Наверное, нет другой такой захватывающей темы в мире, как путешествие во времени. На протяжении веков человечество не только интересовалось его значением и т.п., но и мечтало о машине времени. В результате многие известные писатели-фантасты создали невероятно интересные романы и рассказы о путешествиях во времени, которые стали настоящими бестселлерами.

Но сможем ли мы когда-нибудь создать машину времени и отправиться в будущее или в прошлое? Возможно ли это в принципе, или все это плод нашего с вами воображения и мечты ученых и фантастов? Вы не поверите, но уже сегодня мы знаем, как построить машину времени. Так что теперь это вопрос времени - когда мы все-таки создадим реальную машину времени и отправимся в далекое будущее.

В сентябре 2015 года космонавт Геннадий Падалка вернулся на Землю из своего последнего, шестого полета в космос. В этот день он побил мировой рекорд времени, проведенного человеком за пределами земной атмосферы. Этот космонавт находился в космосе в общей сложности 879 дней. Это 2,5 года на орбите! За это время, проведенное на орбите Земли на огромной скорости, космонавт Геннадий Падалка стал настоящим путешественником во времени, в очередной раз испытав теорию общей относительности Эйнштейна в действии.

Когда Падалка в последний раз вернулся на Землю, он, по сути, оказался в будущем. Правда, он оказался в будущем всего на 1/44 секунды. Именно настолько быстрее шло для него время за все 879 дней, проведенных на орбите Земли, по сравнению со временем для всех нас, находящихся все это время на Земле. То есть в буквальном смысле космонавт Геннадий Падалка во время всех своих полетов путешествовал во времени... в будущее.

В результате наш российский космонавт оказался на долю секунды моложе всех тех, кто оставался все это время на Земле. Как видите, подобное путешествие во времени оказалось очень простым и не было связано с использованием заряженного плутония на автомобиле DeLorean, который стал знаменитым после выхода трилогии фильма "Назад в будущее".

Секрет путешествия Геннадия во времени - большая скорость на орбите Земли, где время течет быстрее. По сути, если бы у нашего космонавта была возможность двигаться в космосе все 879 дней со скоростью света, он, приземлившись на Землю, оказался бы в будущем в буквальном смысле, поскольку за этот период на Земле прошли бы многие годы.

То есть согласно теории относительности Эйнштейна, чем выше ваша скорость движения, тем медленней течет для вас время. Соответственно, если вы будете двигаться на околосветной скорости, для вас замедлится не только время, но и все физические процессы в организме. И вернувшись на Землю, вы обнаружите, что в ваше отсутствие время на Земле намного ушло вперед, а ваши ровесники заметно постарели.

В результате еще со времен открытия Эйнштейна, который определил, что время в нашей Вселенной относительно (то есть для каждого из нас время течет по-разному), человечество, по сути, узнало главный «ингредиент» путешествия в будущее. Речь идет о скорости. Так что если вы хотите в буквальном смысле отправиться в будущее прямо сегодня, осталось решить, как разогнаться до околосветной скорости.

Как можно путешествовать во времени с научной точки зрения?

До 20-го века считалось, что время неизменно и что для каждого из нас оно течет одинаково, то есть что оно абсолютно во всей Вселенной. Соответственно, было принято считать, что путешествовать во времени невозможно. В 1680-е годы Исаак Ньютон начал задумываться о природе времени, установив, что время течет независимо от внешних сил и вашего местоположения. В результате на долгие годы научное сообщество взяло за основу все учения Ньютона о движении тел и течении времени.

Но спустя два столетия научный мир ожидал переворот в знаниях.

В 1905-м году молодой ученый Альберт Эйнштейн разработал специальную теорию относительности, используя в качестве основы свою теорию общей относительности. Эйнштейн определил многие новые понятия, связанные со временем.

Он установил, что время во Вселенной эластично и зависит от скорости, замедления или ускорения в зависимости от того, насколько быстро перемещается объект или человек.

В 1971 году был проведен эксперимент, который подтвердил, что время для нас на Земле течет медленнее, чем для тех, кто движется над ней с большей скоростью. Причем чем выше над Землей мы движемся с большей скоростью, тем быстрее для нас течет время.

Во время этого эксперимента ученые отправили в полет четыре прибора с атомными часами (цезиевые атомные часы). Эти часы облетели вокруг Земли. Далее показания часов были сравнены с такими же часами, которые в этот момент находились на Земле. В результате эксперимента была подтверждена теория Эйнштейна о том, что время для объектов или людей, летящих на скорости над Землей, течет быстрее. Так, в результате сравнения показаний часов выяснилось, что часы, облетевшие вокруг Земли, ушли на наносекунды вперед по сравнению с часами, находящимися на Земле во время эксперимента.

Кстати, в ваших смартфонах есть одна интересная технология, которая также подтверждает теорию Эйнштейна.

«БЕЗ ОБЩЕЙ ТЕОРИИ ОТНОСИТЕЛЬНОСТИ ЭЙНШТЕЙНА

НАША СИСТЕМА GPS/ГЛОНАСС НЕ БУДЕТ РАБОТАТЬ» .

Речь идет о встроенном в наши телефоны спутниковом навигаторе (GPS, или ГЛОНАСС-системе), который с помощью спутников, находящихся на орбите Земли, получает сигнал о местонахождении на местности нашего смартфона.

Ведь из-за того, что спутники на орбите движутся на большой скорости и далеко находятся от Земли, получается, что для них время движется быстрее, чем для нашего смартфона, находящегося на Земле. В результате периодически необходимо синхронизировать время навигационного оборудования на Земле и в электронике, используемой на спутниках. Иначе спутники бы неправильно определяли наше местоположение.

Кстати, помимо того, что время для каждого из нас относительно, Эйнштейн вычислил точную скорость света, которая составляет 300 000 000 метров в секунду. Также Эйнштейн установил, что это предел скорости во Вселенной. То есть согласно теории Эйнштейна ничто в мире не может двигаться быстрее скорости света.

Последней идеей великого ученого-мыслителя было то, что гравитация также замедляет время. Эйнштейн установил, что время бежит быстрее там, где слабее сила тяжести. Например, на Земле, на Солнце и Юпитере время течет медленнее, чем в открытом космосе, поскольку эти планеты имеют большую силу тяжести (гравитацию), которая влияет на ход времени. Соответственно, на ход времени, как видите, влияет не только скорость движения объекта в пространстве, но и сила гравитации.

Например, время на вершине Эвереста течет быстрее, чем время у его подножья. Если вы возьмете атомные часы, одни из которых разместите наверху горы, а другие оставите лежать у подножья, то ровно через сутки часы, находящиеся на вершине, уйдут на наносекунды вперед. То есть, по сути, часы на горе Эверест совершат путешествие в будущее. Правда, на ничтожно малое время. Это возможно за счет того, что сила гравитации наверху горы будет слабее, чем у подножья.

Машина времени субатомного мира - Уже реальность

Но почему российский космонавт оказался в будущем всего на 1/44 секунды? Все дело в том, что он двигался на орбите Земли 879 дней на скорости 27 000 км/час. Как видите, по сравнению со скоростью света, на которой время останавливается, скорость на околоземной орбите ничтожно мала, чтобы в буквальном смысле отправить космонавта на сотни лет в будущее. Фактически космонавт совершил прыжок в будущее на ничтожно малое время.

Теперь давайте посмотрим, что же произойдет, если мы создадим космический корабль, который сможет лететь быстрее, чем геостационарные объекты, которые сегодня двигаются по орбите Земли. Нет, как видите, мы не имеем в виду коммерческий авиалайнер, способный лететь на скорости 1000 км/час, или ракету, летящую к МКС на скорости 40 000 км/час. Давайте подумаем об объекте, который бы смог разогнаться почти до скорости света, составляющей почти 300 000 км в секунду.

Думаете, такое невозможно в нашей природе? Оказывается, нет. Конечно, говорить о каком-то большом объекте, который можно разогнать до околосветной скорости, еще очень и очень рано. Но мы научились разгонять до скорости света субатомные частицы, в буквальном смысле отправляя их в далекое будущее. Речь идет о самом высокотехнологичном проекте ученых из многих стран мира за всю историю человечества - большом адронном коллайдере, который умеет разгонять субатомные частицы почти до скорости света.

Вы не поверите, но этот ускоритель частиц способен разгонять протоны до 99,999999% скорости света. На этой скорости относительное время движется примерно в 6 900 раз медленнее по сравнению с их стационарными наблюдателями.

