Изучение способов посетить прошлое может помочь нам понять космос, - пишет sciencenews.org со ссылкой на sciencenews.org.
Во многих вселенных, как правило, в телевизионных шоу или в фильмах, путешествие во времени не намного сложнее, чем ехать по центру любого крупного города в час пик. Конечно, движение может стать грубым, но никакой закон физики не мешает вам в конечном итоге добраться до пункта назначения.
В реальной жизни путешествие во времени не так просто. Эта фантазия может оказаться еще более невозможной, чем посещение Страны чудес Алисы, поиск золота в конце радуги или очищение Facebook от ненавистнических высказываний.
И все же путешествие во времени не обязательно нарушает законы физики. В теории гравитации Эйнштейна - общей теории относительности - пространство и время объединяются в пространство-время, что дает возможность для путей, которые могут повернуть назад в прошлое и вернуться в будущее.
Такие пути известны как замкнутые временные кривые. Они немного похожи на большие круги вокруг поверхности Земли - если вы начинаете в одном направлении и продолжаете идти прямо, в конце концов вы возвращаетесь туда, откуда начали. В этом случае искривление Земли возвращает вас к вашей предыдущей точке в пространстве. В случае с замкнутыми временными кривыми геометрия пространства-времени возвращает вас к более раннему моменту времени.
Никто не думает, что петли времени общей теории относительности будут практичны для путешествий во времени, даже если они возможны. С одной стороны, они могут существовать только при определенных обстоятельствах - Вселенная должна была бы вращаться, а не расширяться - как показал математик Курт Гедель в 1940-х годах. Но Вселенная расширяется и, вероятно, не вращается, так что это ослабляет перспективы повторного посещения каменного века или приобретения домашнего динозавра.
Кроме того, даже если бы такие пути существовали, строительство корабля для их пересечения стоило бы дороже, чем любые другие транспортные средства. Для этого потребуется крейсерская скорость 140 000 миль в секунду, а топливный бак должен быть в триллион раз больше нефтяного танкера.
Поэтому для практических целей время путешествий во времени еще не наступило. Но даже если это возможно только в теории, потенциальные последствия для базовой физики Вселенной могут стоить времени для ее изучения. Временные петли могут не позволить вам пройти через космос в машине времени, но, возможно, все же могут помочь вам глубже понять космос.
Первым шагом будет попытка выяснить, какие именно законы физики действительно существуют. Общая теория относительности Эйнштейна – великая вещь, но она, например, с трудом сосуществует с квантовой механикой, которая управляет субатомным миром и, по-видимому, поскольку все состоит из субатомных веществ, в том числе и остальной Вселенной. Поэтому, чтобы понять, можно ли путешествовать во времени, нужно найти окончательно верную теорию, объединяющую обе эти теории.
Было написано несколько кандидатских работ для объединения общей теории относительности и квантовой механики в единую теорию. Пока остается открытым вопрос, можно ли будет, согласно этим теориям, путешествовать во времени.
«Хотя фундаментальная теория в таком случае оставалась бы неприемлемой для путешествий во времени, она допускала бы возможность путешествий во времени в каком-то другом, менее фундаментальном масштабе, - пишет Кристиан Вютрих из Университета Женевы в своей статье, опубликованной в июне в Интернете. - В зависимости от того, какими могут быть отношения между фундаментальной теорией и возникающим пространством-временем в каждом случае, мы можем обнаружить, что возникающая макроскопическая структура пространства-времени позволяет путешествовать во времени».
Однако рассмотрение основных предложений по теории квантовой гравитации не дает больших надежд. Один подход, известный как теория причинных множеств, требует упорядочения множеств событий в правильной причинно-следственной связи. Таким образом, его центральная идея, кажется, исключает замкнутые кривые времени.
Другой популярный подход, известный как петлевая квантовая гравитация, предполагает, что пространство будет построено из фундаментальных петель (вроде «атомов пространства»). Эта точка зрения столкнулась с техническими трудностями, одна из которых заключается в том, как перевести время в картину с пространством. «Таким образом, мы, похоже, столкнулись с временно безобидной структурой, в которой не допускается осмысленное путешествие во времени», - пишет Вютрих.
Возможно, что сети этих «атомов пространства» могли бы создать пространственно-временное пространство высокого уровня, которое содержало бы замкнутые временоподобные кривые. Но анализ деталей на этой стадии развития петлевой квантовой гравитации не дает особых оснований для оптимизма, заключает Вютрих.
Будущее путешествия во времени может выглядеть немного ярче, если правильным подходом к квантовой гравитации окажется теория струн, которая в настоящее время является самым популярным претендентом. В теории струн основные частицы материи представляют собой крошечные вибрирующие фрагменты энергии, называемые «струнами», потому что они распространяются в одном измерении. Несколько версий теории струн были построены, предполагая, что они являются различными проявлениями более фундаментальной основной теории, известной как М-теория.
«Поскольку M-теория еще не существует, невозможно определить ее вердикт по поводу путешествий во времени», - пишет Вютрих. Но исследования различных сценариев теории струн действительно предполагают, что окончательная теория будет включать в себя замкнутые кривые времени.
Даже если в фундаментальной теории существуют временные петли, все еще нет гарантии, что они будут сохранены в возникающем крупномасштабном пространстве-времени, которое будет актуально в реальной жизни. В этом отношении Вютрих отмечает, что предсказание существования петель путешествий во времени может быть взято в качестве доказательства против теории, учитывая серьезную вероятность того, что путешествие во времени действительно вообще невозможно.
Так что, сохранятся ли петли времени общей теории относительности в более глубокой теории, остается открытым вопросом. «Более фундаментальная теория вполне может допускать структуры, составляющие замкнутые кривые, подобные времени, и, таким образом, допускающие путешествие во времени, - утверждает Вютрих. - На современном этапе познания это остается возможным вариантом».
В любом случае, исследование того, сохраняют ли теории квантовой гравитации лазейку для путешествия во времени в общей теории относительности, может пролить свет на многие сложные вопросы, на которые необходимо ответить, чтобы разработать успешную теорию и понять, как она связана с общей теорией относительности.
[Фото: sciencenews.org]
