31.07.2024 15:09
SLY_G 29 13000 Источник

Путешествия в прошлое — основной элемент научно-фантастических фильмов. Но, согласно Эйнштейну, эта возможность физически разрешена

Когда вы думаете об идее путешествия во времени, вы, скорее всего, думаете о фантастической возможности вернуться назад во времени, к какому-то событию в прошлом, а не о нашем постоянном, неизбежном движении вперёд во времени. В конце концов, путешествие во времени остаётся одним из величайших тропов в кино, литературе и телевизионных шоу: идея, что мы можем сделать это таким образом, чтобы изменить прошлое, исправляя «ошибки», совершённые нами самими или другими. Путешествия во времени, начиная с маховика времени в «Гарри Поттере» и Delorean на скорости 88 миль в час в «Назад в будущее» и заканчивая бесчисленными петлями времени, которые переживает главный герой в «Дне сурка», дают нам возможность исправить ошибки, которые уже произошли в прошлом.

Для большинства людей эта идея относится к области фантастики, поскольку все законы физики указывают на то, что единственный способ перемещения во времени — это движение вперёд. С философской точки зрения существует знаменитый парадокс, который, кажется, указывает на абсурдность того, что кто-то может перемещаться на произвольное количество времени назад: «Парадокс дедушки». Проще говоря, если бы путешествия назад во времени были возможны, вы могли бы вернуться назад и убить своего дедушку ещё до того, как были зачаты ваши родители, что сделало бы невозможным ваше собственное существование. Долгое время казалось, что путешествия назад во времени «запрещены». Но благодаря некоторым очень интересным свойствам пространства и времени в общей теории относительности Эйнштейна, путешествия в прошлое оказались физически возможными.

«Световые часы» будут выглядеть по-разному для наблюдателей, движущихся с разными относительными скоростями, но это связано с постоянством скорости света. Закон специальной относительности Эйнштейна регулирует преобразования времени и расстояния между различными наблюдателями. Однако для каждого отдельного наблюдателя время будет идти с одинаковой скоростью, пока он находится в своей системе отсчёта: одна секунда в секунду.
«Световые часы» будут выглядеть по-разному для наблюдателей, движущихся с разными относительными скоростями, но это связано с постоянством скорости света. Закон специальной относительности Эйнштейна регулирует преобразования времени и расстояния между различными наблюдателями. Однако для каждого отдельного наблюдателя время будет идти с одинаковой скоростью, пока он находится в своей системе отсчёта: одна секунда в секунду.

Согласно Эйнштейну, пространство и время не являются отдельными, абсолютными сущностями, а скорее сплетены в неразрывную ткань – пространство-время. Известно, что существует инвариантная величина — интервал пространства-времени (иногда называемый интервалом Эйнштейна), который представляет собой ваше совместное движение через пространство и время. Проще говоря, если вы находитесь в состоянии покоя, и ваше пространственное положение не меняется, то вы движетесь во времени с максимально допустимой скоростью: вперёд, со скоростью одна секунда в секунду. Однако если вы находитесь в движении, и ваше пространственное положение меняется со временем, то вы движетесь во времени медленнее, поскольку объекты, находящиеся в относительном движении, испытывают феномен замедления времени.

Чем быстрее вы перемещаетесь в пространстве, тем медленнее вы перемещаетесь во времени, вплоть до абсолютного предела возможного перемещения — скорости света. По мере приближения к этому пределу ваше движение в пространстве становится всё быстрее и быстрее, а движение во времени — всё медленнее и медленнее. Если бы вы действительно могли достичь скорости света, что физически невозможно, если только вы не безмассовая сущность, вы бы обнаружили, что время для вас словно остановилось и вообще не шло во время вашего путешествия. Теоретически, если бы вы могли двигаться быстрее скорости света, вы стали бы тахионом и действительно ощутили бы, что время течёт назад; однако такая возможность является нефизической, поскольку тахионы не соответствуют ничему, существующему в физической реальности.

Если обычные частицы материи и антиматерии могут двигаться только со скоростью света (если они безмассовые) или ниже скорости света (если они массивные), то другая возможность заключается в том, что существует состояние с отрицательной энергией или мнимой массой, которое возможно: тахионное состояние. Если эта математическая возможность физически подтвердится в нашей Вселенной, то путешествия со скоростью выше световой станут необходимостью.
Если обычные частицы материи и антиматерии могут двигаться только со скоростью света (если они безмассовые) или ниже скорости света (если они массивные), то другая возможность заключается в том, что существует состояние с отрицательной энергией или мнимой массой, которое возможно: тахионное состояние. Если эта математическая возможность физически подтвердится в нашей Вселенной, то путешествия со скоростью выше световой станут необходимостью.

Однако, согласно Эйнштейну, путешествие со скоростью выше скорости света — а именно так Супермен путешествует во времени в оригинальном фильме о Супермене — не является единственным способом путешествия назад во времени. Хотя движение любых реальных сущностей сквозь ткань пространства-времени ограничено скоростью света в вакууме, само пространство-время не обязано быть плоским и неизменным, как трёхмерная декартова сетка. Вместо этого, согласно общей теории относительности Эйнштейна, пространство может эволюционировать, и в рамках этой эволюции оно может быть искривлено, может расширяться или сжиматься, или даже создавать и поддерживать связь между двумя разрозненными точками внутри него.

