Călătoria în timp nu este luată mai în serios decât imaginația scriitorilor de science-fiction. De fapt, acesta este un fenomen unic - derivarea directă a ecuațiilor care descriu fizica lumii noastre. Ceea ce poate face o astfel de călătorie să fie realitate este în materialul nostru.
Coloratorul și fizicianul nostru Daria Zaremba consideră că eforturile de a transpune în practică ideea călătoriei timpului pot contribui la progresul științific și la descoperirile neconvenționale. Până la urmă, așa se nasc materiile exotice, rachetele fotonice și noile proprietăți ale obiectelor astrofizice. Ea a întocmit un dicționar de mecanisme care ar putea teoretic să trimită oamenii într-o călătorie în timp.
B - Drive Warp
Un dispozitiv de urzeală este o tehnologie ipotetică pentru călătorii în viitor, în care, datorită deformării pânzei spațiului-timp, efectul mișcării este creat cu o viteză care depășește viteza luminii.
Imaginați-vă că vă întindeți pe un covor și trebuie să vă deplasați, fără a vă deplasa, dincolo de marginea sa din față. O posibilă soluție este să zdrobiți partea din față a covorului de sub dvs. și apoi să scoateți trăgând pe spate. Aproximativ același lucru se poate face și cu „covorul” spațiului-timp: acesta este principiul folosit de o navă ipotetică alimentată de un drive de urzeală.
El comprimă spațiul din fața lui și îl extinde în spate, creând iluzia mișcării cu o viteză de câteva ori mai mare decât viteza luminii. În acest caz, nu vor exista forțe de maree în interiorul navei spațiale, iar accelerația reală va fi egală cu zero.
Echipajul poate sorbi cu ușurință cocktail-urile dintr-un paie sau chiar se poate relaxa într-un jacuzzi înfierbântat, în timp ce nava navală va „înnebuni” în spațiu-timp sub sine, ducând călătorii în intestinele galaxiei.
Video promotional:
Un model de mașină a timpului bazat pe tehnologia de acționare cu urzeală este bule Alcubierri, numit după inventatorul său mexican, Miguel Alcubierri.
Întreaga fizică a călătoriei către viitor pe o astfel de „unitate” se bazează pe postulatele Teoriei Speciale a Relativității, care spun că, după ce bula se va opri, echipajul va găsi lumea exterioară îmbătrânită de mulți ani, pentru că timpul din interiorul bulei s-a încetinit.
În acest caz, nu vor exista încălcări ale principiului absolutității vitezei luminii, deoarece în acest caz, mișcarea mai rapidă decât lumina nu înseamnă că bula în sine se mișcă cu o astfel de viteză, ci că bula își va atinge destinația mai repede decât o rază de lumină care se deplasează în afara bulei.
Dar pentru a crea un astfel de efect de deformare a spațiului-timp, este necesară o materie specială, care să prezinte proprietăți fizice neconvenționale - „materie exotică”, care să creeze o coajă (bulă) în jurul navei spațiale și să ofere foarte „greșirea” spațiului. Deși nu s-au observat progrese în producerea unei astfel de materii, raționarea cu privire la adecvarea unei practici de urzeală în practică este destul de limitată.
Mecanismul teoretic al antrenării warp.
D - Gravitatea
Gravitatea - în sens larg - o manifestare a curburii spațiului-timp, în sens restrâns - forța care atrage obiecte.
Cunoscutul angajat al biroului de brevete - Albert Einstein a ajutat la deschiderea porților către lumea „managementului timpului”. Pentru a face acest lucru, el a avut nevoie să stabilească doar două lucruri: în primul rând - că spațiul și timpul sunt indisolubil legate, în al doilea rând - că corpurile masive cu masa lor sunt capabile să deformeze această pânză spațiu-timp, creând gravitație.
Cu alte cuvinte, Einstein a dovedit că Pământul (ca și alte corpuri masive similare), „îndoind” „trambulina” spațiului cu masa sa (creând orbite circulare în jurul său), în același timp îndoaie timpul, și anume, își încetinește cursul pe măsură ce se apropie. la suprafață (și mai adânc).
