Драгон, воинствующий дилетант (i_ddragon) wrote in i_future,
Драгон, воинствующий дилетант
i_ddragon
i_future

  • Location:
  • Mood:
  • Music:

Машина времени

Желание перемещаться во времени так же свободно, как и в пространстве — в любую сторону и с любой скоростью, овладевало многими людьми. Наверняка, многие хотели вырваться из привычного течения времени, и своими глазами увидеть далёкое будущее или прошлое.
В физике Ньютона время мыслилось, как нечто неизменное и постоянное. Но с открытием теории относительности стало понятно, что время не является таковым. Если вы хотите увидеть, что случится с планетой Земля через 1 000 или 10 000 или 10 миллионов лет в будущем, специальная теория относительности говорит вам, как этого достичь. Вы строите транспортное средство, чья скорость может достичь, скажем 99,9999999996 процента от скорости света. На полной мощности вы направляетесь наружу в глубокое пространство на день, или десять дней, или на немногим более двадцати семи лет в соответствии с часами на вашем корабле, затем резко поворачиваете назад и направляетесь к Земле, опять на полной мощности. К вашему возвращению по земному времени истечет 1 000, или 10 000, или 10 миллионов лет.
Данный опыт на настоящий момент невозможно проделать в этом виде. Однако, эксперименты с ускоренными микрочастицами и точными часами, которые перемещали на быстро летящих авиалайнерах, подтверждают — да, при движении время замедляется. Устройство машины времени для безвозвратного путешествия в далёкое будущее просто, хотя и требует больших энергетических затрат.
Но возможно ли переместиться в прошлое? Общая теория относительности утверждает — да, возможно
Для начала рассмотрим другую версию путешествия в будущее. Для этого можно использовать не только скоростной корабль, но и массивное тело с сильным гравитационным полем — нейтронную звезду или чёрную дыру. Согласно общей теории относительности, гравитационное поле вызывает замедление времени и сжатие пространства. Поэтому, побыв некоторое время вблизи чёрной дыры, и затем вернувшись назад, путешественник обнаружит, что дома прошло гораздо больше времени, чем это следует из измерения его часов.
Далее, если нейтронная звезда или чёрная дыра вращается (чёрная дыра, образовавшаяся из вращающегося объекта, будет сохранять его свойства, связанные с вращением) — то в этом случае будет происходить следующее. Пространство будет не только сжиматься, но под действием вращения оно будет также деформироваться в сторону вращения (рисунок 1). В результате чего падающий на вращающуюся нейтронную звезду астероид будет падать по спирали — однако же, если наблюдать с самого астероида, он будет падать вертикально вниз. При вращении чёрной дыры вокруг неё образуется так называемая «эргосфера» - область циклически закрученного пространства (рисунок 2). Любой объект, попадая в неё, будет обречён на вечное вращение. Единственный способ выбраться из эргосферы — это разделиться объекту на части, отправив одну часть под горизонт событий, другая сможет выбраться за пределы эргосферы. При этом вращение в эргосфере изнутри будет выглядеть как самое обычное вертикальное падение.