Последняя возможность была сформулирована ещё в 1930-х годах Эйнштейном и его тогдашним учеником Натаном Розеном и первоначально была известна как мост Эйнштейна-Розена. Традиционно их идею можно представить, уменьшив число измерений с трёх до двух и рассматривая пространство-время как двумерный лист. Вы можете представить себе, что складываете плоский лист бумаги, и две точки на нём, которые находятся далеко друг от друга, соприкасаются в некотором более высоком измерении (в данном случае, в третьем), которое обычно недоступно для существа, ограниченного передвижениями по двумерному листу. Это свойство пространства-времени — увлекательная теоретическая возможность, является, пожалуй, самой важной концепцией, когда речь заходит о науке путешествий во времени.

В контексте общей теории относительности червоточина — это единственный способ мгновенного перемещения между двумя разрозненными, не связанными друг с другом событиями в пространстве-времени. На данный момент эти «мосты» являются лишь математической диковинкой; физические червоточины никогда не существовали и не были созданы, но если бы одна из них была обнаружена, она могла бы немедленно проверить предсказания общей теории относительности, а также любых альтернативных конкурентов.
В контексте общей теории относительности червоточина — это единственный способ мгновенного перемещения между двумя разрозненными, не связанными друг с другом событиями в пространстве-времени. На данный момент эти «мосты» являются лишь математической диковинкой; физические червоточины никогда не существовали и не были созданы, но если бы одна из них была обнаружена, она могла бы немедленно проверить предсказания общей теории относительности, а также любых альтернативных конкурентов.

Более распространённое название этой физической идеи — червоточина. Многие часто задавались вопросом, что происходит, когда вы падаете в чёрную дыру: область пространства, в которой так много материи и энергии, что любой свет, излучаемый из этой области, а также любая материя или излучение, которые попадают в эту область, никогда не смогут выбраться наружу, независимо от того, сколько энергии они имеют и как быстро движутся. Даже со скоростью света ничто не может покинуть пределы горизонта событий чёрной дыры. Обычно мы считаем, что чёрные дыры ведут только к центральной сингулярности и что при приближении к ней гибель неизбежна.

Но есть и другая возможность: чёрные дыры, если вы в них попадёте, на самом деле соединяются с другой областью пространства-времени. Если вместо положительной плотности энергии (как у стандартных чёрных дыр) эта соединённая область имеет отрицательную плотность энергии, она станет белой дырой, то есть вы сможете войти в «чёрную дыру» и выйти с другой стороны, через «белую дыру», пройдя через «нору» в пространстве-времени из одного конца в другой. Хотя мы пока не знаем о существовании физических белых дыр в нашей Вселенной, они, безусловно, являются допустимыми решениями в общей теории относительности и представляют собой просто обращённое во времени решение чёрной дыры.

Иллюстрация ранней Вселенной, состоящей из квантовой пены, где квантовые флуктуации велики, разнообразны и важны на мельчайших масштабах. Положительные и отрицательные флуктуации энергии могут соединяться друг с другом на этих масштабах, создавая мизерные квантовые червоточины.
Иллюстрация ранней Вселенной, состоящей из квантовой пены, где квантовые флуктуации велики, разнообразны и важны на мельчайших масштабах. Положительные и отрицательные флуктуации энергии могут соединяться друг с другом на этих масштабах, создавая мизерные квантовые червоточины.

Но вот что мы точно знаем о существовании нашей Вселенной: крошечные, мизерные квантовые флуктуации, которых невозможно избежать, происходят по всей ткани пространства-времени, причём наиболее заметны они на самых малых масштабах. Эти энергетические флуктуации, согласно принципу неопределённости Гейзенберга, могут происходить одинаково хорошо как в положительном, так и в отрицательном направлении, и часто могут происходить в очень близком соседстве друг с другом. Предполагается, что эти флуктуации носят случайный характер и часто включают в себя разъединение и воссоединение исходных положительных и отрицательных состояний, которые обычно изначально возникают вместе.

Теоретически, очень сильная, плотная, положительная энергетическая флуктуация может создать искривление пространства в одном конкретном (положительном) направлении, а сильная, плотная, отрицательная энергетическая флуктуация — искривить пространство в точности до наоборот (отрицательно). Если соединить эти две области положительной и отрицательной кривизны вместе, то можно — пусть даже на короткое мгновение — прийти к понятию квантовой червоточины. Если бы такая червоточина существовала достаточно долго, то через неё можно было бы даже перенести частицу, позволив ей мгновенно исчезнуть из одного места в пространстве-времени и вновь появиться в другом.

Если бы сквозная червоточина соединила Тюбингенский университет с песчаными дюнами на севере Франции, то человек, заглянувший в червоточину, смог бы увидеть далёкое место через саму червоточину. Подобная структура в нашей Вселенной пока не обнаружена, но это не значит, что червоточины не играют какую-то роль на определённом уровне.
Если бы сквозная червоточина соединила Тюбингенский университет с песчаными дюнами на севере Франции, то человек, заглянувший в червоточину, смог бы увидеть далёкое место через саму червоточину. Подобная структура в нашей Вселенной пока не обнаружена, но это не значит, что червоточины не играют какую-то роль на определённом уровне.

Это может быть очень полезно для возможности отправки одной частицы из одного события в пространстве-времени в другое, что позволит этой частице покинуть пространство-время в одном месте и в один момент и вновь появиться в другом месте и в другой момент, включая моменты, которые могут соответствовать «более раннему времени», чем то, когда частица впервые покинула пространство-время. Однако если мы захотим увеличить масштаб этого процесса, чтобы пропустить что-то вроде человека, нам придётся потрудиться. Было показано, что все известные частицы и кванты в нашей Вселенной обладают положительной энергией и либо положительной, либо нулевой массой; решения с отрицательной энергией и/или отрицательной (или воображаемой) массой пока не обнаружены. Хотя следует отметить, что в рамках общей теории относительности вполне возможно существование частиц с отрицательной массой/энергией; ничто не запрещает этого.