Natura revoluționară a acestei idei a fost aceea că, pentru prima dată, nu mai era percepută ca o valoare absolută în mecanica clasică. S-a constatat că ceasul de mână al unui miner și al unui alpinist ticăie diferit (deși este imperceptibil pe o asemenea scară), un frate geamăn care trăiește lângă râu este mai tânăr (din nou, nu semnificativ) fratele său care locuiește într-o casă pe un munte, iar miezul Pământului este mai tânăr. suprafața sa.
Astfel, s-a găsit o modalitate de a încetini timpul „cuiva” și de a călători astfel în viitor, apropiindu-se, de exemplu, de un corp a cărui masă este de multe ori mai mare decât masa Pământului, pentru a se întoarce apoi pe planeta de origine și a contempla lumea viitorului.
D - Gaura neagră
O gaură neagră este un obiect în spațiu care s-a prăbușit sub influența propriilor forțe gravitaționale într-o asemenea măsură încât nici chiar radiațiile electromagnetice nu pot scăpa de câmpul său gravitațional.
Cel mai bun obiect pentru a călători în viitor, dacă alegeți mecanismul gravitațional pentru influențarea timpului, este cu siguranță o gaură neagră.
Pentru a parcurge o astfel de călătorie, va trebui să mergeți în spațiu direct la ea. Coborâți acolo pe un cablu super-puternic, dar numai pentru a nu traversa orizontul evenimentului - granița într-o gaură neagră, urmată de „spaghettification” - întinderea și sfâșierea tuturor obiectelor care au ajuns acolo sub influența gravitației singulare.
Atâta timp cât stai în această poziție, timpul încetinește pentru tine. În același timp, este complet imperceptibil pentru tine, deoarece totul din cadrul tău de referință încetinește: metabolismul, ceasul biologic, bătăile inimii, mișcarea electronilor în atomi și așa mai departe.
Dar dacă într-un fel miraculos ai putea să spionezi pământeni din gaura ta neagră, atunci ți s-ar părea că se mișcă cu o rată accelerată de zece ori! Și ei, privind la tine, ar crede că vizionează un videoclip cu efect de mișcare lentă.
Astfel, o zi de lângă o gaură neagră corespunde aproape trei ani de viață pe Pământ (depinde și de cât de aproape sunteți de orizont - timpul se oprește deloc). Iar când tu, atârnând atât de puțin, te întorci pe planeta ta de acasă, vei observa că lumea este destul de veche în absența ta. Voila - ești în viitor!
Mecanismul călătoriei către viitor prin efectul dilatării timpului în apropierea orizontului evenimentului unei găuri negre. Conurile din imagine sunt „conuri de lumină” - hipersurfața spațiului-timp care limitează zonele viitorului și ale trecutului în raport cu un eveniment dat. Înclinarea conului demonstrează schimbarea timpului pentru astronaut. Mai multe detalii despre structura conului de lumină din imaginea de mai jos:
Con de lumină.
Pe lângă faptul că sunt folosite ca „moderator gravitațional”, găurile negre rotative pot fi utile pentru călătoriile în trecut. Cert este că, datorită câmpului lor gravitațional, sunt capabili să creeze așa-numitele "curbe de timp închise", deplasându-se de-a lungul căruia, călătorul se poate deplasa înapoi în timp.
Dar „utilitatea” găurilor negre ca mașini de timp nu se termină nici acolo. Potrivit fizicianului și matematicianului englez Roger Penrose, unele găuri negre - și anume cele cu sarcină sau rotire - pot servi drept „porți” universurilor viitorului.
Conform diagramei Penrose, dincolo de orizontul evenimentului, coordonatele spațiale sunt schimbate cu cele temporale.
Lucrul neobișnuit despre găurile negre cu încărcare sau cu un moment de rotație este faptul că acestea ar trebui să aibă două astfel de orizonturi de eveniment. În consecință, înlocuirea coordonatelor spațiale și temporale va avea loc, de asemenea, de două ori.
Se dovedește că, sărind într-o astfel de gaură, astronautul va depăși mai întâi un orizont de eveniment - punctul de neîntoarcere, apoi cel de-al doilea, urmat de universul viitorului. Însă astfel de îndrăznețe sunt puțin probabil să fie găsite, astfel încât ipoteza rămâne cutremurătoare.
