На путешествиях во времени строятся сюжеты массы художественных произведений. И все мы в мечтах попадаем то в прошлое, то в будущее. А что говорит современная наука о путешествиях во времени — возможны ли они хотя бы в теории? Отвечает Василий Панюшкин, научный консультант Политехнического музея.

До XX века учёные, следуя заветам Исаака Ньютона, представляли себе Вселенную как неизменную сцену, на которой для всех время течёт одинаково — и неизменно вперёд. Но Альберт Эйнштейн, открыв Специальную и Общую теории относительности, сначала объединил пространство со временем через скорость света, а потом показал, что гравитация заставляет это объединённое пространство-время искривляться. Это приоткрыло теоретическую возможность путешествий во времени. Рассмотрим их особенности и способы реализации. А начнём с теорий Эйнштейна.

Специальная теория относительности

Эйнштейн разработал Специальную теорию относительности — СТО, чтобы разрешить экспериментальную загадку, которая мучила учёных несколько десятилетий. Как бы они ни измеряли скорость света, эта скорость всегда оказывалась одинаковой, вне зависимости от движения наблюдателя относительно источника света.

Эйнштейн дал на загадку очень простой ответ: скорость света одинакова для всех наблюдателей во Вселенной, потому что это фундаментальная величина, не зависящая от условий измерения. Но чтобы обеспечить эту независимость, пришлось пойти на жертвы — вместо скорости света от движения наблюдателей относительно друг друга начали зависеть их скорости в пространстве и времени.

Проще говоря

В максимально упрощённой форме суть СТО можно свести к двум утверждениям:

Пространство и время существуют не по отдельности, а образуют единую сущность — пространство-время. Время здесь дополняет направлениями «прошлое-будущее» знакомые нам направления трёх пространственных измерений — «вперёд-назад», «влево-вправо» и «вверх-вниз».
Все объекты во Вселенной движутся сквозь пространство-время всегда только с одной скоростью — со скоростью света. А разные скорости движения в пространстве появляются из-за того, что у разных объектов разные доли этой единой скорости приходятся на движение сквозь пространство и сквозь время. Это же приводит и к разным результатам измерений у движущихся по-разному наблюдателей.

Путешествие в будущее

Мы все неизбежно путешествуем в будущее со скоростью 1 секунда в секунду. Однако СТО показывает нам, как это движение ускорить: если двигаться сквозь пространство с большей скоростью, то на движение сквозь время останется меньшая доля единой для пространства-времени скорости света. Тогда вы будете ощущать время как обычно, но со стороны выглядеть замедленным. Если разогнаться до скорости, меньшей, чем скорость света, лишь на миллиардную долю процента, вы сможете за минуту улететь в будущее на год.

Впрочем, пока созданные людьми ракеты не способны достичь даже сотой доли процента от скорости света. А для путешествия в прошлое одной лишь скорости будет недостаточно.

Червоточина

Вторая — Общая — теория относительности Эйнштейна объясняет гравитацию через искривление пространства и времени: любой массивный объект стягивает на себя ткань пространства-времени, а прямолинейное движение внутри такой искривлённой геометрии становится движением объектов, притягивающихся друг к другу под действием гравитации.

Одним из феноменов, теоретически разрешённых в ОТО, является «червоточина» — натянутая до предела ниточка пространства-времени, связывающая между собой две далёкие области Вселенной. Пролетев сквозь неё, можно мгновенно преодолеть любое расстояние, как в пространстве, так и во времени, что открывает возможности для путешествий в прошлое. Но, как говорится, есть нюансы.

Антигравитация

Ниточка червоточины не зря названа «натянутой до предела»: даже в теории червоточины мгновенно рвутся, если их не «распереть» изнутри. А «распоркой» для них может служить только антигравитация, то есть гравитационное отталкивание, создаваемое отрицательной массой или энергией.

Отрицательная масса науке незнакома: даже у частиц антиматерии меняется только заряд, а масса остаётся положительной. Отрицательную энергию можно получить в небольших количествах с помощью эффекта Казимира, поместив в вакууме две непроводящих пластины. Когда расстояние между пластинами становится достаточно маленьким, между ними перестают помещаться некоторые из энергетических флуктуаций, обычно существующих в вакууме. Из-за того что полная энергия флуктуаций в вакууме вне пластин принимается за ноль, между пластинами из-за отсутствия некоторых мод колебаний энергия оказывается отрицательной. Правда, как использовать этот эффект для стабилизации червоточин, пока непонятно.

Но даже если нам и удастся создать стабильную червоточину, возможности путешественников во времени не станут безграничными.

Назад, в настоящее

Превратить стабильную червоточину в машину времени довольно просто: первый её конец оставьте на Земле, а второй разгоните почти до скорости света, покатайте по космосу и верните обратно. Первый конец останется в настоящем, а второй, по законам СТО, улетит в будущее. В результате сквозь такую червоточину можно будет путешествовать как из настоящего в будущее, так и из будущего в настоящее.

Но из описания метода понятно, что с помощью такой машины невозможно попасть во время, предшествующее её созданию. И этот принцип, судя по всему, универсален. Так что, если в какой-нибудь гробнице фараонов не найдётся вход в стабильную червоточину, о путешествиях в далёкое прошлое лучше забыть.

Парадоксы запрещены

Одним из наиболее принципиальных ограничений для путешествий в прошлое являются логические парадоксы. Ведь если из червоточины выпрыгнет ваш внук и убьёт вас лопатой, то тем самым он отменит своё рождение и сделает всю ситуацию логически невозможной. Получается, что логичность истории запрещает вообще что-либо менять при путешествии в прошлое?

Недавние математические расчёты показывают, что разные пути развития мира вследствие путешествий в прошлое возможны. Но они всё равно должны приводить к заданному непротиворечивому результату.

Так что отправиться в прошлое в теории можно — но только в такое прошлое, где уже есть машины времени. И только так, чтобы в будущем ничего не поменялось.

Есть ли какие-то способы путешествовать во времени на самом деле?