Если мы хотим создать физическую червоточину, в которую мог бы попасть человек, то первым делом нужно постулировать, что материя с отрицательной массой/энергией существует. Хотя мы знаем о существовании во Вселенной чёрных дыр, образованных из положительной массы/энергии, нам придётся постулировать и существование белых дыр: образованных из отрицательной массы/энергии. Если мы сможем создать сверхмассивную чёрную дыру и её аналог с отрицательной массой/энергией (сверхмассивную белую дыру), мы сможем представить, как соединить их, что в итоге приведёт к тому, к чему мы всё это время стремились: к проходимой червоточине.

Хотя величина искривления и искажения пространства-времени зависит от плотности объекта, находящегося вблизи его края, размер и объём, занимаемый объектом, не имеет значения вдали от самой массы. Для чёрной дыры, нейтронной звезды, белого карлика или звезды, подобной нашему Солнцу, пространственная кривизна одинакова при достаточно больших радиусах. Однако вблизи горизонта событий чёрной дыры достигается более сильное искривление, чем в других местах. Вдали от всех этих источников пространство-время асимптотически плоское, но не идеально плоское и не по-настоящему пустое.
Хотя величина искривления и искажения пространства-времени зависит от плотности объекта, находящегося вблизи его края, размер и объём, занимаемый объектом, не имеет значения вдали от самой массы. Для чёрной дыры, нейтронной звезды, белого карлика или звезды, подобной нашему Солнцу, пространственная кривизна одинакова при достаточно больших радиусах. Однако вблизи горизонта событий чёрной дыры достигается более сильное искривление, чем в других местах. Вдали от всех этих источников пространство-время асимптотически плоское, но не идеально плоское и не по-настоящему пустое.

Почему преодолимая червоточина так важна для идеи путешествий во времени? Потому что, как только вы создали два «конца» червоточины, а также установили и поддерживаете связь между ними, то независимо от того, как далеко вы впоследствии удалите эти два связанных объекта друг от друга, при достаточной массе/энергии — как положительной, так и отрицательной — эта мгновенная связь будет сохраняться вечно. Всё это прекрасно подходит для мгновенных путешествий в пространстве, но, используя законы специальной относительности вместе с этим общим релятивистским феноменом, мы можем распространить их и на путешествия во времени.

Когда вы перемещаетесь со скоростью, близкой к скорости света, вы испытываете замедление времени. Ваше движение в пространстве и движение во времени связаны между собой скоростью света: чем больше ваше движение в пространстве, тем меньше ваше движение во времени. А теперь представьте, что местом вашего назначения является система TRAPPIST-1. До неё 40 световых лет, но если бы мы могли путешествовать на невероятно высоких скоростях — например, на скоростях, превышающих 99,9 % скорости света, — мы могли бы проделать путь в один конец всего за шесть месяцев. Исходя только из специальной теории относительности, если вы:

  • сели в космический корабль,

  • полетели со скоростью, близкой к скорости света, к этой звезде,

  • затем остановились, развернулись и вернулись на Землю с той же скоростью,

то обнаружили бы нечто странное. Из-за замедления времени и сокращения длины вы могли бы добраться до места назначения через шесть месяцев, а затем ещё на шесть месяцев задержаться в обратном пути. Но на Земле за это время пройдёт 81 год. Все, кого вы когда-либо знали, сильно постарели бы, и вполне вероятно, что всех, кого вы знали до отлёта, уже давно нет в живых. Это стандартный способ физического путешествия во времени: оно переносит вас в будущее, а перемещение во времени зависит только от вашего движения в пространстве.

Если бы вы сели в космический корабль и ускорялись бы на величину g (ускорение свободного падения на Земле) на протяжении всего путешествия, то уже через несколько лет ускорения вы могли бы путешествовать почти со скоростью света. По мере приближения к скорости света эффект замедления времени будет становиться всё более сильным. Теоретически расстояния в много световых лет можно преодолеть за время, значительно меньшее года.
Если бы вы сели в космический корабль и ускорялись бы на величину g (ускорение свободного падения на Земле) на протяжении всего путешествия, то уже через несколько лет ускорения вы могли бы путешествовать почти со скоростью света. По мере приближения к скорости света эффект замедления времени будет становиться всё более сильным. Теоретически расстояния в много световых лет можно преодолеть за время, значительно меньшее года.

Но если построить такую червоточину, как мы только что описали, — со сверхмассивной чёрной дырой и сверхмассивной белой дырой, соединёнными неким мостом, — история изменится коренным образом. Мы можем представить себе тот же самый сценарий, что и раньше, где мы покидаем Землю со скоростью, близкой к скорости света, и летим к месту назначения, находящемуся на расстоянии 40 световых лет, но так, что для людей на борту космического корабля проходит всего ~ шесть месяцев времени. Только на этот раз, поскольку мы уже создали червоточину, мы можем представить, что один конец червоточины остался почти неподвижным, например, вернулся на Землю, а другой отправился в релятивистское путешествие, близкое к скорости света.

Поскольку два конца червоточины остаются связанными между собой в пространстве и времени, у вас есть два варианта возвращения домой с расстояния в 40 световых лет. Вы можете вернуться длинным путём: через пространство, как и раньше, со скоростью 99,9+% от скорости света. Когда вы вернётесь, для вас пройдёт один год, а на Земле — 81 год. Или вы можете воспользоваться коротким путём, на создание которого ушло столько усилий: войти в быстро движущийся конец червоточины после того, как она будет перемещаться на релятивистских скоростях в течение шести месяцев: на расстояние в 40 световых лет. Что произойдёт, когда вы войдёте в эту червоточину?

