Мичио Каку

«Физика невозможного». Глава из книги

Глава 12. Путешествия во времени

Если путешествия во времени возможны, то где же туристы из будущего?
Стивен Хокинг

— [Путешествия во времени] противоречат здравому смыслу, — произнес Филби.
— Какому смыслу? — переспросил путешественник во времени.
Герберт Уэллс

Физика невозможного

В романе «Уравнение Януса» писатель Стивен Спрюлл исследует одну из душераздирающих личностных проблем, связанных с путешествиями во времени. В центре сюжета книги блестящий математик, поставивший себе целью разгадать тайну путешествий во времени. Он встречает необычную красавицу, они становятся любовниками, — но при этом он ничего не знает о ее прошлом. Мучимый любопытством, он пытается узнать, кто же такая его таинственная возлюбленная. Постепенно выясняется, что когда-то она изменила свою внешность при помощи пластической операции. И изменила пол, также при помощи операции. В конце концов оказывается, что на самом деле «она» — путешественник во времени, прибывший из будущего; мало того, на самом деле «она» — это он сам, только из будущего. Получается, что он занимался любовью сам с собой. Остается только гадать, что произошло бы, появись у них ребенок? И если бы этот ребенок отправился назад, в прошлое, вырос бы там и стал математиком (тем самым, который фигурировал в начале истории)? Можно ли быть самому себе и матерью, и отцом, и сыном, и дочерью?

Как изменить прошлое

Время — одна из величайших загадок Вселенной. Река времени уносит нас всех без исключения, независимо от нашего желания и даже против воли. Еще в 400 г. н. э. Блаженный Августин много писал о парадоксальной природе времени:

«А как могут быть эти два времени, прошлое и будущее, когда прошлого уже нет, а будущего еще нет? И если бы настоящее всегда оставалось настоящим и не уходило в прошлое, то это было бы уже не время, а вечность». Если продолжить логически мысль Августина, получится, что время вообще невозможно, потому что прошлое уже ушло, будущее не существует, а настоящее существует лишь мгновение. (После этих рассуждений Блаженный Августин задается глубокими теологическими вопросами о том, как время влияет на Бога, — вопросами, которые не потеряли смысл и сегодня. Если Господь всезнающ и всемогущ, писал Блаженный Августин, то связан ли Он течением времени? Другими словами, приходится ли Богу спешить, опаздывая на важную встречу, как делаем мы, смертные? Сам Августин делает такой вывод: Господь всемогущ и потому не может быть ограничен чем бы то ни было, в том числе и течением времени; следовательно, он должен существовать «вне времени». Хотя на первый взгляд концепция существования вне времени представляется абсурдной, это одна из тех идей, которые, как мы еще убедимся, снова и снова возникают в современной физике.)

Подобно Блаженному Августину, каждый из нас в какой-то момент задумывался о странной и загадочной природе времени и о том, как сильно время отличается от пространства. Если в пространстве мы можем без труда двигаться в любом направлении, то почему во времени все иначе? Каждый из нас задумывался и о том, что ждет человечество после нас. Век отдельного человека ограничен, но всем нам ужасно интересно все, что произойдет в будущем, после нас.

Желание человека путешествовать во времени родилось, вероятно, одновременно с самим человеком, но первая записанная история о путешествии во времени — «Мемуары о двадцатом столетии» — принадлежит перу Сэмьюела Мэддена и относится к 1733 г. В ней рассказывается об ангеле из 1997 г., который перенесся на 250 лет назад, чтобы передать британскому послу документы с описанием мира будущего.

Позже таких историй появилось множество. В 1838 г. вышло произведение анонимного автора «В ожидании дилижанса: анахронизм»; его герой, ожидая дилижанса, неожиданно переносится на тысячу лет в прошлое. Он встречает монаха древнего монастыря и пытается рассказать ему, как будет развиваться история в следующую тысячу лет. Через некоторое время он столь же неожиданно переносится обратно в настоящее; единственный результат — его дилижанс уже ушел.

Путешествия во времени можно обнаружить в самых неожиданных произведениях — как, например, в романе Чарльза Диккенса «Рождественская история», написанном в 1843 г.; героя романа, Эбенезера Скруджа, переносят в прошлое и будущее и показывают мир, каким он был прежде и каким будет после его смерти.