«БОЛЬШОЙ АДРОННЫЙ КОЛЛАЙДЕР... РЕГУЛЯРНО ОТПРАВЛЯЕТ

СУБАТОМНЫЕ ЧАСТИЦЫ В БУДУЩЕЕ».

Итак, да, мы научились отправлять атомы в будущее. Причем ученые делают это уже в течение последнего десятилетия вполне успешно. Но отправить человека в будущее - это другое дело.

Но самое интересное, что с учетом того, что ученые научились регулярно перемещать частицы со скоростью света, концептуально отправить человека путешествовать в будущее возможно. Дело в том, что путешествие человека в будущее реально возможно и не запрещено ни одним законом физики.

По сути, для того чтобы, например, отправить человека в 3018 год, сегодня достаточно посадить его в космический корабль и разогнать челнок до 99,995 процентов скорости света.

Предположим, что такой корабль создан. Итак, представьте, что вы садитесь в подобный суперкорабль, который отправляется на планету, находящуюся на расстоянии 500 световых лет от нас (например, на недавно обнаруженную планету, похожую на Землю, Kepler 186f , которая находится от нас на расстоянии 500 световых лет). Для тех, кто не знает или не помнит, напомним, что 500 световых лет - это расстояние, которое преодолеет свет за 500 лет своего путешествия. Зная скорость света, можете посчитать, какое это невероятное расстояние, на котором космическому телескопу Kepler удалось обнаружить планету, по характеристикам напоминающую Землю.

Итак, теперь давайте представим, что вы сели в космический корабль, который летит на планету Kepler 186f . Далее ваш корабль разгоняется до скорости света и летит в течение 500 лет, двигаясь почти со скоростью света. Подлетев к планете, ваш корабль разворачивается и летит обратно к Земле в течение еще 500 лет на той же околосветной скорости.

В итоге на все путешествие у вас уйдет 1000 лет. Когда корабль вернется на Землю, будет уже 3018 год.

Но постойте, как же вы сможете выжить в этом космическом корабле в течение 1000 лет? Ведь люди не могут жить так долго?

Вот тут на помощь и приходит теория относительности Эйнштейна. Все дело в том, что, когда вы будете двигаться 500 лет (по земным меркам) в сторону дальней родственницы Земли со скоростью света, время для вас будет течь медленнее, чем для всех жителей планеты.

Так, при движении на околосветной скорости ваши часы на корабле и все ваши процессы в организме замедлятся. Например, ваши часы на космическом корабле будут тикать на 1/100 от скорости хода часов на Земле. То есть, преодолев расстояние 500 световых лет и столько же обратно, вы состаритесь только на 10 лет, тогда как на Земле за время вашего путешествия пройдет 1000 лет.

Но это лишь теория и наши с вами фантазии. Да, как видите, теоретически путешествие во времени возможно. Оно реально. К сожалению, между теорией и реальностью всегда существует огромная пропасть. Ведь построить сегодня космический корабль, который смог бы разгоняться почти до скорости света, мы не можем. Так как же мы преодолеем проблемы по созданию машины времени?

Скоро ли человечество сможет построить корабль, способный двигаться со скоростью света?

Как видите, для того чтобы отравиться в будущее, нам нужен космический корабль, который может разгоняться до околосветной скорости. Правда, осуществить это очень тяжело. Ведь существуют огромные инженерные препятствия. Во-первых, сегодня человечество еще далеко от того, чтобы построить подобный космический корабль, способный перемещаться со скоростью света.

Дело в том, что сегодня самым быстрым космическим кораблем, когда-либо созданным человечеством, является солнечный зонд "Parker", который в скором времени будет запущен в космос . Этот космический зонд сможет разгоняться максимально до скорости 450 000 миль в час (724204,8 км/час). Да, это будет самый быстрый объект, созданный человеком за всю свою историю. Но по сравнению со скоростью света эта скорость ничтожно мала. Например, с такой скоростью вы смогли бы из Филадельфии попасть в Вашингтон всего за 1 секунду. Но за это время свет преодолеет это же расстояние 8 раз.

А теперь представьте, сколько нужно энергии, чтобы ускорить космический корабль до скорости света. Какое же тогда топливо лучше всего использовать для получения невероятной энергии, которая бы смогла разогнать корабль до околосветной скорости?

Некоторые ученые и астрофизики предлагают использовать для такого космического корабля высокоэффективное антиматериальное топливо (топливо на основе антиматерии). Кстати, многие ученые мира считают, что такое топливо действительно может быть потенциально неоценимым в межзвездных путешествиях.

Но помимо топлива существует еще большая проблема для межзвездных путешествий. Речь идет о безопасности людей, которые отправятся в путешествие на скорости света. Ведь такой космический корабль должен будет нести достаточное количество предметов снабжения для членов экипажа, отправившегося в межзвездное путешествие (еда, вода, медикаменты и т.д.). Но чтобы обеспечить длительное путешествие в космосе, корабль должен быть достаточно большим. В результате чем больше будет корабль, тем больше ему будет необходимо энергии для разгона до скорости света.

В том числе при разгоне до скорости света нужно учитывать, что ускорение должно быть плавным, поскольку иначе люди, находящиеся на космическом корабле, получат при разгоне слишком большую перегрузку, что опасно для жизни.

Но тогда, чтобы разогнать корабль до околосветной скорости, понадобится слишком много времени. Ведь, по сути, корабль можно будет медленно ускорять, прибавляя немного скорость так, чтобы перегрузка, длительно испытываемая экипажем корабля, не превышала 1g (обычно, находясь на Земле, мы и испытываем эту перегрузку).

Таким образом, для того чтобы разогнаться до скорости света, может понадобиться слишком длительный период, что значительно увеличит время путешествия. А это в итоге минимизирует возможное время путешествия в будущее.

Например, используя наш пример в путешествии на расстояние 500 световых лет при плавном ускорении, в результате которого перегрузка не будет превышать 1g, наш полет займет по часам на космическом корабле не 10 лет, а уже 24 года. Но тем не менее при движении на околосветной скорости на расстояние 500 световых лет и обратно вы все равно сможете попасть в 3018 год.

К сожалению, для создания такого невероятного транспортного космического средства с подобными спецификациями человечеству понадобится еще много времени, ресурсов и, конечно, очень и очень много денег. Но то же самое можно сказать и о других масштабных амбициозных проектах, которые еще несколько десятилетий назад казались невозможными. Мы имеем в виду проект по обнаружению гравитационных волн и большой коллайдер Хадера. Сегодня эти проекты уже реальность и никого не удивляют.

Так что кто его знает, что нас ждет в ближайшие десятилетия. Ведь вполне возможно, следующим научным мегапроектом как раз и станет создание машины времени (космического корабля, способного разогнаться до скорости света).

Возможно ли путешествовать назад в прошлое?

Но в описанной нами машине времени, которая может когда-нибудь стать реальностью, путешествие в будущее идет в реальном времени. То есть если вы сядете в космический корабль сегодня и разгонитесь до скорости света, время ваших часов и часов людей на Земле будет идти в реальности. Единственным различием будет то, что ваши часы во время путешествия замедлятся.

В результате космический корабль, представляющий машину времени, по сути, перебрасывает вас в будущее в реальном времени, но никак не в обратном. То есть на таком космическом корабле вы не сможете отправиться в прошлое. Но возможно ли хотя бы теоретически путешествовать во времени в прошлое?

Некоторые ученые считают (не все, например, Хокинг доказывал, что путешествовать в прошлое невозможно), что путешествие в прошлое также возможно. Но для этого нужно найти место, где можно обойти законы физики.

Самое интересное, что такие места во Вселенной могут быть.

Например, чисто теоретически путешествие в прошлое возможно через червоточину (кротовая норма в пространстве-времени), через которую можно попасть в прошлое.

Проблема в другом - найти в космосе подобное место, где существует кротовая нора, соединяющая разлом в пространстве-времени. К сожалению, в большинстве случае такие норы исчезают через наносекунды после своего появления.

Между тем согласно теории относительности Эйнштейна подобные кротовые норы реальны. Дело в том, что такие червоточины могут образовываться в качестве туннелей, пересекающих через изогнутое пространство-время. Теоретические через такие норы можно послать луч света в определенную точку пространства. Соответственно, теоретически луч света можно отправить в прошлое.