В описанных случаях время будет просто замедляться, и мы будем иметь всего лишь очередную машину времени для безвозвратного путешествия в будущее. Однако, более радикальные изменения пространства-времени происходят если вращать не сферы, а более экзотические объекты. В 1938 году физик В. Ван Стокум рассматривал задачу с вращающимся бесконечно длинным цилиндром. Им было найдено, что вокруг подобного цилиндра не только пространство, но и время подвергается закручиванию в «водоворот». Если скорость вращения цилиндра такова, что его внешние слои движутся со скоростью больше половины скорости света, то закручивание пространства-времени будет настолько радикальным, что обогнув цилиндр достаточно близко к его поверхности и достаточно быстро, можно попасть в прошлое. В 1974 году физик Фрэнк Типлер повторил расчёты Стокума, и пришёл к таким же выводам. Более того, он рассчитал, что для такой машины времени можно использовать даже конечные цилиндры. Впрочем, такой конечный цилиндр будет нестабильным, и на его изготовление потребуется вещество с отрицательной массой. При этом, однако, следует обратить внимание, что такая машина времени не позволит перемещаться в более раннее прошлое, чем момент её включения. Т.е. если такой цилиндр будет когда-то сделан - например, в 2100-м году — и будет работать в течении 100 лет, то из любого года в промежутке между 2100-м и 2200-м можно будет попасть в любой другой год этого промежутка, но ни в какой другой.
Другая версия машины времени была предложена Куртом Геделем. В начале XX века существовали 3 рабочих модели Вселенной — расширяющаяся, сжимающаяся и стационарная. Гедель предложил четвёртую модель — вращающуюся Вселенную. Подобно тому, как в Солнечной системе планеты вращаются вокруг центральной звезды, и в Галактике звёзды тоже вращаются вокруг общего центра, в модели Гёделя все галактики Вселенной вращались вокруг общего центра, делая один оборот за 70 миллиардов лет. Решения Геделя показали, что в такой Вселенной также возможны путешествия в прошлое. Корабль, вылетевший с родной планеты и движущийся по определённой траектории, сможет вернуться на родную планету в более раннее время, чем вылетел. Однако, такое путешествие не является лёгким. По расчётам Геделя, самый короткий путь в прошлое в его модели имеет длину примерно 100 миллиардов световых лет, и потребует скорости движения не менее 210 тысяч километров в секунду.
Однако, согласно современным представлениям, наша Вселенная не вращается. Впрочем, последнее ещё окончательно не установлено.
Для перемещений в прошлое можно также использовать космические струны, которые, согласно некоторым теориям происхождения Вселенной, должны существовать. Это — тонкие длинные объекты, которые состоят из особого очень плотного вещества. Метровый отрезок струны имеет массу порядка 100 квадриллионов тонн (семнадцатизначное число). В 1991 году Джон Ричард Готт нашёл некоторые интересные особенности эти струн. Так, если две бесконечно длинные струны будут проходить достаточно близко друг ко другу и достаточно быстро, то это настолько исказит пространство-время вокруг них, что обогнув их по правильной траектории, можно попасть в прошлое. Машину времени можно создать и из одной конечной струны. Для этого она должна быть согнута в прямоугольник длинной 54 тысячи световых лет и шириной 0,01 светового года. Чтобы такая машина времени могла перенести хотя бы на год назад, масса всей конструкции должна составлять примерно половину массы нашей Галактики.
Наиболее интересным средством движения во времени может стать так называемая червоточина — объект, соединяющий две области пространства-времени. На рисунке 3 изображён двухмерный аналог червоточины. Так, если червоточина соединяет центральные площади двух далёких городов, то глядя в червоточину с одной площади, мы можем увидеть в непосредственной близости площадь другого города. Расстояние между соединяемыми местами может быть сколь угодно большим — оно не влияет на длину червоточины. Так, если червоточина имеет длину 1 метр, и соединяет два места удалённые на расстояние 100 километров — то шагнув через червоточину, мы немедленно перенесёмся на 100 километров, преодолев при этом лишь 1 метр.

Другой интересной особенностью червоточины является то, что время на её концах воспринимается текущим с одинаковой скоростью. Представим, что один конец червоточины закреплён на Земле, а второй на космическом корабле. Космический корабль отправляется к туманности Андромеды со скоростью, равной 99,999999999999999999 процентов от скорости света. При этом по земным часам его полёт займёт 3 миллиона лет. Но из-за сокращения времени для пассажиров самого корабля этот промежуток времени займёт лишь 4 часа по их часам. И если смотреть на корабль через червоточину, то наблюдатели с Земли воспримут его полёт тоже как 4-х часовой. При этом наблюдая за кораблём непосредственно глядя небо они будут видеть, что он удалился за 4 часа не очень далеко по космическим меркам. Через 4 часа земные наблюдатели смогут видеть корабль — через червоточину — прибывшим в пункт назначения — и непосредственным наблюдением — ещё не проделавшим существенной части пути. Затем, космический корабль возвращается на Землю с такой же скоростью. При этом через 8 часов по своим часам после вылета с Земли пассажиры корабля обнаруживают, что на Земле за это время прошло 6 миллионов лет. Однако, смотря в червоточину, они там будут видеть момент времени, который наступил через 8 часов после их отбытия. Таким образом, червоточина будет соединять моменты эпохи, которые разделяет 6 миллионов лет. И проходя через неё, можно будет перемещаться из одной эпохи в другую и обратно.
Остаётся одна проблема — как соорудить такую червоточину. Согласно некоторым гипотезам, маленькие червоточины постоянно возникают и исчезают из-за квантовых флуктуаций — микроскопического дрожания пространства, которое усиливается вблизи черных дыр. Задача состоит в том, чтобы удержать такую червоточину от распада, и увеличить её до макроскопических размеров. Правда, для этого потребуется огромное количество энергии, а также вещество с отрицательной энергией. При этом это вещество должно быть прозрачным для обычного вещества — иначе через червоточину невозможно будет пройти. Во-вторых, потребуется большое количество энергии. Так, количество отрицательной энергии, необходимой для поддержания открытой червоточины в метр шириной примерно равно величине полной энергии, производимой Солнцем примерно за 10 миллионов лет.
Tags: космос
Subscribe
Buy for 100 tokens
Buy promo for minimal price.
  • Post a new comment

    Error

    Anonymous comments are disabled in this journal

    default userpic

    Your reply will be screened

    Your IP address will be recorded 

  • 14 comments