Конечно, вы вернётесь на Землю, но это произойдёт мгновенно. Самое замечательное, что через 81 год вы вернётесь на Землю, и в календарях не будет написано июнь 2105 года, и через 40,5 лет, когда в календарях не будет написано декабрь 2064 года. Вместо этого пройдёт всего шесть месяцев, и, хотя вы преодолели расстояние в 40 световых лет, вы снова окажетесь на Земле уже в декабре 2024 года, выйдя с другого конца червоточины.

На этой иллюстрации показаны два разных типа кривых, похожих на время. Вверху (а) изображена физическая визуализация замкнутой кривой, когда наблюдатель, попавший в один из концов гипотетической червоточины, может перепрыгнуть в предыдущее время и взаимодействовать со своим прошлым «я», а (б) — случай, когда такого взаимодействия не происходит: открытая кривая. Если замкнутые временные кривые возможны, то из этого следует, что путешествие быстрее света обязательно будет истинным.
На этой иллюстрации показаны два разных типа кривых, похожих на время. Вверху (а) изображена физическая визуализация замкнутой кривой, когда наблюдатель, попавший в один из концов гипотетической червоточины, может перепрыгнуть в предыдущее время и взаимодействовать со своим прошлым «я», а (б) — случай, когда такого взаимодействия не происходит: открытая кривая. Если замкнутые временные кривые возможны, то из этого следует, что путешествие быстрее света обязательно будет истинным.

Как такое возможно? Нужно помнить, что в теории относительности само время относительно. Это учит нас чему-то глубокому: наше понятие «год» не одинаково для всех, особенно если они движутся во времени и пространстве с разной скоростью. Если мы рассмотрим гипотетическое путешествие с Земли в систему TRAPPIST-1 вместе с одним концом этой червоточины, мы обнаружим, что «движущийся» конец червоточины постарел бы только на то количество времени, которое мы потратили на наше путешествие: 6 месяцев. Даже если на Земле прошло 40,5 лет, связь между двумя концами червоточины всё равно мгновенная, и если бы вы вернулись «коротким путём» через червоточину, а не «длинным» через космос, вы бы обнаружили, что прошло всего шесть месяцев, когда вы вышли из исходного конца.

А теперь представьте, что вместо этого 40 лет назад, в июле 1984 года, кто-то создал такую пару запутанных червоточин и отправил один конец червоточины в это путешествие, а вы отправились вместе с ним. Если бы вы смогли войти в один конец этой червоточины сегодня, в 2024 году, то оказались бы в прошлом, в устье другого конца червоточины... в декабре 1984 года. Единственное ограничение — вы сами не могли оставаться неподвижными здесь, на Земле, в течение последних 40 лет. Чтобы этот сценарий сработал, вы должны были всё это время находиться на другом конце червоточины или путешествовать по космосу, чтобы догнать её.

Путешествие через червоточину — увлекательное мероприятие, но существует множество препятствий для создания такой дыры в нашей реальной Вселенной. Если не существует экзотической материи, отрицательной энергии, дополнительных измерений или других подобных причудливых сущностей, то даже непроходимые червоточины запрещены. Если же проходимые червоточины всё же существуют, необходимо учитывать такие эффекты, как замедление времени и экстремальные приливные силы, чтобы не разрушить находящуюся в них материю.
Путешествие через червоточину — увлекательное мероприятие, но существует множество препятствий для создания такой дыры в нашей реальной Вселенной. Если не существует экзотической материи, отрицательной энергии, дополнительных измерений или других подобных причудливых сущностей, то даже непроходимые червоточины запрещены. Если же проходимые червоточины всё же существуют, необходимо учитывать такие эффекты, как замедление времени и экстремальные приливные силы, чтобы не разрушить находящуюся в них материю.

Один из замечательных аспектов этой физически разрешённой формы путешествий во времени заключается в следующем: мы обнаруживаем, что она также запрещает возникновение парадокса дедушки! Даже если представить, что эта червоточина была создана до зачатия ваших родителей, а на борту корабля находились все четверо ваших бабушек и дедушек, и корабль двигался со скоростью, близкой к скорости света, пока ваши родители были зачаты, а затем вы были зачаты, родились и выросли, вы никак не сможете вернуться в исходный, неподвижный конец червоточины в момент, предшествующий посадке ваших бабушек и дедушек на корабль. Нет способа вернуться в достаточно ранний момент, чтобы предотвратить посадку на корабль вашего деда или помешать вашим собственным родителям зачать вас.

Ближе всего к парадоксу можно подойти, если посадить ваших новорождённых отца и мать на корабль, когда они были совсем юными, чтобы они попали на другой конец червоточины, прожили жизнь, состарились, зачали вас, а затем отправили бы себя обратно через червоточину. Вы сможете встретиться со своим дедушкой на Земле, возможно, когда он будет ещё совсем молодым — возможно, даже моложе, чем вы сейчас, — но это всё равно произойдёт после рождения ваших родителей, и поэтому не будет никакого способа предотвратить ваше собственное существование. Удивительно, что во Вселенной становится возможным множество необычных вещей, если отрицательная масса/энергия реальна, существует в изобилии и контролируема, а путешествие назад во времени может быть, возможно, самым диким последствием этого, которое мы когда-либо представляли. В рамках как специальной, так и общей теории относительности путешествия назад во времени могут быть труднодостижимыми в практическом плане, но ничто не запрещает их совершать!

