«Машина часу є у кожного з нас: то, що переносить в минуле - спогади; то, що забирає в майбутнє - мрії »
Про що мріє людина, якщо його голова не зайнята війною і меркантильними амбіціями? Він мріє про своє майбутнє, про зірки, про благополуччя для оточуючих. Найбільш яскраво в наших краях цей факт відбивався за часів існування Радянського Союзу, коли госпропаганда в рамках холодної війни і космічної гонки переконала людей, що наука - двигун прогресу. І в цьому не було нічого поганого.
Побачивши успіхи людства в освоєнні космічного простору, а також досягнення в інших областях науки, люди почали мріяти про те, що раніше здавалося тільки фантастикою. Наприклад, про вічне життя і молодості, вічний двигун, подорожі до зірок і інших галактик, розуміння мови звірів, левітації і навіть про машину часу. Втім, в справу знову втрутилася наука, яка раз по раз підрізає крила мрійникам своїми формулами, які доводять, що деякі мрії нездійсненні:
• Створення вічного двигуна першого роду неможливо в рамках закону збереження енергії. Перший початок термодинаміки забороняє нам це робити, тому нам лише залишається чекати чергової проривний теорії в галузі фізики і математики.
• Розуміння мови птахів і звірів з цілком зрозумілих причин досі є фантастикою. Вчені знаходяться лише на ранній стадії розшифровки звуків, що видаються тваринами. Найбільших успіхів вдалося досягти в розшифровці мови дельфінів. але і це поки що більше схоже на примарне майбутнє.
• Жити вічно у нас поки не вийде, адже наші клітини запрограмовані померти. Адекватних теорій про перепрограммировании поки немає і не передбачається, тому життя людини можна лише продовжити на невизначений термін.
Розбивати мрії людства про скелі науки можна нескінченно, проте є речі, які наукою не заборонені. Наприклад, подорож у часі. Одна з найбільш божевільних, на перший погляд, ідей, виявляється реальною, тому що не йде врозріз з сучасними законами фізики.
Перші думки людства про подорож у часі
Встановити, коли ж людина вперше подумав про те, щоб повернутися в минуле або відправитися в майбутнє - неможливо. Швидше за все, ця думка відвідувала багатьох протягом усього часу існування нашого роду. Інша справа відмова від звичайних мрій і спроба описати ідею подорожей у часі в рамках відносності часових відрізків. І першими на це звернули увагу не вчені, а письменники-фантасти. Творчі люди не скуті науковими рамками, тому можуть дати волю своїй фантазії. До того ж виявилося, що більшість пророцтв письменників щодо нашого майбутнього збулися.
У літературі подорожі в часі описувалися в залежності від епохи, в яку жили їхні творці. Наприклад, в романах 18 століття, коли релігія ще зберігала свою вагу в суспільстві і превалювала над іншими фактами, все незвичайне письменники пов'язували з божественним втручанням.
• Першою фантастичною книгою про переміщення в часі прийнято вважати роман Семюеля Меддена «Спогади про ХХ столітті. Листи про державу, керованому Георгом VI ... Отримано у вигляді одкровення в 1728 р шести томах ». У книзі, яка була написана в 1733 році, головний герой отримував листи з описом подій з кінця 20 століття, які йому приносив справжній ангел.
Поява «Машини часу»
Перша згадка якогось рукотворного механізму, який дозволяв переміщатися в часі, з'явилося лише в кінці 19 століття. У 1881 році в одному з наукових журналів Нью-Йорка з'явився розповідь американського журналіста Едварда Мітчелла «Годинник, який йшли назад». У ньому йдеться про молоду людину, яка змогла відправитися в минуле за допомогою звичайних кімнатних годин.
• Едвард Мітчелл вважається одним з родоначальників сучасної наукової фантастики. Він описав в своїх книгах безліч винаходів і ідей задовго до того, як вони з'явилися на сторінках інших фантастів. Він розповів про подорожі з надсвітовою швидкістю, людині-невидимці й багато іншого раніше за інших.
