Будущее в пространстве и времени: физики доказали, что путешествия возможны, но вы их не запоминаете
Фото: Shutterstock.
Физика не запрещает путешествия во времени, однако, есть нюансы. Можно попасть в прошлое, уничтожить случайно (или намеренно) кого-то из предков, и ты не родишься. Но как не родишься, если вот я, на машине времени, проехал? Это называется «парадокс дедушки» (видимо, отстрадает именно он). Фантасты обыгрывали ситуацию, когда герой Рэя Брэдбери в рассказе «И грянет гром» летит в мезозойскую эру, топчет бабочку, и меняет историю человечества. Не дремали и физики, искали решения. И вот Лоренцо Гавассини из университета Вандербильта похоже разобрался, к чему. Двигаться во времени возможно. Но вам стоит помнить. Оказавшись в прошлом, вы не будете охотиться за дедушкой, потому что понимания не имеете, кто он, а, когда наткнётесь и вернётесь в будущее, даже не поймете, что что-то не так, ведь вы не помните, как было.
ВПЕРЕД, В КРОТКУЮ НОРУ
Есть много способов путешествовать во времени (самый простой – просто спать все выходные напролёт), но физики признают только один, замкнутую петлю времени.
В далёком 1937 году математик Ван Штоккум корпел над уравнениями Эйнштейна и понял, что у них, кроме прочего, есть одно, очень экзотическое решение. Природа может выстроить пространство-время так, что, двигаясь все времена (как тебе кажется) по прямой, ты вернёшься в ту же точку не только в пространстве, но и во времени.
Эка невидаль! Если на круглой Земле идти всё время в одном направлении, ты обогнёшь глобус, и окажешься там же. А теперь представь, не только там же, но и тогда же.
Открытие вызвало немалое смятение, ведь тут налилось легальное, разрешенное теорией относительности, путешествие во времени. И кого я встречу, вернувшись? Себя? Ещё одного? Никакого? Но я явно побываю в прошлом или будущем (это уж как петлёй построить), наделаю там всякого, вернусь назад, и все шито-крыто?
Ситуация обострилась, когда астрономы сказали: такие петли в самом деле могут существовать. Это особого вида кротовые норы, или червоточины. Все знают черные дыры, и все их любят! Меньше известно, что каждая черная дыра должна открываться в белую дыру. Если из черной дыры нельзя выйти, в белую дыру нельзя войти. Влетев в черную, ты вылетаешь в белой, вот тебе и червоточина. В каком состоянии ты вылетаешь, может, слегка помятым, это другой вопрос. То, что мы не видим реальных белых дыр, тоже не смущает – вероятно, они далеко, и вот вам мгновенное перемещение на другой конец Вселенной бонусом. Так или иначе, петли времени есть, и с парадоксом дедушки-наброшенка над чем-то делать.
МОЖЕШЬ ПОЙТИ С НИМ В КИНО, НО ПАЛЬЦЕВ НЕ ТРОНЬ!
Решающий вклад в разрешение парадокса внес советский физик Игорь Новиков в 1980-х годах. Он представил принцип согласованности.
Согласно этому принципу, во время путешествий во времени возможно всё, кроме того, что нарушает причинность. Ясно, что дедушка – причина моего появления на свет. Дедушку не тронь, это нарушит причинность. Все остальное – пожалуйста.
Когда объект (допустим, я) попытался что-то испортить, он просто не сможет это сделать. Что-то помещает. Как в сне, бежишь-бежишь, но не догонишь. Это ограничение свободы воли? Да, теоретики крутили-вертели, и в итоге признали, что свобода воли путешественника во времени ограничена.
Астроном Крейг Уиллер попытался рассказать об этом доступно:
— Вы не можете поехать в прошлое и убить себя в молодости. Вы можете дружить с собой молодым, ходить с ним в бар, праздновать общий день рождения, но, если задумаете дурное, обстоятельства сами сложатся таким образом, что – ну никак.
А разве физика не ограничивает свободу воли каждый день? – добавил Игорь Новиков. Вы бы хотели слетать на Марс, но не можете. Вы бы хотели пройти сквозь стену, но нет. Чем же запрет на всякие пакости в прошлом отличается от этого?
И всё-таки непонятно, как так. Руку занесёшь, а она оказывается? Попахивает чудом. И вот Лоренцо Гавассини в конце растолковал.
ИГРЫ ПАМЯТИ
Лоренцо применил свежий подход, применив термодинамику и теорему Вигнера в качестве математического аппарата.
Термодинамика хороша тем, что позволяет перевести понятие «времени» на математический язык. Мы знаем, что время (в норме) течёт только вперёд, и фарш не прокрутить назад, но как это описать математически? Можно сказать, что время – это направление, в котором растёт энтропия. Был кусок мяса, стал фарш, энтропия выросла, время прошло, процесс необратим. А теорема Вигнера (опустим её суть) помогает описывать цифрами и знаками пространства любой сложности.