Комментарии (29)


  1. askv
    31.07.2024 15:22
    #27109862
    +3

    два разных типа кривых, похожих на время

    Если замкнутые временные кривые возможны

    Видимо, следует перевести "времениподобная кривая"

    что путешествие быстрее света обязательно будет истинным

    будет возможным?


  1. Cere8ellum
    31.07.2024 15:22
    #27110190

    Всегда было интересно, сказка или быль, эксперименты Эйнштейна с Теслой над перемещением объектов во времени.


    1. mkv
      31.07.2024 15:22
      #27111222
      +1

      Можно подробнее? Какие эксперименты, где о них можно почитать?


      1. Cere8ellum
        31.07.2024 15:22
        #27111688

        Проект Радуга, если не ошибаюсь. А может это и сказка вовсе была...


      1. NestorAurelius
        31.07.2024 15:22
        #27111926

        Скорее всего имеется ввиду мистификация про эсминец Элдридж, крайне малоправдоподобная изначально
        https://flot.com/history/interesting/eldridge.htm


  1. amazingname
    31.07.2024 15:22
    #27110390
    +20

    Если загружать компьютер программами, то он будет работать все медленнее. После того как он совсем остановится мы можем догрузить его ещё и он может начать выполнять программы в обратную сторону! Правда чтобы загрузить зависший комп, придется дать ему отрицательную программу, которые мы пока не умеем писать, но это детали ..


    1. d00m911
      31.07.2024 15:22
      #27116656

      С помощью некоторых отладчиков такое возможно - например, с помощью windbg time travel можно в буквальном смысле выполнять программы в обратном направлении.


      1. amazingname
        31.07.2024 15:22
        #27116876

        На самом деле он просто запоминает выполнение программы и показывает его в обратную сторону как кино. Выполнить программу в обратную сторону мешает та же причинность которая мешает путешествиям во времени.


  1. bak
    31.07.2024 15:22
    #27110626

    Это может быть очень полезно для возможности отправки одной частицы из одного события в пространстве-времени в другое

    И почему мы до сих пор не можем делать это хотя бы для частиц? Ведь это сразу же будет революция в связи, ведь тогда с помощью частицы получится передавать информацию быстрее скорости света.


    1. lorc
      31.07.2024 15:22
      #27111308

      Потому что нельзя передавать информацию быстрее скорости света.


  1. slavakostin
    31.07.2024 15:22
    #27110738
    +2

    Ну и вот вам сценарий - один запускает червоточину в полет 1984, 2-й в 2024 в ту же точку но со скоростью вдвое меньшей - скажем в 2084 обе червоточины встретятся,
    т.е. можно в 2084 прыгнуть во 2-ю на том конце нырнуть в 1-ю - и убить дедушку в 1984


    1. syrus_the_virus
      31.07.2024 15:22
      #27116414

      Да это бред далёких от математики и физики людей:червоточины, варп-двигатели, человеки-пауки и проч. Время - это искусственная величины, придумана физиками для облегчения вычислений и для того, чтобы как то различать одно событие от другого. Время - всего лишь переменная, придуманная человеком, масштаб, размерность, единицы которой он придумал и выбрал сам. Поэтому никакого путешествия во времени быть не может, это способ-детектор отличить неграмотных мракобесов, от людей, понимающих физику, вроде перепутуум-мобиле. До сих пор есть идиоты, пытающиеся обмануть закон сохранения энергии, это как попытки сложить 1 + 1, и получить отличный от 2 результат.


  1. yaamato
    31.07.2024 15:22
    #27110740
    +3

    Это амбициозная попытка связать сложные концепции с фантазией, но, как это часто случается в научной популяризации, результат оставляет желать лучшего. На фоне страстного стремления соединить квантовые флуктуации и космические червоточины, уводя незнающих людей в мир предположений, научная база оказывается на второстепенном плане. Пора бы уже понять, что при всей привлекательности этих идей, их статус остается исключительно гипотетическим, а не подтвержденным научным фактом.


  1. andreilito
    31.07.2024 15:22
    #27110742

    Какие ограничения по расстоянию "областей положительной и отрицательной кривизны"?


  1. All999
    31.07.2024 15:22
    #27111192
    +1

    То, что в черную дыру обычная материя сыплется - факт доказанный. Значит, из белой дыры материя должна вываливаться. Это должно быть очень фееричное зрелище, причем в прямом смысле: при падении вещество раскаляется до рентгеновского свечения, значит, и вываливаться должно с примерно такой же температурой, а если оно там охлаждается, то куда деваются калории от такого количества вещества?

    Вроде бы у черной дыры есть вращательный момент, я с трудом представляю, как его измерить, но наверное можно, причем, при падении вещества оно сначала закручивается, значит, вращательный момент должен увеличиваться. Если у черной дыры есть белая пара, значит, этот момент добавляться не будет. Это всё наблюдается? Хотя бы теоретически, можно это увидеть?


    1. Antocyan
      31.07.2024 15:22
      #27117048

      Да, у черных дыр конечно же есть момент импульса, то есть они вращаются. Вращение ЧД закручивает вокруг неё пространство, и его можно измерить, наблюдая за её окрестностями, за падением вещества. Но из того, что вещество закручивается при падении, не следует, что момент импульса автоматически увеличивается. Закон сохранения никто не отменял. Другое дело, если ЧД например находится в центре вращающегося в ту же сторону диска вещества, то когда она поглотит весь этот диск (гипотетически), момент импульса получившейся (выросшей) ЧД действительно будет больше, к нему прибавится момент самого диска (в целом надо понимать, что там вектора складываются, а не их абсолютные величины).