З - Curba de timp închisă
O curbă de timp închisă este o linie mondială (o curbă în spațiu-timp care descrie mișcarea unui corp) în structura spațiului-timp, care returnează un obiect la un eveniment (un punct în spațiu-timp) pe care l-a trecut deja.
ZVK - una dintre soluțiile matematice ale ecuației Relativității generale. Acest fenomen fizic este cel mai adesea interpretat ca principalul mecanism de călătorie în trecut.
Conform ecuațiilor gravitaționale, se poate forma o curbă de timp închisă în care un obiect masiv sau un câmp gravitațional puternic se mișcă și literalmente „trage” spațiu-timp în spatele său. De aceea, de exemplu, numai găurile negre rotative pot crea ZVK - câmpul gravitațional static nu este capabil să le formeze.
Deplasându-se de-a lungul CEC, obiectul revine la aceleași coordonate spațiale de la care a plecat, dar cu ora de sosire înainte de ieșirea sa. Adică face de fapt o călătorie în trecut.
L - Laser
Un laser (din amplificarea luminii prin emisie stimulată de radiații) este un dispozitiv care emite un fascicul electromagnetic îngust monocromatic intens de propagare pe distanțe lungi.
Datorită caracteristicilor sale, fasciculul laser are o densitate energetică crescută, care poate depăși chiar densitatea energetică a unei explozii nucleare (cu o reducere maximă a lățimii fasciculului).
Autorul uneia dintre cele mai simple și sofisticate mașini de timp în implementare este fizicianul teoretic al Universității din Connecticut, Ronald Mallett.
Ideea creării unui astfel de dispozitiv a venit din partea profesorului în frageda copilărie, când tatăl său a murit pe neașteptate de un atac de cord la vârsta de 33 de ani. Profesorul a recunoscut în repetate rânduri că tot ceea ce a obținut în domeniul științei se bazează pe dragostea sa nesfârșită pentru tatăl său și pe dorința de a-l vedea din nou.
Timp de mulți ani, Ronald a lucrat la modelul său de mașină a timpului, ascunzându-l de colegi și „ascunzându-se în spatele” studiului găurilor negre. Și la vârsta de aproximativ 70 de ani a reușit să obțină rezultatul dorit.
Modelul lui Mallet se bazează pe energia unui fascicul laser. Și crearea sa a fost facilitată de ecuația celei mai cunoscute Einstein - E = mc2.
Din această formulă legendară, rezultă că masa este echivalentă cu energia, ceea ce înseamnă că pânza spațiu-timp ar trebui de asemenea distorsionată sub influența energiilor mari.
Acum să vorbim despre energia radiațiilor electromagnetice (în sens restrâns - lumină). Este transferat, după cum știți, cu ajutorul fotonilor - „porții” de radiații electromagnetice. Acestea din urmă, la rândul lor, au energie, care poate fi calculată folosind o formulă specială: E = hv, unde h este coeficientul de proporționalitate (constanta lui Planck), iar nu este frecvența fotonului.
Astfel, se dovedește că un fascicul de lumină poate crea și un câmp gravitațional, deoarece are energie. Acest gând a pus bazele lucrărilor științifice ale lui Ronald Mallet.
Omul de știință a luat un fascicul laser puternic și cu ajutorul unui sistem de oglinzi l-a făcut să circule într-un cerc, creând un așa-numit inel laser. Ideea este că pânza spațiu-timp din interiorul acestui inel este distorsionată, răsucindu-se ca un jacuzzi.
Observăm aproximativ la fel când agităm ceaiul cu o lingură. Datorită unor astfel de „manipulări”, împreună cu spațiul, timpul din interiorul inelului se închide într-o buclă, ceea ce face posibilă mutarea obiectelor care au intrat în trecut.
Geometria mașinii de timp Ronald Mallett.
Potrivit profesorului, o astfel de unitate va putea trimite mesaje codificate în trecut, transferând particule în timp. Adevărat, un astfel de mesaj va putea călători doar până la crearea acestei mașini de timp: va servi atât ca emițător, cât și ca receptor.