Фантастика? Нисколько. Посмотрите на небо в ночное время и вы увидите свет тысяч звезд, который дошел до ваших глаз только сегодня, несмотря на то что многие звезды перестали существовать еще миллиарды лет назад. Все дело в том, что эти звезды находятся на огромном от нас расстоянии, а также, учитывая, что наша Вселенная постоянно расширяется, получается, что свет многих звезд пришел к нам из прошлого.

Таким образом, как видите, теоретически отправить в будущее кого-то намного реальней, чем в прошлое. Поэтому в будущем, скорее всего, ученые в первую очередь будут готовы отправить кого-либо в будущее, а не в прошлое. К сожалению, в ближайшей перспективе это не произойдет. Ведь человечеству для этого будет необходимо еще придумать супертопливо, способное разогнать корабль до околосветной скорости.

Тем не менее, как видите, путешествие в будущее реально и возможно. Но для этого нужно огромное финансирование. По мнению многих ученых, если бы сегодня многие государства объединились и профинансировали проект по созданию космического корабля, способного двигаться со скоростью света, то уже через 20 лет подобный корабль стал бы реальностью.

Ну, а пока, чтобы насладиться эффектом машины времени, нам остается только пересматривать известные киноленты о путешествиях во времени, а также перечитывать различные популярные фантастические книги.

Причем многие фильмы реально показывают, как может выглядеть космическое путешествие во времени. Например, посмотрите старый оригинальный фильм "Планета обезьян", где космонавты думали, что попали на другую планету, похожую на Землю, которой вместо людей управляют обезьяны.

Но на самом деле космонавты прибыли на ту же планету Земля в будущем, где по каким-то причинам власть на планете захватили обезьяны. По сути, в этом фильме космонавты прибыли в будущее планеты Земля, поскольку их путешествие в космосе осуществлялось на скорости света. Этот фильм точно отображает специальную теорию относительности Эйнштейна и показывает, как человек может отправиться в будущее.

В котором просим наших ученых ответить на довольно простые, на первый взгляд, но спорные вопросы читателей. Для вас мы выбрали самые интересные ответы экспертов ПостНауки.

Вопрос о возможности создания машины времени - это вопрос об универсальной применимости принципа причинности и близко с ним связанного второго закона термодинамики. Выражаясь простым языком, принцип причинности говорит нам, что всегда и везде, в любых системах отсчёта и для всех явлений следствие не может предшествовать причине. Сначала гремит гром, а затем крестится мужик. Второй закон термодинамики, опять же намеренно упрощая, утверждает, что замкнутые системы всегда меняются в сторону возрастания беспорядка (энтропии). Например, сахар со временем растворяется в воде, потому что сироп обладает большей энтропией, нежели составляющие его сахар и вода по отдельности. Для того чтобы вновь разделить сахар и воду, нужно затратить энергию (например, нагреть раствор).

Ясно, что возможность путешествия во времени нарушила бы оба этих закона: прыгнувший на несколько секунд в прошлое мужик мог бы перекреститься перед вспышкой молнии, а отправив в прошлое сахарный сироп, мы бы увидели, как из него сами по себе возникают несмешанные вода и сахар.

Интересно, что никакие другие физические законы не устанавливают разницу между прошлым и будущим. Большая часть уравнений вообще не меняет своего вида при изменении направления течения времени, остальные остаются неизменными при одновременной смене направления временнОй оси и знаков ещё нескольких физических величин (простейший пример такого рода - системы с магнетизмом, в которых надо одновременно менять знак оси времён и направление магнитного поля).

Таким образом, принцип причинности и второе начало термодинамики в современной картине знаний представляют собой изолированные утверждения - если вдруг окажется, что они не выполняются, остальная часть научного знания останется неизменной. Можно провести аналогию с пятой аксиомой Евклида: опирающаяся на постулат о непересечении параллельных прямых теория правильно описывает геометрию на плоскости, но отмена этой аксиомы не приводит к катастрофе - получается неевклидова геометрия, описывающая, например, свойства фигур на поверхности сферы.

Разница межу физикой и математикой, однако, состоит в том, что математике интересны любые теории, а физике - только описывающие наш реальный мир, существующий в единственном экземпляре. И в этом реальном мире принцип причинности, судя по всему, не нарушается. Конечно, всегда можно думать, что мы этих нарушений не замечаем, но вероятность такого положения дел крайне мала - как и все фундаментальные законы, принцип причинности проявляет себя в самых разных аспектах наблюдаемой действительности, и пройти мимо его нарушения было бы сложно.

Нужно сказать ещё вот о чём. Учёные не меньше газетчиков любят броские названия, и в последнее время стало модным заимствовать для новых открытий термины из научной фантастики, чтобы привлечь к ним внимание сообщества. Один из ярких примеров - термин «квантовая телепортация», соответствующий абсолютно реальной и очень красивой квантово-информационной технологии, не имеющей, впрочем, ничего общего с телепортами из книжек и компьютерных игр. Вполне может оказаться, что в будущем мы услышим о какой-нибудь «квантовой машине времени». Но путешествия во времени от этого возможными, к сожалению, не станут.

Сложно, но возможно
Пол Дэйвис

Знаменитый роман "Машина времени", написанный Гербертом Уэллсом в 1895 г., вдохновил многих писателей фантастов. Возможно ли на самом деле путешествие во времени? Удастся ли создать аппарат, который смог бы отправить человека в прошлое или в будущее?

Многие годы путешествия во времени не вписывались в рамки серьезной науки. Тем не менее эта тема стала чем-то вроде побочного занятия для физиков-теоретиков. Размышления о путешествиях во времени приводят к довольно забавным и в то же время весьма глубокомысленным выводам. Например, сущность единой теории физики, основанной на понимании связи между причиной и следствием, придется серьезно пересмотреть, если свободное перемещение во времени хотя бы в принципе возможно.

Наиболее полное понятие о времени дает нам теория относительности Эйнштейна. До ее возникновения время считалось универсальным и абсолютным, одинаковым для каждого наблюдателя независимо от его физического состояния. В своей специальной теории относительности Эйнштейн выдвинул предположение, что значение интервала времени, измеряемого между двумя событиями, зависит от того, каким образом движется наблюдатель. Иными словами, два наблюдателя, движущихся по-разному, отметят различную продолжительность интервалов между одними и теми же двумя событиями.

Подобные явления часто называют "парадоксом близнецов". Представьте, что Салли и Сэм - близнецы. Салли садится в космический корабль и на высокой скорости отправляется к ближайшей звезде, затем разворачивается и летит на Землю, где ее ждет Сэм. Пусть для Салли продолжительность полета составит, скажем, один год. Когда она вернется, то обнаружит, что за время ее отсутствия на Земле прошло 10 лет, а ее ше ее на 9 лет. Получается, что Салли брат Сэм стар и Сэм теперь не ровесники, хотя и родились в один и тот же день.

Этот пример иллюстрирует один из вариантов путешествия во времени: в результате своего полета Салли переместилась на 9 лет в будущее Земли.

Сдвиг во времени

Эффект растяжения времени возникает всякий раз, когда один наблюдатель движется относительно другого. В повседневной жизни мы не замечаем искажений времени, поскольку они проявляются лишь при околосветовых скоростях. Даже скорость самолетов настолько мала, что растяжение времени за обычный авиаперелет составляет лишь несколько наносекунд. Что и говорить, масштабы далеко не уэллсовские. Тем не менее атомные часы достаточно точны, чтобы зарегистрировать этот временной сдвиг и доказать, что время при движении растягивается. Итак, путешествие в будущее, пусть даже в очень близкое будущее, - подтвержденный факт.

Три непростых этапа создания туннельной машины времени

1 Сначала необходимо найти или создать звездные врата - туннель, соединяющий две точки пространства. Возможно, такие туннели существуют еще со времен Большого взрыва. В противном случае придется иметь дело с естественными субатомарными пространственно-временными туннелями, которые могут возникать и исчезать повсюду, или с искусственными - созданными при помощи ускорителей элементарных частиц. Микротуннели необходимо будет увеличивать до приемлемых размеров, вероятно, используя при этом энергетические поля, схожие с теми, которые заставили пространство мгновенно расшириться сразу после Большого взрыва.

2 Затем необходимо обеспечить устойчивость туннеля. Введение в него отрицательной энергии, полученной квантовыми методами при помощи так называемого эффекта Казимира, позволит сигналам и материальным объектам безболезненно проходить сквозь звездные врата. Отрицательная энергия будет препятствовать стремлению туннеля сжаться в точку с бесконечной (или почти бесконечной) плотностью и стать черной дырой.

