эту лазейку топологией, и Чжан считает, что именно за ней стоит следить. «Лазейка, которая может иметь значение, это топология, и как раз она выглядит наименее вероятной, если говорить о ее возникновении без целенаправленного проектирования», говорит Чжан.
Пункт назначения: завтра
Путешествия в будущее, напротив, уже хорошо изучены. Эйнштейн показал, что движение с очень большой скоростью или пребывание в сильном гравитационном поле замедляет ход ваших часов по сравнению с часами остальных. Астронавты, возвращающиеся после шести месяцев на борту Международной космической станции, оказываются примерно на пять тысячных секунды моложе, чем были бы без полета, по данным Европейского космического агентства.
Чжан стремится подчеркнуть границы своей работы. «Это не утверждение, что путешествия во времени невозможны», говорит он.
Но пока, возможно, стоит собирать чемодан на завтра, а не на вчера... если, конечно, у вас нет Камня Времени.