  1. VaVM
    31.07.2024 15:22
    #27111276
    +5

    Автор постоянно подменяет научные факты и предположения (гипотезы) своими фантазиями о якобы реальном осуществлении этих предположений. Начиная с заголовка статьи "Почему физика Эйнштейна разрешает путешествия в прошлое". Нет, физика Эйнштейна не разрешает путешествия в прошлое. Общая теория относительности Эйнштейна позволяет найти решения, которые Джон Уилер назвал червоточинами. Но подавляющее большинство таких решений неустойчивы и настолько быстро схлопываются, что через такую червоточину не успеет пройти даже свет. Стабильные решения возможны только для случаев существования гипотетической "экзотической материи" с отрицательной энергией (массой). Но даже при существовании областей с гипотетической "экзотической материей" червоточины не всегда могут быть согласованы со спинорной структурой искривлённого пространства-времени (см. Пенроуз, Риндлер "Спиноры и пространство-время", т.1).

    Так что возможность существования червоточин остаётся под большим вопросом. А путешествия в прошлое, конечно, невозможны, так как нарушают принцип причинности - по крайней мере понимаемой как согласованность спинорной структуры искривлённого пространства-времени.


    1. ViacheslavNk
      31.07.2024 15:22
      #27112284

      А путешествия в прошлое, конечно, невозможны, так как нарушают принцип причинности - по крайней мере понимаемой как согласованность спинорной структуры искривлённого пространства-времени.

      Только если наша вселенная не симуляция в большом компьютере), тогда можно откатываться "назад во времени" на "бэкапы".


    1. AlexKimen
      31.07.2024 15:22
      #27115608

      >>>А путешествия в прошлое, конечно, невозможны, так как нарушают принцип причинности <<<

      Есть вариант попроще. Если мультимировая интерпретация корректна, то нужно перемещаться в параллельную реальность, которая незначительно отличается от нашей (например только позицией какого-нибудь одного электрона). И тогда никакого парадокса причинности.


  1. alexhott
    31.07.2024 15:22
    #27111906
    +1

    Но благодаря некоторым очень интересным свойствам пространства и времени в общей теории относительности Эйнштейна, путешествия в прошлое оказались физически возможными.

    Смелое такое утверждение. Это как когда не знаешь но уже выше сильно намудрил то пишешь: "С учетом вышесказанного очевидно..."


  1. EndlessEight
    31.07.2024 15:22
    #27111924

    Конечно, вы вернётесь на Землю, но это произойдёт мгновенно. Самое замечательное, что через 81 год вы вернётесь на Землю, и в календарях не будет написано июнь 2105 года, и через 40,5 лет, когда в календарях не будет написано декабрь 2064 года. Вместо этого пройдёт всего шесть месяцев, и, хотя вы преодолели расстояние в 40 световых лет, вы снова окажетесь на Земле уже в декабре 2024 года, выйдя с другого конца червоточины.

    И нет. Это для пассажиров корабля прошло 6 месяцев, т.к. для них время шло "медленнее". На земле прошли все 40 лет, для них время шло "нормально".


  1. Alex_v99
    31.07.2024 15:22
    #27113016

    Я вот всё никак понять не могу, откуда при превышении скорости света возникает путешествие в прошлое. Вот у нас есть две планеты в разных галактиках. Я порталом прыгаю с одной планеты на другую - перемещение мгновенное и явно со сверхсветовой скоростью. Но на обоих планетах часы и время) по прежнему идут вперёд, пусть и с различной относительной скоростью. И даже если из-за взаимных скоростей этих планет на одной планете год проходит за секунду другой, то ведь я, даже тут же вернувшись на первую планету всё равно оказываюсь в ее локальном времени (т.е. в будущем отностительно моего первого перемещения). И где тут прошлое и нарушение причинности?


    1. MishaRash
      31.07.2024 15:22
      #27114514
      +2

      Я вот всё никак понять не могу, откуда при превышении скорости света возникает путешествие в прошлое.

      Если вкратце, дело в том, что время относительно, и даже одновременность событий не абсолютна. Это, пожалуй, основное контринтуитивное отличие специальной теории относительности от "классической" механики Галилея/Ньютона, лежащее в основе многих парадоксов.

      Пусть мы переходим из одной инерциальной системы отсчёта (ИСО) во вторую, которая движется относительно первой в положительном направлении оси x — как раз для стандартной формы преобразований Лоренца (первая ИСО не штрихованная K, вторая штрихованная K'). Посмотрим на уравнения. Время всех событий с положительным x испытывает сдвиг назад, а после этого "растяжение" Лоренц-фактором. (Это, кстати, подчёркивают некоторые хорошие объяснения парадокса близнецов, например.)

      Для большей ясности рассмотрим одновременные события в первой системе отсчёта, для удобства t=0. Во второй системе отсчёта они теперь не одновременны, а сдвинуты во времени (если только у них не одна и та же координата x) : t'=-\gamma vx/c^2. И наоборот, события, одновременные во второй системе отсчёта (t'=0) оказываются сдвинуты во времени относительно друг друга в первой: t=\gamma vx/c^2.

      Так что схема путешествия в прошлое с мгновенными перемещениями такая:

      • в некой исходной ИСО мгновенно перемещаемся с первой планеты на вторую;

      • быстро (лучше всего мгновенно) ускоряемся в сторону от первой планеты, но не разгоняемся быстрее скорости света;

      • после окончания ускорения мы снова в ИСО, но в другой, и там событие "мы покинули первую планету" уже оказалось для нас в будущем, а одновременно с этим мы ещё находимся на первой планете;

      • в этой новой ИСО мгновенно перемещаемся обратно на первую планету, и встречаемся с самими собой до телепортации на вторую планету;

      • теперь ещё можно сбросить скорость обратно, одновременность в той же точке пространства от этого не меняется.