Astfel, va fi posibil, de exemplu, să avertizăm oamenii din trecut despre dezastre iminente. În ceea ce privește mișcarea macro-obiectelor în acest mod, aici oamenii de știință vor avea, așa cum spun ei, transpirație.
Dar o astfel de mașină a timpului nu este, de asemenea, lipsită de „capcanele” sale. De exemplu, teoria a fost criticată de Allen Everett și Ken Olum pentru geometria spațiu-timp aleasă incorect pentru formarea curbei de timp închise (TLC).
Oamenii de știință s-au jenat și de cantitatea de energie necesară: conform calculelor lor, pentru a provoca SEC în spațiu-timp, diametrul inelului laser trebuie să depășească dimensiunea Universului vizibil. Și deși Ronald a încercat să reducă cantitatea de energie necesară prin încetinirea puterii de lumină a laserului său, fasciculele lente s-au dovedit inutile în studiu.
O - energie negativă
Energia negativă este una dintre varietățile de „materie exotică” (sau mai bine zis „energie”), obținută prin efectul Casimir, care poate fi folosită pentru călătorii în trecut, precum și pentru menținerea găurilor de vierme.
Într-o formă simplificată, „rețeta” pentru obținerea unei astfel de energie poate fi descrisă astfel:
Luați două platine metalice neîncărcate și puneți-le în vid. Adunăm plăcile cât mai mult, dar pentru a nu se atinge.
Observăm atracția plăcilor una față de alta. Acest lucru se datorează faptului că vidul are de fapt energie - deși nu conține particule familiare pentru noi, perechi de particule virtuale și antiparticule apar constant și anihilează (se anihilează reciproc) în el.
Astfel de procese generează presiune. Dar pentru că am lăsat un decalaj mic între plăci, concentrația de particule antiparticule este mult mai mică decât în spațiul din jur. Prin urmare, o presiune mai puternică din exterior începe să apropie plăcile.
În timp ce trageți, plăcile reduc energia de vid între ele sub punctul zero normal, creând astfel un spațiu de energie negativă.
Efect Casimir.
Fenomenul apariției energiei negative ca urmare a unui astfel de experiment se numește efectul Casimir - în onoarea fizicianului olandez Hendrik Casimir. O astfel de energie poate provoca curbura spațiu-timp necesară călătoriei în trecut.
Cu toate acestea, cantitatea de energie negativă generată în acest fel este neglijabilă în comparație cu cât este necesară pentru efectul de deformare corespunzător. Dar, după cum observă oamenii de știință, dezvoltarea unui mecanism este deja un progres bun.
R - Efecte relativistice
Efectele relativiste sunt fenomene fizice observate atunci când un obiect se mișcă la viteze aproape de lumină. Ele sunt obiectul de studiu în mecanica relativistă bazată pe teoria specială a relativității.
Dintre toate efectele relativiste, cum ar fi o creștere a masei, o scădere a lungimii unui obiect, cel mai interesant și practic, din punct de vedere al utilizării în timpul călătoriei, este efectul dilatării timpului.
Conform Teoriei Speciale a Relativității, pentru un corp care se mișcă cu o viteză comparabilă cu viteza luminii, timpul încetinește în raport cu corpurile în repaus.
Această teorie și-a găsit confirmarea experimentală în 1971, când doi fizicieni disperați Hafele și Keating au zburat de două ori în jurul lumii, cu patru ceasuri atomice la bord. La aterizare, au descoperit că ceasul de călătorie rămase într-adevăr în urmă cu orele rămase la Observatorul Naval al Statelor Unite.
Ca o oportunitate de călătorie în timp, s-ar putea să arate astfel. Să zicem că ai găsit o modalitate de a-ți accelera nava spațială până la 99,5 la sută viteza luminii. În acest caz, puteți ajunge la una dintre cele mai apropiate stele într-un minut. Patru ani vor trece pe Pământ.
Astfel, pe drumul de întoarcere și de întoarcere, vei petrece două minute din timpul tău subiectiv - datorită efectului dilatării timpului în navă, iar când te vei întoarce pe Pământ, îl vei găsi cu opt ani mai vechi.