«Ідея можливості подорожі в часі виникла у нього в 1887 році після того, як якийсь студент на прізвище Хемілтон-Гордон в підвальному приміщенні Гірської школи в Південному Кенсінгтоні, де проходили засідання« Дискусійного суспільства », зробив доповідь про можливості неевклідової геометрії за мотивами книги Ч . Хинтона «Що таке четвертий вимір»
Відмінною особливістю роману є те, що деякі моменти подорожі головного героя в часі були описані за допомогою припущень, які згодом з'явилися в загальній теорії відносності Альберта Ейнштейна. На момент написання розповіді її навіть не існувало.
феномен Ейнштейна
З давніх часів людина сприймала навколишній його простір, як значення трьох вимірів: довжину, ширину і висоту. Розмови про час були долею філософів, лише в 17 столітті ввели поняття часу в науку, як фізичної величини, проте вчені, в тому числі і Ньютон, сприймали час як щось незмінне, прямолінійний.
Ньютоновская фізика передбачала, що годинник, які будуть розташовані в будь-якій частині Всесвіту, завжди покажуть однаковий час. Вчених влаштовувало поточний стан справ, адже проводити розрахунки за такими даними набагато простіше.
Все змінилося в 1915 році, коли за трибуну встав Альберт Ейнштейн. Доповідь про Спеціальної теорії відносності (СТО) і Загальної теорії відносності (ЗТВ) поставив ньютонівської сприйняття часу на коліна. У його наукових працях час існувало нерозривно з матерією і простором і не було прямолінійним. Воно могло змінювати свій хід, прискорюватися або сповільнюватися, в залежності від умов.
У прихильників ньютонівської всесвіту опустилися руки. Теорія Ейнштейна була вкрай логічною, всі основні закони фізики продовжували працювати в ній бездоганно, тому науковому співтовариству залишилося прийняти її, як даність.
«Уява важливіша, ніж знання. Знання обмежені, тоді як уява охоплює цілий світ, стимулюючи прогрес, породжуючи еволюцію ».
Перші уявлення подорожі в часі
Після того, як наукове співтовариство відійшло від шоку, він почав активно використовувати напрацювання Ейнштейна в своїх дослідженнях. Першими зацікавилися астрономи і астрофізики, адже теорія відносності працювала для навколишньої Всесвіту, що безсумнівно допоможе відповісти на ряд питань, які раніше вважалися риторичними. У той же час з'ясувалося, що наукові праці німецького фізика допускають можливість існування машини часу, навіть декількох її видів.
Вже в 1916 році з'явилися перші наукові праці про подорожі в часі з теоретичним обґрунтуванням. Першим про це заявив вчений-фізик з Австрії, якого звали Людвіг Фламм, якому на той момент було всього 30 років. Він надихнувся ідеями Ейнштейна і намагався вирішити його рівняння. Раптово Фламма осінило, що при викривленні простору і матерії в навколишньому нас Всесвіту можуть виникати своєрідні тунелі, крізь які можна проходити не тільки в рамках простору, але також і часу.
Ейнштейн тепло прийняв теорію молодого вченого, і погодився, що вона відповідає всім умовам теорії відносності. Майже через 15 років йому вдалося розвинути міркування Фламма, і він разом зі своїм колегою Натаном Розеном змогли з'єднати між собою дві чорних діри Шварцшильда за допомогою просторово-часового тунелю, який розширювався на вході, поступово звужуючись до своєї середини. У теорії, крізь такий тунель можна подорожувати в просторово-часовому континуумі. Фізики назвали такий тунель мостом Ейнштейна-Розена.