      Схема также работает для конечных скоростей перемещения быстрее скорости света, только нужно чуть аккуратнее рассчитать, чтобы успеть заскочить в прошлое.

      Схема не работает, если сверхсветовые перемещения разрешены только в одной, выделенной ИСО, но это нарушает один из основных постулатов — принцип относительности (что все ИСО равноценны).

      Другими словами, любое сверхсветовое перемещение вперёд во времени в одной ИСО выглядит как перемещение назад во времени (а также куда-то в пространстве) в некоторой другой ИСО. Само по себе это, может, и не так страшно, но можно сложить два таких перемещения в скачок назад во времени в той же точке пространства, что уже явно проблематично.

      А перемещение с досветовыми скоростями вперёд во времени в любой ИСО остаётся таковым в любой другой. Математически, если движение проходит через начало отсчёта, то |x| < c|t| и поэтому t' при любом преобразовании Лоренца имеет тот же знак, что и t.


    1. LinkToOS
      31.07.2024 15:22
      #27118476

      Я вот всё никак понять не могу, откуда при превышении скорости света возникает путешествие в прошлое.

      Во-первых, автор (ethan siegel) не говорит о произвольных перемещениях в прошлое. Для путешествия из 2024 года в 1984 год, нужно сначала в 1984 году создать "проход" (точнее начать создавать).
      Во-вторых, у автора путешествие во времени происходит не за счет сверхсветовой скорости (сверхсветовая скорость это уже следствие мгновенного перемещения в пространстве). Он использует хитрую схему с червоточинами, которые имеют особые свойства.

      Вот у нас есть две планеты в разных галактиках. Я порталом прыгаю с одной планеты на другую - перемещение мгновенное и явно со сверхсветовой скоростью.

      Вы так самую важную деталь пропускаете. Не любой портал подходит. Чтобы понять идею автора, нужно сначала понять конструкцию и свойства "портала" который он изобрел. Именно в особых свойствах портала весь секрет.
      Для создания портала автор использует конструкцию из Черной и Белой Дыр, соединенных особым способом. Они искривляют пространство, и создают в нем "червоточину", через которую можно мгновенно переместится от одной Дыры к другой. Перемещение мгновенное потому, что пространство между Дырами так сильно искривлено, что расстояние между ними стремится к нулю(!). Важно понять - это не перемещение с бесконечно большой скоростью, а перемещение через бесконечно малое пространство (прокол в пространстве). Расстояние стремиться к нулю, поэтому время перемещения тоже стремится к нулю при любой постоянной скорости. (в таких условиях любая постоянная ненулевая скорость будет чисто математически стремиться к бесконечности.)
      Итак есть "вход червоточины" и "выход червоточины". Чудесное свойство заключается в том, что "внутреннее расстояние" между входом и выходом всегда равно нулю (точнее стремится к нулю). Если вход удалить от выхода на расстояние 40 св.лет, то "внутреннее расстояние" все равно будет стремится к нулю. Со стороны кажется что вход и выход червоточины отдаляются друг от друга, но с точки зрения "входа" и "выхода" они никуда не удаляются друг от друга, потому что видят себя через искривленное пространство. А раз они всегда бесконечно близко, то и система времени у них всегда одна и та же(!). Именно эта синхронизация времени позволяет создать "проход в прошлое", по мнению автора.

      Теперь о схеме перемещения в прошлое, которую предлагает автор.
      Чтобы переместится во времени в прошлое, нужно сначала в прошлом создать "проход". Именно в это прошлое потом можно будет вернуться из будущего.
      Для этого требуются две червоточины. Одна "стационарная", у которой вход рядом с Землей, а выход на расстоянии 40 св.лет. Вторая "раздвижная", оба конца которой исходно находятся рядом с Землей.
      Итак, Год 1984, 1 января. Запускаем один конец раздвижной червоточины в космос, с околосветовой скоростью, на расстояние 40 св.лет, в точку где уже есть выход из стационарной червоточины. К моменту прилета в эту точку, на летящем конце раздвижной червоточины проходит всего 6 месяцев из-за замедления времени, и на его часах 1 июля 1984 года. И на втором ее конце время такое же (см. свойства "червоточины").

      Итого, имеем такую ситуацию. На входе раздвижной червоточины, который находится в 40 св.лет от Земли, время 1 июля 1984 года. И на выходе раздвижной червоточины который находится рядом с Землей тоже 1 июля 1984 года (см. свойства "червоточины").
      На входе и выходе стационарной червоточины 1 января 2024 года. Мы находимся на Земле 1 января 2024 года, то есть через 40 лет после запуска конца раздвижной червоточины.
      Теперь мы входим в стационарную червоточину, перемещаемся в точку 40 св.лет от Земли, пересаживаемся на раздвижную червоточину, и перемещаемся на ее выход на котором 1 июля 1984 года. "Прыжок во времени" равен 40 лет минус 6 месяцев. (Длина "прыжка во времени" увеличивается пропорционально расстоянию от Земли. "Раздвижная" червоточина, в процессе своего полета, создает разрыв во времени между Землей и своими концами, из-за разного хода часов.)