3 Теперь с помощью космического корабля можно отбуксировать один из входов туннеля к поверхности нейтронной звезды, обладающей невероятной плотностью и мощным полем тяготения, которое замедлит ход времени. При этом на другом конце туннеля время будет лететь быстрее, и входы звездных врат окажутся разделены не только в пространстве, но и во времени.

Чтобы пронаблюдать действительно заметные искажения времени, нам придется заглянуть за пределы повседневного опыта. В больших ускорителях элементарные частицы могут быть разогнаны до скоростей, близких к скорости света. Некоторые из частиц, такие как мюоны, обладают "встроенными часами", ибо имеют определенный период полураспада. Наблюдения показывают, что в соответствии с теорией Эйнштейна мюоны, движущиеся в ускорителе с высокой скоростью, распадаются медленнее. Для неподвижного наблюдателя заметные временные искажения испытывают и частицы космических лучей. Скорость движения этих частиц настолько близка к скорости света, что с их "точки зрения" они пересекают галактику за считанные минуты, хотя в земной системе отсчета это занимает десятки тысяч лет. Если бы не проявлялось растяжение времени, подобные частицы никогда не достигли бы Земли.

Скорость - один из способов перенестись в будущее. Другой способ - гравитация. В общей теории относительности Эйнштейн показал, что гравитация замедляет ход времени. Часы на крыше идут немного быстрее, чем часы в подвале, которые находятся ближе к центру Земли и поэтому сильнее испытывают влияние ее поля тяготения. Аналогично часы в космосе идут быстрее, чем на Земле. Наблюдаемые отклонения очень незначительны, однако они были зафиксированы высокоточными часами. Эти искажения времени были учтены при создании Глобальной системы позиционирования (GPS), иначе моряки, таксисты и крылатые ракеты постоянно сбивались бы с курса.

Гравитация нейтронных звезд настолько велика, что время на их поверхности замедляется примерно на 30% по сравнению со временем на Земле. События, происходящие на Земле и наблюдаемые с одной из таких звезд, будут похожи на ускоренное видео. Черные дыры представляют предельный вариант искажения времени: на их поверхности время неподвижно застыло для внешнего наблюдателя. Это значит, что за то короткое время, которое наблюдатель затратит на падение на поверхность черной дыры, во всей остальной Вселенной пройдет целая вечность. Поэтому для стороннего наблюдателя область внутри черной дыры находится за пределами конца времен. Если бы некий космонавт сумел приблизиться к черной дыре на малое расстояние, а затем вернуться живым и невредимым, - несомненно, фантастичный и к тому же безрассудный проект, - то он смог бы оказаться в далеком будущем.

Голова идет кругом

До сих пор речь шла о перемещении в будущее. А как насчет путешествия в прошлое? Здесь все гораздо сложнее. В 1948 г. Курт Гедель (Kurt Gaedel) нашел решение для составленных Эйнштейном уравнений гравитационного поля, описывающих вращающуюся Вселенную. Путешествуя в пространстве такой Вселенной, космонавт может достичь своего прошлого. Это происходит вследствие воздействия поля тяготения на электромагнитные волны. В такой Вселенной свет (и, соответственно, причинно-следственная связь между объектами) будет вовлечен во вращательное движение, что позволит материальным объектам описывать траектории, замкнутые не только в пространстве, но и во времени. Пожав плечами, решение Геделя отложили в сторону как математический парадокс - в конце концов, нет свидетельств того, что вся наша Вселенная вращается. Тем не менее полученный Геделем результат показал, что теория относительности не исключает перемещения назад во времени. Более того, сам Эйнштейн был озадачен этим фактом.

Самой большой проблемой при создании туннельной машины времени
является построение пространственно-временного туннеля

Были придуманы и другие сценарии путешествия в прошлое. Так, в 1974 г. Фрэнк Дж. Типлер (Frank J. Tipler) из Университета Тулейна рассчитал, что массивный бесконечно длинный цилиндр, вращающийся вокруг своей оси с околосветовой скоростью и закручивающий свет вокруг себя в кольцо, может позволить космонавтам попасть в свое прошлое. В 1991 г., Дж. Ричард Готт (J. Richard Gott) из Принстонского университета предсказал, что космические нити - структуры, сформировавшиеся, по мнению космологов, на ранних стадиях после Большого взрыва, - могут породить похожий эффект. А наиболее правдоподобный сценарий машины времени появился в середине 80-х гг. прошлого века. Он основан на концепции пространственно-временного туннеля.

В научной фантастике пространственно-временные туннели часто называются звездными вратами; они представляют кратчайший путь между двумя далеко разнесенными в пространстве точками. Войдя в гипотетический пространственно-временной туннель, вы можете через несколько мгновений выйти из него на другом конце галактики. Звездные врата действительно вписываются в общую теорию относительности, согласно которой тяготение искажает не только время, но и пространство. Эта теория позволяет провести аналогию с объездной дорогой и туннелем, соединяющими две точки пространства. Математики называют такое пространство многосвязанным. Так же как туннель сквозь горный хребет обычно короче объездной дороги, так и пространственно-временной туннель может быть короче пути в обычном пространстве.

Фантастический пространственно-временной туннель описан в романе Карла Сагана "Контакт", вышедшем в свет в 1985 г. Вдохновленный Саганом, Кип С. Торн (Kip S. Thorne) и его сотрудники из Калифорнийского технологического института решили выяснить, не противоречит ли идея звездных врат законам современной физики. Отправной точкой их исследований стало предположение о том, что пространственно-временной туннель должен быть схож с черной дырой, являясь телом с чудовищной силой тяготения. Однако в отличие от черной дыры, которая предлагает безвозвратно отправиться в никуда, звездные врата должны иметь не только вход, но и выход.

В петле

Чтобы пространственно-временной туннель был проходимым, он должен содержать, говоря словами Торна, экзотическую материю. Это должно быть нечто, создающее антигравитационное поле и тем самым препятствующее превращению массивной системы в черную дыру под действием собственной гигантской массы. Источником антигравитации, или гравитационного отталкивания, может стать отрицательная энергия. Как известно, отрицательные энергетические состояния присущи некоторым квантовым системам. Это наводит на мысль, что существование торновской экзотической материи не противоречит законам физики. Тем не менее пока неизвестно, удастся ли создать достаточное количество антигравитационного вещества для стабилизации туннеля (см. статью Лоренса Г. Форда (Lawrence H. Ford) и Томаса А. Романа (Thomas A. Roman) "Отрицательная энергия, пространственно-временные туннели и искривляющий двигатель" (Negative Energy, Wormholes and Warp Drive) в январском номере Scientific American за 2000 год).

Источник парадоксов

ПРЕСЛОВУТЫЙ МАТЕРИНСКИЙ ПАРАДОКС и ЕГО РАЗГАДКА
Пресловутый материнский парадокс возникает тогда, когда люди или материальные объекты попадают в свое прошлое и изменяют его. Простой пример: бильярдный шар попадает в туннельную машину времени. Вылетая из нее в прошлом, он сталкивается с самим собой и препятствует своему попаданию в туннель.

Разгадка парадокса проста: поведение бильярдного шара не должно противоречить логике или законам физики. Шар не может вылететь из туннеля так, чтобы самому себе помешать в него попасть. Зато он может пройти звездные врата бесконечным числом других способов.

Вскоре Торн и его коллеги осознали, что в случае создания стабильного пространственно-временного туннеля он может быть использован как машина времени: пройдя через такой туннель, можно будет оказаться не только в другой точке Вселенной, но и в другой точке времени - в прошлом или в будущем.

Чтобы приспособить туннель для путешествий во времени, необходимо один из его входов отбуксировать на достаточно близкое расстояние к поверхности нейтронной звезды. Тяготение звезды замедлит время вблизи этого входа в туннель, поэтому разница во времени между двумя входами будет накапливаться. Если затем поместить оба входа в соответствующем месте пространства, разница во времени между ними останется зафиксированной.

Предположим, что эта разница составит 10 лет. Пройдя через такой туннель в одном направлении, космонавт перенесется на 10 лет в будущее. Другой космонавт, пройдя сквозь туннель в обратном направлении, переместится на 10 лет в прошлое. Вернувшись с большой скоростью к месту своего отправления через обычное пространство, второй космонавт сможет оказаться дома еще до начала своего путешествия. Другими словами, пространственная петля может стать петлей во времени. Единственное ограничение - космонавт не может вернуться в тот период времени, который предшествовал созданию пространственно-временного туннеля.

