И вам даже не нужен Delorean со скоростью 88 миль в час.
Это один из величайших тропов в кино, литературе и телевизионных шоу: идея о том, что мы можем путешествовать во времени, чтобы изменить прошлое. От хронометра в «Гарри Поттере» до «Назад в будущее» и «Дня сурка» путешествие в прошлое дает нам возможность исправить ошибки в собственном прошлом. Для большинства людей эта идея относится к сфере фантастики, поскольку каждый закон физики указывает на то, что движение вперед во времени является абсолютной необходимостью. С философской точки зрения существует также известный парадокс, который, кажется, указывает на абсурдность такой возможности: если бы путешествие назад во времени было возможно, вы могли бы вернуться и убить своего дедушку до того, как ваши родители были зачаты, что сделало бы ваше собственное существование невозможным.. Долгое время казалось, что назад пути нет. Но благодаря некоторым очень интересным свойствам пространства и времени в общей теории относительности Эйнштейна, путешествие во времени в конце концов может стать возможным.
Начнем с физической идеи червоточины. В известной нам Вселенной у нас есть крошечные, ничтожные квантовые флуктуации в ткани пространства-времени на самом маленьком из масштабов. К ним относятся колебания энергии как в положительном, так и в отрицательном направлениях, часто очень близко друг к другу. Очень сильное, плотное, положительное колебание энергии создало бы искривление пространства определенным образом, в то время как сильное, плотное, отрицательное колебание энергии искривило бы пространство совершенно противоположным образом. Если вы соедините эти две области кривизны вместе, вы сможете на короткое время прийти к понятию квантовой червоточины. Если бы червоточина существовала достаточно долго, вы могли бы даже потенциально перенести через нее частицу, позволив ей мгновенно исчезнуть из одного места в пространстве-времени и вновь появиться в другом.
Если мы хотим масштабировать это, чтобы пропустить что-то вроде человека, это потребует некоторой работы. Хотя каждая известная частица в нашей Вселенной имеет положительную энергию и либо положительную, либо нулевую массу, в рамках общей теории относительности вполне возможно иметь частицы с отрицательной массой/энергией. Конечно, пока не открыли, но по всем правилам теоретической физики ничего не запрещает.
Если эта материя с отрицательной массой/энергией существует, то создание как сверхмассивной черной дыры, так и ее аналога с отрицательной массой/энергией, а затем их соединение должно позволить создать проходимую червоточину. Независимо от того, насколько далеко вы отдалили друг от друга эти два соединенных объекта, если бы у них было достаточно массы/энергии как положительного, так и отрицательного рода , эта мгновенная связь осталась бы. Все это отлично подходит для мгновенного путешествия в космосе. Но как насчет времени? Вот где вступают в действие законы специальной теории относительности.
Если вы путешествуете со скоростью, близкой к скорости света, вы испытываете явление, известное как замедление времени. Ваше движение в пространстве и ваше движение во времени связаны скоростью света: чем больше ваше движение в пространстве, тем меньше ваше движение во времени. Представьте, что у вас есть пункт назначения, который находится на расстоянии 40 световых лет, и вы можете путешествовать с невероятно высокой скоростью: более 99,9% скорости света. Если вы сядете в космический корабль и проедете очень близко со скоростью света к этой звезде, а затем остановитесь, развернетесь и вернетесь обратно на Землю, вы обнаружите что-то странное.
Из-за замедления времени и сокращения длины вы можете добраться до места назначения всего за год, а затем вернуться всего через год. Но на Земле прошло бы 82 года. Все, кого вы знаете, сильно постарели бы. Это стандартный способ путешествия во времени физически: оно переносит вас в будущее, при этом количество путешествий вперед во времени зависит только от вашего движения в пространстве.
Но если построить червоточину, как мы только что описали, история изменится. Изображение одного конца червоточины остается почти неподвижным, например, оставаясь близко к Земле, в то время как другой отправляется в релятивистское путешествие со скоростью, близкой к скорости света. Затем вы входите в быстро движущийся конец червоточины после того, как она находилась в движении, возможно, в течение года. Что происходит?
Ну, год не одинаков для всех, особенно если они по-разному перемещаются во времени и пространстве! Если говорить о тех же скоростях, что и раньше, то «движущийся» конец червоточины постарел бы на 40 лет, а «покоящийся» - только на 1 год. Шагните в релятивистский конец червоточины, и вы вернетесь на Землю всего через год после создания червоточины, в то время как у вас самого, возможно, было 40 лет до этого.
Если бы 40 лет назад кто-то создал пару таких запутанных червоточин и отправил их в это путешествие, можно было бы шагнуть в одну из них сегодня, в 2017 году, и вернуться обратно вовремя в устье другого… еще в 1978 году. Вопрос только в том, что вы сами тоже не могли быть в этом месте в 1978 году; вам нужно было оказаться на другом конце червоточины или путешествовать в космосе, чтобы попытаться догнать ее.
К счастью, мы обнаруживаем, что эта форма путешествия во времени также запрещает парадокс дедушки! Даже если червоточина была создана до того, как ваши родители были зачаты, у вас не было возможности оказаться на другом конце червоточины достаточно рано, чтобы вернуться и найти своего дедушку до этого критического момента. Лучшее, что вы можете сделать, это посадить своих новорожденных отца и мать на корабль, чтобы поймать другой конец червоточины, заставить их жить, состариться, зачать вас, а затем отправить себя обратно через червоточину. Вы сможете встретиться со своим дедушкой, когда он будет еще очень молод - возможно, даже моложе, чем вы сейчас - но это все же по необходимости произойдет в момент времени после рождения ваших родителей.
Во Вселенной становится возможным очень много необычных вещей, если отрицательная масса/энергия реальна, изобильна и поддается контролю, но путешествие назад во времени может быть самым диким, что мы когда-либо могли себе представить. Из-за странностей как специальной, так и общей теории относительности путешествие во времени в прошлое, возможно, не запрещено!