Apropo, binecuvântați-l pe marele Einstein de fiecare dată când căutați un magazin burger din apropiere, pe hărți online: dacă sateliții GPS nu ar ține cont de aceste decelerații ale vitezei (și se deplasează cu o viteză orbitală de 14.000 km / h), marcajul locației de care aveți nevoie ar fi afișat cu o eroare de kilometru …
Cu toate acestea, accelerarea la o viteză apropiată de viteza luminii nu este o sarcină ușoară. Einstein a stabilit că viteza luminii este viteza maximă posibilă de mișcare și poate fi obținută doar prin ceva fără masă. Cu cât este mai mare masa unui obiect, cu atât este mai puțin probabil să atingă viteza aproape de lumină.
Unul dintre motivele pentru aceasta este creșterea colosală a masei atunci când atinge viteze aproape de lumină. De aceea, de exemplu, fotonii, particulele de lumină care nu au o masă de repaus, se pot deplasa cu o asemenea viteză.
Deși astăzi există idei pentru crearea așa-numitelor rachete fotonice (cum ar fi racheta profesorului norvegian Haug), accelerația la astfel de viteze este incompatibilă cu viața echipajului din cauza supraîncărcărilor excesive. Deci, deocamdată, vorbim despre acest mod de a călători în viitor doar în teorie.
H - Gaura de vierme
O gaură de vierme, sau gaura de vierme, este un pasaj teoretic în structura spațimei care leagă două evenimente îndepărtate (puncte în spațiu) din univers.
Găurile de vierme sunt ca niște găuri negre traversabile. De asemenea, au un orizont de eveniment, dar numai după ce treci prin el nu te dezleagă sub influența gravitației puternice, ci doar „scuipe” din partea opusă, deja într-un alt punct din spațiu-timp (principalul lucru este să nu confunzi o gaură neagră cu o aluniță, altfel în loc să călătorești în altul timp te vei muta „în următoarea lume”).
Astfel de intrări și ieșiri se numesc guri și sunt conectate printr-un tunel de gât care trece prin Univers. O gaură de vierme poate conecta atât evenimente anterioare, cât și viitoare.
Există o presupunere că întregul nostru Univers este răspândit cu găuri de vierme. Abia acum există sub formă de „spumă cuantică” la niveluri incredibil de microscopice: sunt de atâtea ori mai mici decât nucleul atomic, atât cât nucleul este mai mic decât planeta Pământ (vorbim despre așa-numita spumă a spațiului-timp al lui John Wheeler).
Și există o ipoteză că în procesul de extindere a universului, aceste găuri de vierme microscopice ar fi putut crește până la o dimensiune vizibilă.
Oamenii de știință sugerează, de asemenea, că găurile negre pot fi „gura de intrare” pentru unele găuri de vierme. Potrivit celebrului astrofizic-teoretician și cosmolog Igor Novikov, nucleele unor galaxii ar putea să nu fie găuri negre supermasive, ci intrarea într-un gă de vierme.
De aceea, după cum remarcă profesorul, atunci când se caută găuri de vierme, în primul rând, ar trebui să privim spre centrul galaxiei. Potrivit savantului, este foarte posibil ca unele găuri de vierme să poată conecta evenimente (puncte în spațiu-timp) a două universuri diferite.
Problema cu o gaură de vierme este însă că se prăbușește înainte să treacă orice. Și pentru a face o gaură de vierme să fie pasabilă și mai mult sau mai puțin stabilă, este necesar un câmp cu densitate negativă de energie, care să-și țină gura deschisă.
Antigravitatea creată de o astfel de materie va acționa împotriva forțelor gravitației („stoarcerea”) găurii de vierme și astfel va fi posibilă forțarea acesteia să rămână mai mult timp într-o stare trecătoare și, în același timp, să-i crească dimensiunea.
Fizicul și astronomul popular american Kip Thorne a propus un mecanism pentru menținerea unei găuri de vierme, prin plasarea plăcilor conductoare paralele pe părțile opuse ale acestuia.