Самой большой проблемой при создании туннельной машины времени является построение пространственно-временного туннеля. Возможно, наше пространство пронизано такими туннелями еще со времени Большого взрыва. В таком случае высокоразвитая цивилизация могла бы воспользоваться одним из них. Пространственно-временные туннели могут также возникать в микроскопических масштабах и иметь размеры порядка атомного ядра. В принципе такой туннель может быть стабилизирован энергетическим импульсом и затем как-нибудь растянут до приемлемых размеров.

Запрещено цензурой!

Допустим, что инженерные трудности преодолимы. Тогда создание машины времени открывает ящик Пандоры, содержащий массу причинных парадоксов. Представьте себе путешественника, который отправляется в прошлое и убивает свою мать, которая в тот момент была еще маленькой девочкой. Бессмыслица, не правда ли? Если девочка погибает, то она не может стать матерью нашего путешественника. Но если он никогда не был рожден, то как он попал в прошлое и убил свою мать?

Парадоксы такого рода возникают всякий раз, когда путешественник пытается внести в свое прошлое заведомо невозможные изменения. Однако это не мешает кому-нибудь быть частью своего прошлого. Предположим, что, попав в прошлое, путешественник спасает юную леди от убийства, а она затем становится его матерью. Причинная петля в этом случае является самосогласованной и не выглядит парадоксальной. Таким образом, причинная согласованность может накладывать ограничения на действия путешественника во времени и вместе с тем не исключает путешествия во времени как таковые.

Не являясь строго парадоксальными, путешествия во времени, несомненно, остаются загадочными. Вообразим, что путешественник попадает в будущее на один год вперед и в свежем выпуске Scientific American знакомится с новой математической теоремой. Запомнив ее доказательство, он возвращается в прошлое и рассказывает о ней некоему студенту, который затем публикует статью об этой теореме в упомянутом журнале. Разумеется, это та самая статья, которую читал наш путешественник. Встает вопрос: откуда взялась информация о теореме? Не от путешественника, поскольку он всего лишь прочитал о теореме статью. Но и не от студента, который услышал о теореме от путешественника. Получается, что информация появилась ниоткуда и безо всякой причины.

Неестественные последствия путешествий во времени заставили некоторых фантастов напрочь отказаться от этой идеи. Стефан Хокинг (Stephen W. Hawking) из Кембриджского университета выдвинул "гипотезу защиты хронологии", которая запрещает существование причинных петель. Поскольку теория относительности, как известно, допускает путешествия в прошлое, то для защиты хронологии должен существовать какой-либо фактор, запрещающий такие путешествия. Что может стать таким фактором? Возможно, на помощь придут квантовые процессы. Существование машины времени позволит частицам попадать в свое собственное прошлое. Вычисления показали, что возникающая в результате этого цепная реакция породит расходящуюся энергетическую волну, которая разрушит туннель.

Защита хронологии все еще остается гипотезой, поэтому путешествия во времени пока не могут считаться невозможными. Вероятно, окончательное решение этой проблемы будет возможно в случае успешного обобщения квантовой механики и теории тяготения с использованием теории струн и ее дополнений (так называемой М-теории). Вполне возможно, что ускорители элементарных частиц следующего поколения будут способны создавать субатомарные пространственно-временные туннели, стабильности которых будет достаточно для совершения ближайшими частицами стремительных временных петель. Это будет лишь отголосок уэллсовского видения машины времени, который, впрочем, навсегда изменит нашу картину физической реальности.

В далеком 1895 году был издан научно-фантастический роман Герберта Уэллса "Машина времени". Идея пришлась по вкусу всем, вне зависимости от уровня образования и социального статуса. Мечтатели с удовольствием переносились в будущее и становились наблюдателями новейших достижений техники или возвращались в прошлое, пытаясь повлиять на ход событий. Некоторые не просто мечтали, но и предпринимали попытки воссоздать такую машину. Да что там! Поговаривают, что та же Теория относительности Эйнштейна возникла на волне всеобщей истерии вокруг машины времени.

Долго ли до путешествий во времени?

С тех пор минуло столетие, а интерес к межвременному перемещению все не ослабевает. Понятие машины времени вошло в лексикон писателей-фантастов как неоспоримо существующий аппарат будущего. В газетах нет-нет да появляются привлекательные заголовки: времени? Фото эксклюзив!" А это значит, что люди (кто в гараже, кто за столом в научной лаборатории) по-прежнему бьются над созданием реального прототипа. Их рвение подогревает еще и то, что почти все оборудование будущего, выдуманное Гербертом Уэллсом, уже существует: космические ракеты, разведчики-невидимки, лазер и другие. Так может, и до совсем недалеко?

Физика машины времени

Саму идею такого устройства для путешествий тяжело назвать фантастической. Любой предмет идет по временному пути - появляется, стареет, изнашивается, исчезает. С другой стороны, этим процессом в полной мере никто не управляет. Да, технический прогресс достиг того, что человек может продлить срок его службы. Но повернуть время вспять - вопрос другого уровня. Поэтому машина времени (как сделать ее) - это задача не просто на движение вперед в потоке встречного движения минут и часов, но обратимое пилотируемое перемещение.

Следующий вопрос: перемещение куда?

Земля движется вокруг Солнца. Ее координаты в пространстве постоянно меняются. К тому же Земля вращается вокруг собственной оси, а значит, любой предмет на ее поверхности, устремившись в будущее или прошлое, может оказаться в то время, но не в том месте. В открытом космосе, например. Получается, что необходимо не только разобраться с тем, как сделать машину времени, инструкция к которой не известна, создать некий аппарат, который будет отсчитывать минуты в обратном порядке или ускоренном режиме, но и учитывать пространственные координаты, которые, возможно, непредсказуемы. Значит, определение машины времени можно с уверенностью дополнить: это устройство обратимого пилотируемого перемещения в системе пространственных координат, зависимой от времени.

Эксперимент Эйнштейна

Получается, точное определение машины времени легко может вывести каждый современный человек. С созданием же дело обстоит не столь радужно. Хотя нельзя отрицать, что неких успехов человечество достигло и на этом пути. К примеру, тот же Эйнштейн смог сконструировать систему, которая смогла скрыть целый авианосец не только с экранов следящей аппаратуры, но и заставить его исчезнуть из поля зрения наблюдателей и зрителей на целых 5 минут. Впрочем, члены экипажа затруднились рассказать, где они пребывали все это время, и пребывали ли где-то вообще. Эксперимент сложно назвать удачным. Вся команда вскоре погибла от неизвестной болезни. С другой стороны, Эйнштейн доказал, что человек может управлять временем. Остается только понять: возможна ли реальная машина времени, как сделать ее?

Современный взгляд на время

Теория относительности Эйнштейна показывает, что время и пространство имеют некую поверхность, не видимую взгляду человека. Эта поверхность крайне неоднородна по составу и форме, имеет впадины и выпуклые образования, морщины и трещины. Известный пример временной впадины - черная дыра.

Ученые вот уже более полувека трудятся над их изучением. И пришли к выводу, что присутствуют не только в космическом пространстве, но и в мельчайших частицах всего, что нас окружает - атомах. Эти червоточины представляются межвременными тоннелями, которые соединяют две точки, в миллионы раз сокращая не только расстояние между ними, но и замедляя время пропорционально расстоянию. Они не стабильны. Они то исчезают, то появляются. И что является причиной этих исчезновений - пока остается загадкой.

Известный мыслитель уверен, что когда-нибудь наш технологический потенциал достигнет такого уровня, что мы сможем не только воспользоваться этими межвременными тоннелями, расширив их до размера человека, но и синтезировать свои собственные тоннели.

Хокинг же утверждает, что следующей целью ученых, покоривших расстояния, будет шаг в прошлое в прямом смысле этого слова. Человечество научится применять червоточины для путешествий во времени.