В американской литературе путешествия во времени впервые появляются у Марка Твена в романе 1889 г. «Янки из Коннектикута при дворе короля Артура». Янки XIX в. переносится назад во времени и оказывается при дворе короля Артура в 528 г. от Рождества Христова. Его берут в плен и собираются сжечь на костре, но находчивый янки объявляет, что обладает властью погасить солнце, ведь он знает, что в этот самый день должно состояться солнечное затмение. Когда луна закрывает собой солнце, толпа приходит в ужас; янки отпускают и осыпают милостями, лишь бы он вернул им солнечный свет.

Но первой серьезной попыткой исследовать путешествия во времени в художественной литературе стал классический роман Герберта Уэллса «Машина времени»; в нем герой отправляется на сотни тысяч лет в будущее. Оказывается, в этом отдаленном будущем человечество генетически расколото на две расы — воинственных морлоков, которые ухаживают за мрачными подземными машинами, и беззаботных, похожих на детей элоев, которые радуются и танцуют наверху на солнечных полянах, не подозревая и не задумываясь об ожидающей их ужасной участи (быть съеденными морлоками).

После Уэллса путешествия во времени стали привычной деталью научно-фантастических произведений, от «Звездного пути» до «Назад в будущее ». В фильме «Супермен» главный герой, узнав о гибели Лоис Лейн, в отчаянии решает повернуть назад стрелки времени; он начинает носиться вокруг Земли и обгоняет свет, пока само время не поворачивает назад. Земля замедляет вращение, останавливается и наконец начинает вращаться в обратную сторону — и все часы на Земле начинают обратный отсчет. Воды потопа с ревом устремляются обратно, прорванные дамбы чудесным образом восстанавливаются, и Лоис Лейн возвращается к жизни.

С точки зрения науки можно сказать, что путешествия во времени были решительно невозможны в ньютоновой вселенной, где время текло равномерно и прямолинейно. Однажды случившееся не могло измениться ни при каких обстоятельствах. Одна секунда на Земле равнялась одной секунде в любой другой точке Вселенной. Эйнштейн опроверг эту концепцию и показал, что время больше похоже на извилистую реку, которая пересекает Вселенную; петляя меж звезд и галактик, оно ускоряется и замедляется. Так что одна секунда на Земле вовсе не абсолютна; время в разных точках Вселенной течет по-разному.

Как я уже рассказывал, согласно специальной теории относительности Эйнштейна время в ракете замедляется, причем тем сильнее, чем быстрее она движется. Писатели-фантасты любят рассуждать о том, что, если удастся преодолеть световой барьер, то можно будет вернуться назад по времени. На самом деле это невозможно — ведь чтобы достичь скорости света, вам придется обзавестись и бесконечной массой. Скорость света — непреодолимый барьер для любой ракеты. Экипаж «Энтерпрайза» в сериале «Звездный путь IV: Путешествие домой» похитил космический корабль клингонов, разогнал его гравитационным маневром вокруг местного солнца, преодолел световой барьер и оказался в Сан-Франциско 1960-х гг. На самом деле это противоречит законам физики.

Тем не менее путешествия в будущее возможны, и это экспериментально подтверждено уже миллионы раз. Даже путешествие героя «Машины времени » в далекое будущее в принципе возможно. Если астронавт будет двигаться с околосветовой скоростью, на дорогу до одной из ближайших звезд ему может потребоваться, скажем, одна минута. На Земле при этом пройдет четыре года, но для него лично время сдвинется всего лишь на одну минуту, потому что время в корабле сильно замедлится. Получится, что астронавт при этом переместится в будущее Земли на четыре года. (Вообще говоря, наши астронавты совершают короткое путешествие в будущее каждый раз, когда летают в космос. Пока они летают вокруг Земли со скоростью 8 км/с, их часы идут чуть медленнее, чем часы на Земле. Можно подсчитать, что за время годичной экспедиции на космической станции они к моменту возвращения на Землю перемещаются в будущее на долю секунды. Мировой рекорд в путешествиях во времени принадлежит в настоящее время российскому космонавту Сергею Авдееву, который за 748 суток, проведенных на орбите, переместился в будущее уже на 0,02 с.)

Итак, машина времени для путешествий в будущее не противоречит специальной теории относительности Эйнштейна. Но как обстоит дело с путешествиями в прошлое?