Acest lucru, potrivit efectului Casimir, va crea energie negativă pe ambele părți, ceea ce va împiedica prăbușirea. În același timp, sub influența energiei negative, gaura de vierme se va extinde, ceea ce este foarte util dacă ești obișnuit să călătorești în timp într-o navă spațială impresionantă (continuând ipoteza lui Thorne, astrofizicianul de la Universitatea Cambridge Luke Butcher a propus o modalitate mai eficientă de a crea energie negativă în interiorul unei găuri de vierme prin generarea foarte groapă de vierme, fără utilizarea de plăci).
Cu toate acestea, cantitățile din această energie negativă pentru a menține o gaură de vierme trebuie să fie enorme. În același timp, calculele arată că acest număr își are propria limită, ceea ce îi liniștește pe scriitorii de ficțiune științifică.
Modelarea de către Kip Thorn a aspectului gurii unui gă de vierme, în funcție de lungimea și lentilarea acesteia.
E - Materie exotică
Materia exotică este materia care într-un fel sau altul diferă de cea clasică și are proprietăți „exotice”. Aceasta va fi considerată o materie care are o masă negativă sau este capabilă să se miște cu viteză superluminală sau constând din particule care sunt diferite de barionii noștri obișnuiți (adică protoni și neutroni) - cum ar fi materia întunecată, de exemplu.
În teoria călătoriilor în timp, materia exotică joacă unul dintre rolurile cheie în realizarea călătoriilor în trecut. Teoreticienii spun că, dacă este creată sau descoperită o substanță exotică care poate deforma spațiul-timp într-un mod neconvențional, se poate forma o buclă de timp în structura continuului spațiu-timp, potrivită pentru a se deplasa înapoi în timp.
Acest lucru este indicat, de exemplu, de către autorul unuia dintre cele mai precise modele matematice ale mașinii timpului - Domenii retrograde acausal traversabile în spațiu (TARDIS) - Matematicianul și fizicianul canadian Ben Tippett:
„Efectul de curbură al spațiului-timp cu care suntem mai familiari este gravitația: ne trage spre centrul Pământului, iar planetele spre Soare.
Dar în teoria lui Einstein, curbura spațiului-timp poate genera efecte mult mai diverse: corpurile masive rotative trag obiecte din apropiere în direcția rotirii lor; Universul se extinde rapid; obiectele masive pot provoca valuri gravitaționale măsurate recent de observatorul Ligo , remarcă omul de știință.
Potrivit lui, teoria lui Einstein vă permite să conectați diferite tipuri de curbură a spațiului-timp cu o natură diferită a materiei implicate. „Geometria noastră spațetime a fost proiectată pentru a permite călătoria în timp, iar ecuația lui Einstein ne spune tipul de materie care va îndoi universul în acest fel cu greutatea sa: în special materia exotică”.
Deci, conform modelului lui Tippet, mașina timpului ar trebui să fie ceva ca o „cutie” (o structură tangibilă fizic) înconjurată de materie exotică.
Mai mult, densitatea energetică negativă ar trebui să ofere „exotism” acestei chestiuni: cu alte cuvinte, ar trebui să creeze ceva ca un câmp anti-gravitațional și să îndoaie spațiul-timp într-un mod neobișnuit pentru noi - astfel încât linia de timp să se închidă într-un inel, formând o curbă de timp închisă.
Mișcarea TARDIS a lui Ben Tippett în spațiu-timp - de-a lungul unei curbe de timp închise.
„Este suficient să o distribuiți în exteriorul„ mașinii”, iar universul se va îndoi după dorință, ca răspuns la prezența sa”, explică Ben.
Ben a prezentat toate calculele care dovedesc posibilitatea de a crea o astfel de mașină a timpului în articolul său publicat pe 31 martie 2017 în revista Classical and Quantum Gravity.
Materia exotică cu proprietăți anti-gravitație este, de asemenea, necesară pentru a menține permeabilitatea găurilor de vierme. Astăzi, cel mai potrivit tip de materie exotică este considerat a fi energia negativă generată datorită efectului Casimir.
Călătoria în timp nu ți se pare atât de fantastică? În următorul articol de Daria Zaremba, citiți despre ce împiedică umanitatea să viseze la aceste deplasări - despre refutarea experimentelor de gândire, paradoxurile călătoriei în trecut și soluțiile lor.
Daria Zaremba