Людям не з наукового світу мости Ейнштейна-Розена відомі під більш простою назвою «червоточини», яке придумав в середині 20 століття вчений з Прінстона Джон Уілер. Також поширена назва «кротові нори». Такий вираз швидко поширилося серед прихильників сучасної теоретичної фізики і дуже точно відображало діри в просторі. Прохід крізь «червоточину» дозволив би людині покривати величезні відстані за набагато більш короткі проміжки часу, ніж подорож по прямій. З їх допомогою можна було б навіть відправитися на край Всесвіту.
Ідея «кротячих нір» настільки надихнула письменників-фантастів, що більшість наукової фантастики починаючи з середини 20 століття розповідає нам про далеке майбутнє людства, де люди освоїли весь космос і з легкістю подорожують від зірки до зірки, зустрічаючи нові інопланетні раси і вступаючи з деякими з них в кровопролитні війни.
Втім, фізики не поділяють оптимізму письменників. За їх заявою, подорож крізь червоточину може стати останнім, що побачить людина. Як тільки він потрапить за горизонт подій, його життя зупиниться назавжди.
У своїй книзі «Фізика неможливого» знаменитий учений і популяризатор науки Митио Каку цитує свого колегу Річарда Готта:
«Не думаю, що питання в тому, чи може людина, перебуваючи в чорній дірі, потрапити в минуле, питання в тому, чи зможе він вибратися звідти, щоб похвалитися».
Але не варто впадати у відчай. Насправді фізики все ж залишили лазівку для романтиків, які мріють подорожувати крізь простір і час. Щоб вижити в червоточині, потрібно лише летіти швидше за швидкість світла. Справа в тому, що за законами сучасної фізики це просто неможливо. Таким чином, міст Ейнштейна-Розена в рамках сьогоднішньої науки є непрохідним.
Розвиток теорії подорожей у часі
Якщо подорож крізь «Кротова нору» дозволить в теорії потрапити в майбутнє, то з нашим минулим в цьому плані все набагато складніше. В середині 20 століття австрійський математик Курт Гедель в черговий раз намагався вирішити рівняння, створені Ейнштейном. В результаті його обчислень на папері вималювалася обертається всесвіт, яка
представляла собою циліндр, час в якому бігло по його краях і було закольцовано. Настільки складну модель непідготовленій людині важко навіть уявити, проте в рамках цієї теорії можна було потрапити в минуле, якщо обігнути всесвіт по зовнішньому контуру зі швидкістю світла і вище. За розрахунками Геделя, в такому випадку ви приїдете в точку старту задовго до самого старту.
На жаль, модель Курта Геделя також не вписується в рамки сучасної фізики через неможливість подорожі швидше за швидкість світла.
Оборотна червоточина Кіпа Торна
Заява Кіпа Торна було дуже достовірно і підкріплювалося математичними розрахунками. Проблема була лише в тому, що вона йшла врозріз з аксіомою, яка лежить у фундаменті сучасної фізики - події минулого не можна змінювати.
Так званий часовий парадокс фізики жартома назвали «вбивством дідуся». Таке кровожерливе назва досить точно описує схему: ви відправляєтеся в минуле, ненавмисно вбиваєте маленького хлопчика (бо він вас дратує). Хлопчик виявляється вашим дідусем. Відповідно, на світло не з'являється ваш батько і ви, значить ви не пройдете крізь червоточину і не вб'єте свого дідуся. Коло замкнулося.
• Також цей парадокс носить назву «Ефект Метелика», який з'явився в книзі Рея Бредбері «І грянув грім» задовго до розробки теорії вченими, в 1952 році. У сюжеті описувалася історія героя, який відправився в подорож в минуле, в доісторичний період, коли на землі панували гігантські ящери. Однією з умов подорожі було те, що герої не мають права сходити зі спеціальною стежки, щоб не викликати тимчасової парадокс. Тим не менше, головний герой порушує цю умову, і сходить зі стежки, де настає на метелика. Коли ж він повертається в свій час, то його очам постає жахлива картина, де світ, який він знав до цього, вже не існує.