      Конечно тут у автора явная ошибка. Он почему то решил, что раз на концах "раздвижной" червоточины 1984 год, то и на Земле тоже сохранился 1984 год. Но Земля это не часть червоточины. И поэтому для нее прошло 40 лет. Получается что формально мы переместились в прошлое, но только по часам "раздвижной" червоточины. Перейти из нее на Землю 1984 года мы не можем. На Земле уже 2024 год, хотя она и находится рядом с выходом червоточины. Если бы автор нарисовал анимированную схему перемещения, с отдельными часами для каждой точки, то ошибка сразу бы обнаружилась.


      1. MishaRash
        31.07.2024 15:22
        #27119406

        Тут критически важно, как работает синхронизация между концами червоточины. Когда они неподвижны относительно друг друга, это вроде бы очевидно, а вот когда движутся по-разному — вообще нет.

        Вы, похоже, предполагаете (неявно), что перемещение между концами червоточины остаётся мгновенным в системе отсчёта Земли. Это получается несимметричная ситуация, хотя и можно сказать, что другой конец червоточины ускорялся и потому не равноценен оставшемуся на Земле.

        Другой вариант — что часы (локальные физические процессы) на концах червоточины остаются синхронизированными (и скачка между краем червоточины и окружающим пространством также не происходит). Это кажется логичным: всякие объекты могут легко проваливаться сквозь червоточину туда и обратно, и именно при такой синхронизации процессы в них не начнут резко обгонять или отставать от процессов в телах, которые оставались по одну сторону червоточины. Итан, по всей видимости, использовал это предположение неявно, хотя такие неочевидные вещи стоит подробно объяснять.

        Я не эксперт в экзотических аспектах общей теории относительности и потому мне сложно сказать, какая из гипотез правильная. Но в рамках второй схема работает:

        "Неподвижные" часы (1) на Земле связаны с "неподвижными" часами (2) в 40 св.годах стационарной червоточиной. Часы (1) также связаны с "движущимися" часами (3) раздвижной червоточиной. Часы (1) и (2) так и так идут одинаково, т.е. перемещение через стационарную червоточину мгновенны в "неподвижной" системе отсчёта.

        Раздвижная червоточина создаётся 1 января 1984, и её второй конец отправляется на 40 световых лет с околосветовой скоростью. Они долетают до пункта назначения практические через 40 лет, 1 января 2024 по часам (2), однако из-за замедления часы (3) в этот самый момент показывают 1 июля 1984. И, согласно допущению, они связаны червоточиной с часами (1), показывающими также 1 июля 1984, т.е. Землёй в это время.

        Так что теперь мы можем отправиться с Земли 1 января 2024 через стационарную червоточину на 40 св.лет, там быстро (лучше мгновенно) заскочить в раздвижную червоточину в обратном направлении и оказаться на Земле 1 июля 1984.

        Только, кажется, Итан также неявно подразумевал, что нельзя просто так создать стационарную червоточину с концами на таком большом расстоянии (ну или синхронизировать эти края; опять приходится строить догадки), что и предотвращает парадокс дедушки. Есть такое чувство, что парадокс можно воспроизвести и с этим ограничением (т.е. только раздвижными червоточинами), но до конца рабочую схему пока не придумал.


        1. MishaRash
          31.07.2024 15:22
          #27119506

          Есть такое чувство, что парадокс можно воспроизвести и с этим ограничением (т.е. только раздвижными червоточинами), но до конца рабочую схему пока не придумал.

          Ну да, вроде бы стационарная червоточина (по крайней мере, в моменте) эквивалентна двум раздвижным, изначально созданным в точке ровно посередине между концами (аналогично известному способу синхронизации времени). Один край каждой раздвижной остаётся там, а вторые края абсолютно симметрично отправляются в точки, где должны быть концы стационарной.

          Так что парадокса дедушки, похоже, не избежать.


  1. LinkToOS
    31.07.2024 15:22
    #27113706
    +2

    Ученый-астрофизик пишет о возможности путешествий во времени, и это воспринимается нормально.
    Если я напишу в комментариях, что "по мнению ученых путешествия во времени возможны", то мне заминусуют карму, и скажут что я в науке ничего не понимаю, и что никакие ученые ничего подобного не думают.
    Мораль - чтобы безнаказанно высказывать всякие "неординарные мнения", надо сначала заработать научную степень.
    Автор статьи, астрофизик Ethan Siegel, может себе такое позволить.

    https://bigthink.com/people/ethansiegel/


  1. I7p9H9
    31.07.2024 15:22
    #27116402

    Вот есть отличное видео, где тоже самое объясняется, но ещё более понятнее.

    https://youtu.be/lSuCC-Ih-00?feature=shared


  1. Gerad221
    31.07.2024 15:22
    #27120448

    Есть вопрос!!!

    Я не физик, даже школьная физика у меня хромает. Я с детства работаю, пока не имею возможности для изучения наук, но у меня всегда было много мыслей. И вот одно из них, возможно я где-то заблуждаюсь, а возможно нет:

    Представим длинный, цельный, несгибаемый как прямая линия объект, например цилиндр, длинною в 100 световых секунд. Толкнем с одной стороны на какое нибудь расстояние.

    Что будет происходить?

    Правильно ли, что для толкающей стороны, конец цилиндра , визуально, движение с той стороны начнётся через 100с?

    Только визуально или на той стороне тоже через 100с?

    Произойдёт ли сжатие цилиндра, его повреждение?

    Что будет видеть сторонний наблюдатель, находящийся на достаточном расстоянии чтобы наблюдать полную картину?

    Имеет ли значение плотность материала, диаметр, скорость толкания?

    П. С. Просветите о боги, как для человека, которому физика чуть ближе магии...