Игры со временем

Время - хозяин всего сущего. И теперь предмет его вожделений - машина времени. Как создать ее? Задача человека - переместить чашу власти в свою сторону. И если в реальности этот вопрос пока еще неразрешим, то в виртуальном мире управлять временем может каждый. К примеру, симулятор построения собственной вселенной в реальном времени Minecraft (этот симулятор предусматривает перемещение игрока по вселенной в реальном времени, что в ходе игры и постепенном разрастании мира становится проблемой) позволяет каждому игроку получить собственную машину времени. Чего же такого нет в нашем мире, что есть в проекте "Майнкрафт"? Как сделать машину времени? Использовать моды, находящиеся в широком доступе. В общем, были бы у наших ученых какие-то секретные каналы доступа к данным о пространстве, была бы и у нас машина времени.

Метафизическое перемещение во времени

Пока ученые и геймеры изобретают средства для своего собственного мастера медитации идут иным путем: путешествуют метафизически.

Каждое тело, находящееся в нашем мире, оставляет после себя некий след, сотканный из энергии его жизни и вибрации - реакции пространства на его перемещение. Опытные йоги умеют настраиваться на этот след, утверждая, что избранный ими путь делает возможным путешествие в прошлое и обратно. Силой мысли. Правду ли говорят? Ответ неоднозначен. О метафизическом перемещении во времени рассказывают и шаманы, и ясновидящие, и люди, увлекающиеся магией. Они же уверяют, что реальность - это своего рода машина времени. Как сделать так, чтобы она работала? Достаточно достичь гармонии с самим собой, научиться отрешаться от внешнего мира, ежедневно медитировать и практиковаться - и все получится: любой человек сможет пройти по пути времени туда и обратно.

А что же будущее? Реально ли при помощи медитации получить золотой ключик от заветной двери? Реально, но в какое именно будущее попадет наблюдатель? Ведь это крайне переменчивое пространство, на которое влияет множество событий. Каждая минута, каждая секунда функционально зависит от тысячи переменных. Если предугадать условия, принять определенное решение - можно узнать о дальнейшем его развитии. Этот метод используют ясновидцы и шаманы. Они как будто выбирают нужный коридор из тысячи и идут по нему, предсказывая будущее.

Время для эксперимента

Каждый человек хоть раз да задумывался о том, как сделать настоящую машину времени, чтобы встретиться с самим собой из прошлого. Посмотреть на себя и, возможно, дать пару советов. В связи с этим широкую популярность обрели так называемые "капсулы времени", в которые группа людей или кто-то в одиночку составляют послание для себя в будущем. Послание может содержать видеозапись или же вещи, вызывающие у отправителя какие-то эмоции - в общем, некую информацию из прошлого, которую будет интересно получить.

Через некоторое открывают и как бы устанавливают контакт с самим собой из прошлого. Людей по ту и по эту сторону времени объединяет ожидание и мысли. Создается локальный временной континиум - в действии настоящая машина времени. Как сделать - вопрос уже не стоит.

Буквально на днях, после прочтения статьи Путешествия во времени и программирование я загорелся идеей об экспериментальных исследованиях, которые позволили бы получить практические ответы на вопросы о перемещении во времени. Но прежде чем переходить к экспериментам, требуется разработать теоретическое обоснование о возможности преодоления времени между прошлым и будущим. Чем собственно я занимался в течении последних дней. Исследование основано на теории относительности Эйнштейна и релятивистских эффектах, попутно затрагивая также квантовую механику и теорию суперструн. Думаю мне удалось получить положительные ответы на поставленные вопросы, подробно рассмотреть скрытые измерения и попутно получить объяснение некоторых явлений, например, природу корпускулярно-волнового дуализма. А также рассмотреть практические способы передачи информации между настоящим и будущем. Если вас тоже волнуют эти вопросы то добро пожаловать под кат.

Обычно я не занимаюсь теоретической физикой, и в реальности веду довольно однообразную жизнь занимаясь софтом, железом, и отвечая на однотипные вопросы пользователей. Поэтому если найдутся неточности и ошибки надеюсь на конструктивное обсуждение в комментариях. Но мимо данной темы я не смог пройти. В голове то и дело появлялись новые идеи, которые со временем образовались в единую теорию. Я как то не рвусь самому отправляться в прошлое или будущее в котором меня никто не ожидает. Но предполагаю, что в будущем это станет возможно. Меня больше интересуют решение прикладных задач связанных с созданием информационных каналов для передачи информации между прошлым и будущем. А также волнуют вопросы о возможности изменения прошлого и будущего.

Путешествие в прошлое связано с большим количеством трудностей, которые сильно ограничивают возможность такого путешествия. На данном этапе развития науки и техники, думаю преждевременно браться за реализацию таких идей. Но прежде чем понять, можем ли мы изменить прошлое, необходимо определиться с тем, можем ли изменить настоящее и будущее. Ведь суть любых изменений прошлого сводится к изменению последующих событий относительно заданной точки времени, к которому мы хотим вернуться. Если в качестве заданной точки взять текущий момент времени, то необходимость перемещения в прошлое отпадает, также как отпадает большое количество трудностей связанных с таким перемещением. Остается только узнать цепь событий, которые должны произойти в будущем, и попытаться разорвать эту цепь, чтобы получить альтернативное развитие будущего. На самом деле, нам даже не нужно знать полную цепочку событий. Необходимо достоверно узнать сбудется или нет одно конкретное событие в будущем (которое будет объектом исследования). Если сбудется, то значит, цепь событий привело к тому, чтобы это событие сбылось. Тогда у нас появляется возможность повлиять на ход эксперимента и сделать так, чтобы это событие не сбылось. Получится ли нам это сделать вопрос пока не ясный. И дело не в том, сможем ли мы это сделать (экспериментальная установка должна позволить это сделать), а в том, возможно ли альтернативное развитие реальности.

В первую очередь возникает вопрос - как можно достоверно узнать то, что еще не случилось? Ведь все наши знания о будущем всегда сводятся только к прогнозам, а для подобных экспериментов прогнозы не годятся. Полученные в ходе эксперимента данные должны неопровержимо доказывать то, что должно произойти в будущем, как о уже произошедшем событии. Но на самом деле есть способ получения таких достоверных данных. Если как следует рассмотреть теорию относительности Эйнштейна и квантовую механику, то можно найти такую частицу, которая сможет связать прошлое и будущее в одну линию времени и передать нам необходимую информацию. В качестве такой частицы выступает фотон.

Суть эксперимента сводится к знаменитому опыту с двумя щелями с отложенным выбором, который был предложен в 1980 г. физиком Джоном Уилером. Есть много вариантов реализации такого эксперимента, одно из которых приводилось . В качестве примера рассмотрим эксперимент с отложенным выбором, который был предложен Скалли и Дрюлем:

На пути источника фотонов - лазера - ставят светоделитель, в качестве которого выступает полупрозрачное зеркало. Обычно такое зеркало отражает половину падающего на него света, а другая половина проходит насквозь. Но фотоны, будучи в состоянии квантовой неопределенности, попадая на светоделитель будут выбирать оба направления одновременно.

После прохождения светоделителя фотоны попадают в даун-конверторы. Даун-конвертор - это прибор, который получает один фотон на входе и производит два фотона на выходе, каждый с половиной энергии («даун-преобразование») от исходного. Один из двух фотонов (так называемый сигнальный фотон) направляется вдоль исходного пути. Другой фотон, произведённый даун-конвертором (именуемый холостым фотоном), посылается в совершенно другом направлении.

Используя полностью отражающие зеркала, расположенные по бокам, два луча снова собираются вместе и направляются к детекторному экрану. Рассматривая свет в виде волны, как в описании Максвелла, на экране можно видеть интерференционную картину.

В эксперименте можно определить какой путь к экрану выбрал сигнальный фотон, путём наблюдения, который из даун-конверторов испустил холостой фотон-партнёр. Так как есть возможность получить информацию о выборе пути сигнального фотона (даже хотя она является полностью косвенной, поскольку не взаимодействуем ни с одним сигнальным фотоном) - наблюдение за холостым фотоном вызывает предотвращение возникновения интерференционной картины.

Итак. Причем тут опыты с двумя щелями

Дело в том, что холостые фотоны, испускаемые даун-конверторами, могут проходить гораздо большее расстояние, чем их сигнальные фотоны-партнёры. Но какое бы расстояние не прошли холостые фотоны, картина на экране всегда будет совпадать с тем, будут ли холостые фотоны зафиксированы или нет.

Допустим, что расстояние холостого фотона до наблюдателя во много раз превышает, чем расстояние сигнального фотона до экрана. Получается, что картина на экране будет заранее отображать тот факт, будут ли наблюдать за холостым фотоном-партнёром или нет. Если даже решение о наблюдение за холостым фотоном принимает генератор случайных событий.