И вот в мысленном эксперименте Лоренцо Гавассини космический корабль крутится по петле времени так, что возвращается в конечную точку пространства, и времени.
Решив нужные уравнения (в статье их прямо много), физик понял одну забавную штуку. По окончании путешествия уровень энтропии в корабле будет точно таким же, как в начале. Это значит, что состоятельные корабля и космонавты вернутся к тому, что было. В точности. Включая память – её сотрут. Вы как будто и не стартовали, только собираетесь.
ТЫ КТО ТАКОЙ?
Читатель всё равно недовольнен:
— Ишь ты, забыл он! – говорит читатель, — Знаем мы таких героев дискотеках, с утра лежит, бормочет, «ничего не помню». А свидетели-то есть! Вон, и окно разбито.
Спокойно, статья Лоренцо длинная, и он всё разжёвывает.
Скажем, некий назовём его Иван (у Лоренцо – Боб) сидит в корабле один. Увидит ли он себя молодого? Создаст ли с ним что-то? Лоренцо составляет забавное уравнение, в котором всякие циферки, и вдруг в середине прямо словами написано «Иван», и приходит вывод: нет. Либо наш Иван сам меняет возраст в зависимости от того, куда попадает. Либо тот, который другой Иван, например, Иван в старости, умирает, не успев повстретиться с молодым Иваном. Уравнения исключают факт встречи. Астроном Уиллер был прав: не пойдут они вместе с бар.
Ладно, теперь в корабле два Ивана, наш исходный, и другой, которого подселили где-то по дороге. Корабль ведь может крутиться по петле, как по американской горке, чего только не нахватает по дороге. Корабль ведь может крутиться по петле, как по американской горке, чего только не нахватает по дороге. И старый Иван говорит: «Люк, ты это ты, Иван, я – это ты, но в будущем!» Уравнения и тут говорят, что не будет этого. Например, окажется, что старик подводит память, и никакой он не Иван вообще. Ложные воспоминания! Что молодой Иван легко выявит и докажет: не родственник ты мне, а калека-переходец.
А стертую память? Это как? Лоренцо опять пишет уравнения, раскладывая на особые векторы состояния корабля, и состояния памяти как физического устройства. И оказывается, что да, у уравненного есть только одно решение: уничтожение памяти и вообще всех материальных следов. Поставил стакан, раз, нет стакана.
В финале статьи физик признается: да, остаются неясности. Например, кажется, что путешественник в будущее двигается какой-то параллельной Вселенной, которая не пересекается с «настоящей», но это запрещено теорией относительности. Что ж, новые исследования покажут.
А ЧТО, ЕСЛИ МЫ УЖЕ?
Нам, не искушённым в математике, но знакомым с фантастикой, всё это навевает всякие мысли.
Что, если мы постоянно путешествуем во времени, но забываем об этом? Что, если мы сны – вещи сны, где на самом деле могут быть элементы будущего – есть до конца не стертые такие воспоминания?
А наши ложные воспоминания, все эти эффекты Манделы? Есть ведь у каждого: что-то помнится, даже явственно, но не покидает чувство, что не было такого. А тут выясняется, что ложные воспоминания – вполне себе часть физики. Эх, жаль, не умеем мы уравнения решать, мы бы к своим воспоминаниям применили бы теорию какуйну.
Конечно, теория относительности говорит: всё это возможно в сильных гравитационных полях, которые искажают даже времена. Вы были в чёрной дыре? Нет. Вот и не придавайтесь. Но давайте рассмотреть варианты:
— тёмная материя свободно проходит сквозь нас. Что, если, пока мы спим, через наше тело пролетает такой сгиб пространства-времени?
— как мы теперь знаем, далекие взрывы сверхновых порождают гравитационные волны. Волны доходят до нас и искажают пространство-время на Земле. Ненадолго и незаметно. Или нет? Ведь мы все забываем!
— наконец, астрономы сейчас активно разрабатывают концепцию мини-чёрных дыр размером с атом. Такие дыры могут проникать сквозь нас, не оставляя следа. Что если они меняют наше созидание, искажают на мгновение пространство-время?
Всё это фантастика, но – Брэдбери можно, а нам нельзя? Физики уже сделали наш мир странным, и он становится всё более странным. Что, конечно, просто замечательно.
СЛУШАЙТЕ ТАКЖЕ
Когда искусственный интеллект будет следить за всеми россиянами (подробнее)
ЧИТАЙТЕ ТАКЖЕ
Сутки длятся всего 16 часов? Оставлен злонамеренный эксперимент со временем
Человечество в шаге от создания машины времени: ученым удалось разорвать пространство и время
Физики провели эксперимент в лаборатории и выяснили неожиданные (подробности)
Почему к старости время бежит быстрее: тайна накануне раскрыта
Учёные дают советы, как чувствовать себя в возрасте – словно ты ребёнок (подробности)