Если бы мы могли путешествовать в прошлое, изучать историю было бы невозможно. Стоило бы историку записать прошедшие события, как кто-нибудь мог вернуться в прошлое и изменить его. Машина времени не только лишила бы историков работы, но и позволила бы нам произвольно изменять его течение. Если бы, к примеру, кто-нибудь отправился в прошлое, в эру динозавров, и случайно раздавил бы первое млекопитающее — нашего общего предка, — он мог бы стереть с лица Земли весь род человеческий. В лучшем случае история превратилась бы в бесконечный сумасшедший аттракцион, когда повсюду сновали бы туристы из будущего с фотоаппаратами и пытались получше заснять исторические события.

Путешествия во времени: игровая площадка для физиков

Пожалуй, можно сказать, что больше остальных отличился в математических джунглях черных дыр и машин времени космолог Стивен Хокинг. В отличие от других знатоков относительности, которые, как правило, еще в раннем возрасте проявляют себя в математической физике, Хокинг в юности не был выдающимся студентом. Было очевидно, что он чрезвычайно умен, но преподаватели часто замечали, что он не всегда сосредоточен на занятиях и не работает в полную силу. Поворотным для Хокинга стал 1962 г.; после окончания Оксфорда молодой физик впервые начал замечать у себя симптомы амиотрофического латерального склероза (ALS, или болезнь Лу Герига). Он был потрясен известием о том, что страдает неизлечимым нейродегенеративным заболеванием, которое лишит его всех двигательных функций и, скорее всего, быстро убьет. Можно представить себе, как расстроила молодого человека эта новость. Какой смысл получать степень доктора философии, если все равно скоро умрешь?

Но чуть позже, преодолев первый шок, Хокинг сосредоточился на работе — может быть, первый раз в жизни. Поняв, что времени у него немного, он предпринял яростную атаку на некоторые самые сложные проблемы общей теории относительности. В начале 1970-х гг. Хокинг опубликовал знаковую серию научных работ и в них показал, что сингулярности в теории Эйнштейна (точки, где гравитационное поле становится бесконечным, как, например, происходит в центре черной дыры или происходило в момент Большого взрыва) являются существенной частью релятивистской картины мира и не могут быть просто так сброшены со счетов (как полагал сам Эйнштейн). В 1974 г. Хокинг также доказал, что черные дыры, вообще говоря, не совсем черные; они потихоньку излучают то, что сейчас называют излучением Хокинга, потому что излучение способно просочиться даже через гравитационное поле черной дыры. Эта работа стала первой серьезной попыткой применить квантовую теорию к теории относительности, и это самая известная работа Хокинга.

Как и предсказывали врачи, ALS постепенно вызвал у Хокинга паралич рук, ног и даже голосовых связок, но все происходило гораздо медленнее, чем они думали первоначально. В результате он пережил уже многих нормальных людей, стал отцом троих детей (а теперь уже и дедом), в 1991 г. развелся со своей первой женой, через четыре года женился на жене человека, который сконструировал для него голосовой синтезатор, а в 2006 г. подал на развод и с этой женой. В 2007 г. Стивен снова попал на первые полосы газет — он стал пассажиром специального реактивного самолета и побывал в невесомости, исполнив таким образом давнюю мечту. Его следующая цель — побывать в космосе.

Сегодня Хокинг почти полностью парализован, передвигается в инвалидном кресле и общается с внешним миром посредством движения глаз. Но даже в таком бедственном состоянии он умудряется шутить, пишет научные работы, читает лекции и участвует в дискуссиях. Одними глазами он выдает больше научных результатов, чем целые команды ученых, вполне владеющих своими телами. (Его коллега по Кембриджскому университету сэр Мартин Рис, которого королева назначила Королевским астрономом, как-то признался мне, что болезнь не позволяет Хокингу заниматься скучными математическими расчетами, необходимыми в большой науке. Поэтому вместо этого он сосредоточивается на генерации новых свежих идей, а расчетами могут заниматься и его студенты.)

В 1990 г. Хокинг ознакомился с работами коллег, в которых предлагались всевозможные версии машины времени, и отнесся к ним очень критически. Интуиция подсказывала ему, что путешествия во времени невозможны, — иначе почему мы не встречаем у себя туристов из будущего? Если бы съездить куда-нибудь в прошлое было бы так же просто, как устроить воскресный пикник в парке, мы каждый день встречали бы на улицах гостей из будущего, а они приставали бы к нам с просьбами сфотографироваться с ними для семейного альбома.

И Хокинг бросил миру физики вызов. Он заявил: должен существовать закон, запрещающий путешествия во времени. Иначе говоря, он предложил «гипотезу о защите хронологии», которая исключила бы путешествия во времени на основании законов природы и «сохранила историю для историков».