Расстояние, которое может пройти холостой фотон, никак не влияет на результат, который отображается на экране. Если загнать такой фотон в ловушку и, например, заставить многократно крутиться по кольцу, то можно растянуть данный эксперимент на произвольно долгое время. Не зависимо от продолжительности эксперимента мы будем иметь достоверно установленный факт того, что должно случиться в будущем. Например, если решение о том, будем ли мы «ловить» холостой фотон зависит от подбрасывания монеты, то уже в начале эксперимента мы будем знать, «каким образом упадет монетка». Когда на экране появиться картинка, это будет уже свершившийся факт еще до подбрасывания монеты.

Возникает интересная особенность, которая кажется меняет причинно-следственную связь. Мы можем спросить – каким образом следствие (которое произошло в прошлом) может формировать причину (которое должно произойти в будущем)? А если причина еще не наступала, то каким образом мы можем наблюдать следствие? Чтобы это понять попробуем углубиться в специальную теорию относительности Эйнштейна и разобраться с тем, что происходит на самом деле. Но в этом случае нам придется рассматривать фотон как частицу, чтобы не смешивать квантовую неопределенность с теорией относительности.

Почему именно фотон

Это именно та частица, которая идеально подходит для данного эксперимента. Конечно, квантовой неопределенностью обладают и другие частицы, такие как электроны и даже атомы. Но именно фотон имеет предельную скорость движения в пространстве и для него не существует само понятие времени, поэтому оно может беспрепятственно пересекать временное измерение, связывая прошлое с будущем.

Картина времени

Чтобы представить время, необходимо рассмотреть пространство-время в виде непрерывного блока растянутого во времени. Срезы, формирующие блок, являются моментами настоящего времени для наблюдателя. Каждый срез представляет пространство в один момент времени с его точки зрения. Этот момент включает в себя все точки пространства и все события во вселенной, которые представляются для наблюдателя как происходящее одновременно. Объединяя эти срезы настоящего, расположив одну за другим в том порядке, в котором наблюдатель переживает эти временные слои, мы получим область пространства-времени.

Но в зависимости от скорости движения, срезы настоящего будут делить пространство-время под разными углами. Чем больше скорость движения относительно других объектов, тем больше получается угол среза. Это означает, настоящее время движущегося объекта не совпадает с настоящим временем других объектов, относительно которых оно движется.

По направлению движению, срез настоящего времени объекта смещается в будущее относительно неподвижных объектов. В обратном направлении движения, срез настоящего времени объекта смещается в прошлое относительно неподвижных объектов. Это происходит потому, как свет, летящий на встречу движущегося объекта достигает его раньше, чем свет, догоняющей движущийся объект с противоположный стороны. Максимальная скорость движения в пространстве обеспечивает максимальный угол смещения текущего момента времени. Для скорости света этот угол составляет 45°.

Замедление времени

Как я уже писал, для частицы света (фотона) не существует понятие времени. Попробуем рассмотреть причину этого явления. Согласно специальной теории относительности Эйнштейна по мере увеличения скорости объекта происходит замедление времени. Это связано с тем, что по мере увеличения скорости движущегося объекта для света требуется преодолевать все большее расстояние за единицу времени. Например, при движении автомобиля, свету его фар необходимо преодолевать большее расстояние за единицу времени, чем если бы автомобиль стоял на парковке. Но скорость света является предельной величиной и не может увеличиваться. Поэтому складывание скорости света со скоростью движения автомобиля не приводит к увеличению скорости света, а приводит к замедлению времени, согласно формуле:

где r – длительность времени, v – относительная скорость движения объекта.
Для наглядности рассмотрим еще один пример. Возьмем два зеркала и расположим их противоположно одну над другой. Допустим, что луч света будет многократно отражаться между этими двумя зеркалами. Движение луча света будет происходить по вертикальной оси, при каждом отражении отмеряя время как метроном. Теперь начнем двигать наши зеркала по горизонтальной оси. С увеличением скорости движения, траектория движения света будет наклоняться по диагонали, описывая зигзагообразное движение.

Чем больше скорость движения по горизонтали, тем сильнее будет наклонена траектория движения луча. При достижении скорости света рассматриваемая траектория движения будет выпрямлена в одну линию, как если бы мы растянули пружину. То есть свет уже перестанет отражаться между двумя зеркалами и будет двигаться параллельно горизонтальной оси. А значит наш «метроном» перестанет отмерять ход времени.

Поэтому для света не существует измерения времени. Фотон не имеет ни прошлого, ни будущего. Для него есть только текущий момент, в котором оно существует.

Сжатие пространства

Теперь попробуем разобраться с тем, что происходит с пространством на скорости света, в котором пребывают фотоны.

Для примера возьмем некий объект длиной в 1 метр и будем ускорять его до около световой скорости. По мере увеличения скорости объекта мы будем наблюдать релятивистское сокращение длины движущегося объекта, согласно формуле:

где l – это длина, а v – относительная скорость движения объекта.

Под словом «мы будем наблюдать» я имею ввиду неподвижного наблюдателя со стороны. Хотя с точки зрения движущегося объекта, неподвижные наблюдатели так же будут сокращаться в длине, ибо наблюдатели будут с той же скоростью двигаться в противоположном направлении относительно самого объекта. Отметим, что длина объекта является измеряемой величиной, а пространство является точкой отсчета для измерения этой величины. Мы также знаем, что длина объекта имеет фиксированную величину в 1 метр и не может меняться относительно пространства, в котором оно измерено. Значит, наблюдаемое релятивистское сокращение длины говорит о том, что сокращается пространство.

Что произойдет, если объект постепенно ускориться до скорости света? На самом деле ни одна материя не может ускоряться до скорости света. Можно максимально приближаться к этой скорости, но достичь скорости света не возможно. Поэтому с точки зрения наблюдателя, длина движущегося объект будет бесконечно сокращаться, пока не достигнет минимально возможной длины. А с точки зрения движущегося объекта, все относительно неподвижные объекты в пространстве будут бесконечно сжиматься, пока не сократятся до минимально возможной длины. Согласно специальной теории относительности Эйнштейна мы также знаем одну интересную особенность - не зависимо от скорости движения самого объекта, скорость света всегда остается неизменной предельной величиной. Значит, для частицы света всё наше пространство сжато до размеров самого фотона. Причем сжаты все объекты, не зависимо от того двигаются они в пространстве или остаются неподвижными.

Тут можно заметить, что формула релятивистского сокращения длины недвусмысленно дает нам понять, что при скорости света всё пространство будет сжато до нулевого размера. Я же писал о том, что пространство будет сжато размеров самого фотона. Полагаю, оба вывода являются правильными. С точки зрения Стандартной модели фотон является калибровочным бозоном, выполняющую роль переносчика фундаментальных взаимодействий природы, для описания которого требуется калибровочная инвариантность. С точки зрения М-теории, которая на сегодняшний день претендует на звание Единой теории всего, считается, что фотон представляет из себя колебание одномерной струны со свободными концами, которая не имеет размерности в пространстве и может содержать в себе свернутые измерения. Я честно не знаю по каким расчетам сторонники теории суперструн пришли к подобным выводам. Но то, что наши расчеты ведут нас к тем же результатам думаю говорит о том, что мы смотрим в правильном направлении. Расчеты теории суперструн перепроверялись десятилетиями.

Итак. К чему же мы пришли:

1. С точки зрения наблюдателя, всё пространство фотона свернуто до размеров самого фотона в каждой точке траектории движения.
2. С точки зрения фотона, траектория движения в пространстве свернуто до размеров самого фотона в каждой точке пространства фотона.