Розвиток теорії Торна
Через тимчасових парадоксів відмовлятися від ідеї Кіпа Торна і його колег було б нерозумно, простіше вирішити проблему з самими парадоксами. Тому підтримку американський вчений отримав звідти, звідки її найменше очікував: від російського вченого-астрофізика Ігоря Новикова, який придумав, як обійти проблему з «дідусем».
За його теорією, яку назвали «принципом самосогласованності», якщо людина потрапляє в минуле, то його можливість впливати на вже відбулися з ним події прямує до нуля. Тобто сама фізика часу і простору не дасть вам вбити дідуся або викликати «ефект метелика».
На даний момент, світове наукове співтовариство розділилося на два табори. Один з них підтримує думку Кіпа Торна і Ігоря Новікова щодо подорожей крізь кротові нори і їх безпеки, інші наполегливо заперечують. На жаль, сучасна наука не дозволяє ні довести, ні спростувати ці заяви. Виявити червоточини в космосі ми також поки не в силах через примітивності наших приладів і механізмів.
• Кіп Торн став головним науковим консультантом при створенні знаменитого науково-фантастичного фільму «Інтерстеллар», в якому розповідається про подорож людини крізь «Кротова нору.
Створення власного просторово-часового тунелю
Чим ширше фантазія сучасного вченого, тим більших висот він може досягти в своїй роботі. Поки скептики заперечують будь-яку можливість існування моста Ейнштейна-Розена, прихильники цієї теорії пропонують вихід із ситуації. Якщо ми не здатні виявити червоточину в безпосередній близькості від нас, значить її можна створити самим! Тим більше, що напрацювання для цього вже є. Поки ця теорія знаходиться в області фантастики, проте, як ми вже встигли переконатися, більшість передбачень фантастів збулися.
Кіп Торн разом зі своїми прихильниками продовжує працювати над теорією кротячих нір. Вчений зміг розрахувати, що спровокувати народження червоточини можна за допомогою так званої «темної матерії» - таємничого будівельного матеріалу у Всесвіті, який не вдається виявити безпосередньо, але за припущеннями фізиків, з неї складається 27% нашого всесвіту. До слова, на частку баріонів матерії (тієї, з який ми з вами перебуваємо і можемо побачити) припадає лише 4,9% від загальної маси всесвіту. Темна матерія має дивовижні властивості. Вона не випускає електромагнітного випромінювання, не взаємодіє з іншими формами матерії крім як на гравітаційному рівні, але її потенціал величезний.
За словами Торна, за допомогою темної матерії можна створити оборотну Кротова нору достатніх розмірів, щоб через неї міг пройти космічний корабель. Проблема лише в тому, що для цього потрібно накопичити стільки темної матерії, що її маса буде співмірна з масою Юпітера. Людство ж поки не в змозі отримати навіть грам цієї речовини, якщо до нього взагалі застосовне поняття «грама». До того ж, необхідність подорожі зі швидкістю світла ніхто не відміняв, а це значить, що не дивлячись на всі досягнення людства в галузі науки, ми досі перебуваємо на печерному рівні розвитку, і до справжніх проривних відкриттів нам дуже далеко.
Ідеї по винаходу за справжню машину часу, яка дозволила б нам відкрити загадки минулого і побачити своє майбутнє, поки нездійсненні. Втім, це не скасовує факту, що теорія відносності, розроблена Ейнштейном, продовжує працювати щодо кожного з нас. Наприклад, знайти справжнього мандрівника в часі не складе труднощів навіть зараз. Чим швидше рухається людина, тим повільніше для нього йде час, а це значить, що він повільно, але вірно переміщається в майбутнє. Пілоти авіалайнерів, винищувачів і особливо космонавти, що працюють на орбіті - справжні мандрівники в часі. Нехай і на соті частки секунди, але вони випередили нас, людей, що живуть на Землі.