Возможны ли путешествия во времени?

Законы физики позволяют путешествовать во времени. Так почему же люди не стали хронологическими прыгунами?

В фильмах путешественники во времени обычно заходят в машину и — пуф — исчезают. Затем они мгновенно появляются снова среди ковбоев, рыцарей или динозавров. То, что показывают эти фильмы, по сути, является телепортацией во времени.

Ученые не считают, что эта концепция вероятна в реальном мире, но они также не относят путешествия во времени к сфере сумасшедших. На самом деле, законы физики могут допускать хронологические скачки, но дьявол кроется в деталях.

Путешествовать во времени в ближайшее будущее легко: вы делаете это прямо сейчас со скоростью одна секунда в секунду, и физики говорят, что эта скорость может меняться. Согласно специальной теории относительности Эйнштейна, течение времени зависит от того, насколько быстро вы движетесь. Чем быстрее вы путешествуете, тем медленнее проходят секунды. А согласно общей теории относительности Эйнштейна, гравитация также влияет на часы: чем сильнее гравитация поблизости, тем медленнее идет время.

«Вблизи массивных тел — вблизи поверхности нейтронных звезд или даже на поверхности Земли, хотя это и незначительный эффект — время течет медленнее, чем на больших расстояниях», — говорит Дэйв Голдберг, космолог из Университета Дрекселя.

Если бы человек остался на краю черной дыры, где гравитация колоссальна, говорит Голдберг, для него могло бы пройти всего несколько часов, в то время как для кого-то на Земле прошло бы 1000 лет. Если бы человек, находившийся рядом с черной дырой, вернулся на эту планету, он бы фактически отправился в будущее. «Это реальный эффект», — говорит он. «Это совершенно бесспорно».

Однако возвращение во времени оказывается тернистым (более тернистым, чем быть разорванным в клочья внутри черной дыры). Ученые придумали несколько способов, которыми это могло бы быть возможно, и они знали о парадоксах путешествий во времени в общей теории относительности на протяжении десятилетий. Фабио Коста, физик из Северного института теоретической физики, отмечает, что раннее решение проблемы путешествий во времени началось со сценария, написанного в 1920-х годах. Эта идея включала в себя массивный длинный цилиндр, который быстро вращался, как соломинка, катящаяся между вашими ладонями, и вместе с ним искажал пространство-время. Понимание того, что этот объект может действовать как машина времени, позволяющая путешествовать в прошлое, пришло только в 1970-х годах, через несколько десятилетий после того, как учёные открыли явление, получившее название «замкнутые времяподобные кривые».

«Замкнутая времяподобная кривая описывает траекторию гипотетического наблюдателя, который, всегда путешествуя во времени со своей собственной точки зрения, в какой-то момент оказывается в том же месте и в то же время, откуда начал, создавая петлю», — говорит Коста. «Это возможно в области пространства-времени, которая, искривленная гравитацией, зацикливается сама на себе».

«Эйнштейн читал [о замкнутых времяподобных кривых] и был очень обеспокоен этой идеей», — добавляет он. Тем не менее, это явление стимулировало более поздние исследования.

Наука начала серьезно относиться к путешествиям во времени в 1980-х годах. Например, в 1990 году российский физик Игорь Новиков и американский физик Кип Торн совместно работали над исследовательской работой о замкнутых времяподобных кривых. «Они начали изучать не только то, как можно попытаться построить машину времени, но и то, как она будет работать», — говорит Коста.

Не менее важно, однако, что они исследовали проблемы с путешествиями во времени. Что, если, например, вы бросите бильярдный шар в машину времени, и он отправится в прошлое, а затем столкнется со своим прошлым «я» так, что его настоящее «я» никогда не сможет войти в машину времени? «Это похоже на парадокс», — говорит Коста.

По его словам, с 1990-х годов к этой теме периодически проявлялся интерес, но большого прорыва не произошло. Сегодня эта область не очень активна, отчасти потому, что каждая предлагаемая модель машины времени имеет проблемы. «У него есть некоторые привлекательные особенности, возможно, некоторый потенциал, но затем, когда начинаешь разгадывать детали, в конечном итоге возникает своего рода препятствие», — говорит Гаурав Ханна из Университета Род-Айленда.

Например, большинство моделей путешествий во времени требуют отрицательной массы — и, следовательно, отрицательной энергии, потому что, как обнаружил Альберт Эйнштейн, когда открыл E = mc2, масса и энергия — это одно и то же. По крайней мере теоретически, точно так же, как электрический заряд может быть положительным или отрицательным, так же может быть и масса — хотя никто никогда не находил примера отрицательной массы. Почему путешествие во времени зависит от такой экзотической материи? Во многих случаях необходимо держать открытой червоточину — туннель в пространстве-времени, предсказанный общей теорией относительности, который соединяет одну точку космоса с другой.