Но произошло неожиданное. Как они ни старались, физики не могли отыскать закон, который прямо запрещал бы путешествия во времени. По всей видимости, они ни в чем не противоречат известным законам природы. Сам Хокинг, также не в состоянии выявить запрет, не так давно изменил свое мнение. Он снова попал в заголовки газет, заявив: «Если путешествия во времени и возможны, то они неосуществимы».

Да, если прежде путешествия во времени рассматривались в лучшем случае как околонаучная тема, то теперь они внезапно превратились в любимую игрушку физиков-теоретиков. Физик Кип Торн из Калифорнийского технологического института пишет: «Когда-то путешествия во времени были исключительной прерогативой писателей-фантастов. Серьезные ученые избегали их как чумы — даже когда писали под псевдонимом романы или тайком читали их. Как изменились времена! Теперь в серьезных научных журналах можно обнаружить ученый анализ путешествий во времени, принадлежащий перу выдающихся физиков-теоретиков... Откуда такая перемена? Просто мы, физики, поняли, что природа времени — слишком важная тема, чтобы отдавать ее на откуп писателям-фантастам».

Причина всей этой суеты и путаницы в том, что уравнения Эйнштейна допускают существование множества разных типов машины времени. (Правда, пока неясно, устоят ли они перед проверкой при помощи квантовой теории.) Более того, в теории Эйнштейна мы часто встречаем нечто под названием «замкнутая времяподобная кривая»; это технический термин для путей, которые позволяют путешествия в прошлое. Если следовать вдоль замкнутой времяподобной кривой, то можно вернуться из путешествия раньше, чем мы в него отправились.

Первый тип машины времени предусматривает использование кротовых нор. Уравнения Эйнштейна имеют немало решений, соединяющих две удаленные точки пространства. Но поскольку время и пространство в теории Эйнштейна тесно переплетены, эта же кротовая нора может и соединять две точки во времени. Упав в кротовую нору, можно переместиться (по крайней мере, математически) в прошлое. Вроде бы после этого можно вновь переместиться в первоначальную точку и встретить там самого себя перед стартом. Но, как мы уже упоминали в предыдущей главе, кротовая нора в центре черной дыры — это дорога в один конец. «Не думаю, что вопрос в том, может ли человек, находясь в черной дыре, попасть в прошлое, — говорит физик Ричард Готт. — Вопрос в том, сможет ли он выбраться оттуда, чтобы похвастаться».

Другая машина времени может «работать» во вращающейся Вселенной. В 1949 г. знаменитый математик Курт Гёдель нашел первое решение уравнений Эйнштейна, имеющее отношение к путешествиям во времени. Если Вселенная вращается, то, обогнув ее достаточно быстро, можно оказаться в прошлом и попасть в точку старта раньше, чем вы оттуда отправились. Получается, что путешествие вокруг Вселенной одновременно является путешествием назад во времени. Когда в Институте перспективных исследований появлялись астрономы, Гёдель часто спрашивал, имеются ли у них доказательства того, что Вселенная вращается. К его разочарованию, те отвечали, что Вселенная точно расширяется, но вот суммарный спин Вселенной, вероятно, равен нулю. (В противном случае путешествия во времени, возможно, стали бы привычными, а история в том виде, в каком мы ее знаем, перестала бы существовать.)

Третий вариант: если вы будете двигаться вокруг бесконечно длинного вращающегося цилиндра, вы тоже, возможно, вернетесь раньше, чем отправились в путь. (Это решение Виллем ван Стокум нашел в 1936 г., раньше Гёделя, но автор, по-видимому, не подозревал, что его решение позволяет путешествовать во времени.) Здесь получается, что если как следует поплясать вокруг шеста с лентами на майском празднике, то можно ненароком оказаться в предыдущем апреле. (Проблема, однако, заключается в том, что цилиндр должен быть бесконечным и вращаться так быстро, что большинство материалов не выдержит и разлетится на кусочки.)