Рассмотрим какие выводы следуют из всего что мы узнали:

1. Линия текущего времени фотона пересекает линию нашего времени под углом 45°, в следствии которого наше измерение времени для фотона является нелокальным пространственным измерением. Это значит, что если бы мы могли перемещаться в пространстве фотона, то мы бы перемещались от прошлого к будущему или от будущего к прошлому, но эта история была бы составлена из разных точек нашего пространства.
2. Пространство наблюдателя и пространство фотона непосредственно не взаимодействуют, их связывает движение фотона. При отсутствии движения отсутствуют угловые расхождения в линии текущего времени, и оба пространства сливаются в одну.
3. Фотон существует в одномерном пространственном измерении, в следствии которого движение фотона наблюдается только в пространственно-временном измерении наблюдателя.
4. В одномерном пространстве фотона не существует движения, в следствии чего фотон заполняет свое пространство от начальной до конечной точки, в пересечении с нашим простраством дающее начальные и конечные координаты фотона. Данное определение говорит, что в своём пространстве фотон выглядит как вытянутая струна.
5. Каждая точка пространства фотона содержит проекцию самого фотона во времени и в пространстве. Имеется ввиду, что фотон существует в каждой точке этой струны, представляя разные проекции фотона во времени и в пространстве.
6. В каждой точке пространства фотона сжата полная траектория его движения в нашем пространстве.
7. В каждой точке пространства наблюдателя (где может пребывать фотон) сжата полная история и траектория самого фотона. Данный вывод следует из первого и пятого пункта.

Пространство фотона

Давайте попробуем разобраться что из себя представляет пространство фотона. Признаюсь, трудно представить что такое пространство фотона. Разум сцепляется за привычное и пытается провести аналогию с нашим миром. А это приводит к ошибочным выводам. Чтобы представить другое измерение нужно отбросить привычные представления и начать думать по другому.

Итак. Представьте себе лупу, собирающее в фокусе всю картину нашего пространства. Допустим, что мы взяли длинную ленту и расположили фокус лупы на этой ленте. Это есть одна точка в пространстве фотона. Теперь немного передвинем лупу параллельно нашей ленте. Точка фокуса также передвинется по ленте. Это уже другая точка в пространстве фотона. Но чем отличаются эти две точки? В каждой точке есть панорама всего пространства, но проекция выполнена из другой точки нашего пространства. К тому же, пока мы передвигали лупу успело пройти какое то время. Получается, что пространство фотона в чем то похоже на кинопленку, снятую с движущегося автомобиля. Но есть некоторые отличия. Пространство фотона имеет только длину и не имеет ширину, поэтому там фиксируется только одно измерение нашего пространства - от начальной до конечной траектории фотона. Так как в каждой точке записана проекция нашего пространства, то в каждой из них имеется наблюдатель! Да да, ведь в каждой точке фиксируются одновременные события с точки зрения самого фотона. И раз уж начальные и конечные траектории фотона расположены в одной линии времени - это одновременные события для фотона, которые затрагивают его в разных точках своего пространства. В этом основное отличие от аналогии с кинопленкой. В каждой точке пространства фотона получается одинаковая картина из разных точек обзора, и отражающая разные моменты времени.

Что происходит, когда фотон движется? Пробегает волна по всей цепочки пространства фотона, когда пересекается с нашим пространством. Волна затухает когда сталкивается с препятствием и передает ему свою энергию. Возможно пересечение пространства фотона с нашим пространством создает момент импульса элементарной частицы, называемое также спином частицы.

А теперь посмотрим как выглядит фотон в нашем мире. С точки зрения наблюдателя пространство фотона свернуто в размеры самого фотона. По сути это самое свернутое пространство и является самим фотоном, отдаленно напоминающую струну. Струна построенная из симметричных проекций самого себя из разных точек пространства и времени. Соответственно фотон содержит в себе всю информацию о самом себе. В любой точке нашего пространства он “знает” весь путь, и все события прошлого и будущего, касающегося самого фотона. Я считаю, что фотон безусловно может предсказывать свое будущее, нужно только поставить правильный эксперимент.

Выводы

1. Остается масса вопросов, ответы на которых трудно получить без проведения экспериментов. Не смотря на то, что подобные эксперименты с двумя щелями проводились много раз, и с различными модификациями, в интернете очень трудно найти об этом информацию. Даже если удается что-то найти, нигде не приводятся вразумительных объяснений сути происходящего и анализа результатов эксперимента. Большинство описаний не содержит никаких выводов и сводится к тому что, «есть такой парадокс и никто не может его объяснить» или «если вам кажется что вы что то поняли, значит вы ничего не поняли» и т. д. А между тем я считаю, что это перспективное направление исследования.

2. Какую информацию можно передавать из будущего в настоящее? Очевидно, что мы можем передать два возможных значения, когда мы будем или не будем наблюдать за холостыми фотонами. Соответственно, в текущем времени мы будем наблюдать волновую интерференцию или скопление частиц из двух полос. Имея два возможных значение можно использовать бинарное кодирование информации и передавать любую информацию из будущего. Для этого потребуется должным образом автоматизировать этот процесс, с использованием большого количества квантовых ячеек памяти. В этом случае мы сможем получать тексты, фотографии, аудио и видео всего, что нас ожидает в будущем. Также можно будет получать передовые разработки в области программных продуктов и возможно даже телепортировать человека, если заранее отправят инструкцию, как построить телепорт.

3. Можно заметить, что достоверность получаемой информации относиться только к самим фотонам. Из будущего может быть отправлена заведомо ложная информация, ведущая нас в заблуждение. Например, если подбросили монетку, и упала решка, но мы отправили информацию, что упал орел, то мы сами вводим себя в заблуждение. Достоверно можно утверждать только то, что отправленная и полученная информация не противоречат друг другу. Но если мы решим ввести себя в заблуждение, то думаю, со временем сможем узнать, почему мы решили так поступить.
Кроме этого, мы не можем точно определить из какого времени получена информация. Например, если мы хотим узнать что произойдет через 10 лет, то нет гарантии того, что мы отправили ответ гораздо раньше. Т.е. можно сфальсифицировать время отправки данных. Думаю для решения этой проблемы может помощь криптографию с открытыми и закрытыми ключами. Для этого потребуется независимый сервер, занимающийся шифрованием и расшифрованием данных, и хранящий в себе пары открытых-закрытых ключей, сформированных на каждый день. Сервер может по запросу шифровать и расшифровать наши данные. Но пока у нас не будет доступа к ключам, мы не сможем сфальсифицировать время отправки и получения данных.

4. Рассматривать результаты экспериментов только с точки зрения теории относительно было бы не совсем правильным. Хотя бы в силу того, что СТО имеет сильную предопределенность будущего. Не приятно думать, что всё предопределено судьбой, хочется верить, что у каждого из нас есть выбор. А если есть выбор, значит должны быть альтернативные ветки реальности. Но что будет, если мы решим действовать по другому, вопреки тому, что отображается на экране? Возникнет новая петля, где мы тоже решим действовать по другому, и это приведет к возникновению бесконечного количества новых петель с противоположными решениям? Но если есть бесконечное количество петель, то мы изначально должны были видеть на экране смесь интерференций и двух полос. А значит, мы изначально не могли бы определиться с противоположным выбором, что снова приводит нас к парадоксу… Я склоняюсь к мысли, что если существуют альтернативные реальности, то на экране будет отображаться только один вариант из двух возможных, не зависимо от того, сделаем мы такой выбор или нет. Если мы сделаем другой выбор, мы создадим новую ветку, где изначально на экране будет показан уже другой вариант из двух возможных. Возможность сделать другой выбор будет означать о существовании альтернативной реальности.

5. Существует вероятность того, что как только экспериментальная установка будет включена, будущее окажется предопределенным. Возникает такой парадокс, что установка сама предопределяет будущее. Сможем ли мы разорвать это кольцо предопределенность, ведь у каждого есть свобода выбора? Или же наша «свобода выбора» будет подчинена хитрым алгоритмам предопределенности, и все наши попытки что то изменить, в конце концов сложатся в цепь событий, которые приведут нас к данной предопределенности? Например, если мы знаем номер выигрышной лотереи, то у нас есть шанс найти этот билет и получить выигрыш. Но если мы также знаем имя победителя, то мы уже не сможем ничего изменить. Может даже кто то другой должен был выиграть лотерею, но мы определили имя победителя и создали цепь событий, которая привела к тому, что предсказанный человек выиграет эту лотерею. Трудно ответить на эти вопросы без проведения экспериментальных опытов. Но если такое имеет место, то единственная возможность избежать предопределенности видеться в том, чтобы не пользоваться этой установкой и не заглядывать в будущее.

Записывая эти выводы, мне вспоминаются события фильма «Час расплаты». Поражает то, насколько точно совпадают детали фильма с нашими расчетами и выводами. Ведь мы не стремились получит именно такие результаты, а просто хотели разобраться с происходящим и следовали формулам теории относительности Эйнштейна. И всё же, если есть такой уровень совпадения, то видимо, мы не одиноки в своих расчетах. Возможно, подобные выводы уже были сделаны десятки лет назад…