Последний на данный момент вариант путешествий во времени обнаружил в 1991 г. Ричард Готт из Принстона. Его решение основывается на обнаружении в пространстве гигантских космических струн (возможно, оставшихся со времен Большого взрыва). Допустим, предположил он, что две такие космические струны собираются столкнуться. Так вот, если быстро обогнуть эти струны в момент столкновения, попадешь в прошлое. Достоинством этого типа машины времени является то, что вам не потребуются бесконечные вращающиеся цилиндры, вращающаяся Вселенная или даже черные дыры. Проблема, однако, состоит в том, что вам придется сначала отыскать в пространстве эти самые громадные космические струны, а потом заставить их столкнуться определенным образом. К тому же и «дорога» в прошлое при этом откроется на очень короткий промежуток времени. Готт говорит: «Коллапсирующая струнная петля, достаточно большая, чтобы ее можно было обогнуть один раз и вернуться при этом на один год назад, по своей массе-энергии должна превосходить половину галактики».

Но самая многообещающая схема машины времени — так называемые обратимые кротовые норы, упомянутые в предыдущей главе. Это дыры в пространстве-времени, где человек может свободно перемещаться вперед и назад во времени. Теоретически обратимые кротовые норы — это возможность не только путешествовать быстрее света, но и перемещаться во времени. Ключ к обратимым кротовым норам — отрицательная энергия.

Машина времени для обратимых кротовых нор должна состоять из двух камер; каждая камера — из двух концентрических сфер, разделенных крошечным промежутком. Если обжать наружную сферу внутрь, по направлению к внутренней сфере, то между двумя сферами возникнет эффект Казимира и в результате отрицательная энергия. Предположим, что некая цивилизация III типа способна протянуть кротовую нору между двумя этими камерами (возможно, соорудить ее можно будет из пространственно-временной пены). Далее берем первую камеру и отправляем ее в пространство на околосветовой скорости. Время в этой камере замедляется, и часы в двух камерах теряют синхронность. Время в двух камерах, соединенных кротовой норой, идет с разной скоростью.

Находясь во второй камере, можно по кротовой норе мгновенно переместиться в первую, которая существует в более раннем времени, и оказаться в прошлом.

Реализация этой схемы связана с очень серьезными трудностями. Так, кротовая нора может оказаться совсем крошечной, намного меньше размеров атома. А концентрические сферы, возможно, потребуется обжать до расстояний планковского масштаба, чтобы получить достаточно отрицательной энергии. И последнее. Вы сможете возвращаться назад во времени лишь только в тот момент, когда была создана данная машина времени — ведь до этого момента время в обеих камерах шло совершенно синхронно!

Парадоксы и загадки времени

Путешествия во времени порождают множество проблем, как технических, так и социальных. Ларри Дуайер поднимает всевозможные моральные, юридические и этические вопросы; он говорит: «Следует ли предъявить обвинения путешественнику во времени, если он побил самого себя, только более молодого (или наоборот)? Если путешественник во времени совершит убийство и скроется в прошлом, следует ли судить его в прошлом за преступление, которое ему еще только предстоит совершить? Если он женится в прошлом, то можно ли судить его за двоеженство, если другой жене предстоит родиться, скажем, через пять тысяч лет?»

Но возможно, самые трудно решаемые проблемы — это логические парадоксы, которые возникают при путешествиях во времени. Что произойдет, к примеру, если мы убьем своих родителей до своего рождения? Это логически невозможно, поэтому получается парадокс — иногда его называют «парадокс дедушки».

Существует три способа разрешить эти парадоксы. Во-первых, не исключено, что при возвращении в прошлое вам просто придется еще раз пережить все то же самое, восстановив тем самым историю в прежнем ее виде. В этом случае вы лишены свободы воли и вынуждены повторять прошлое в том виде, в каком оно единожды было реализовано. В этой ситуации получается, что если вы отправляетесь в прошлое, чтобы передать самому себе секрет путешествий во времени, то, значит, именно так все и должно было произойти: секрет путешествий во времени действительно был доставлен из будущего. Такова судьба. (Надо сказать, при этом остается неясным, откуда взялась первоначальная идея.)

Второй вариант. Вы обладаете свободой воли и, соответственно, можете изменять прошлое, но в ограниченных пределах. Ваша свобода воли работает до тех пор, пока вы не создаете временных парадоксов. Стоит вам попытаться убить родителей до своего рождения, и загадочная сила не даст вам спустить курок. Эту позицию отстаивает российский физик Игорь Новиков. (Он аргументирует это следующим образом. Существует, к примеру, закон природы, не позволяющий нам ходить по потолку, хотя мы можем этого захотеть. Почему не предположить, что существует закон, который не даст нам убить родителей до нашего рождения? Вот просто так, неизвестная сила не даст нам спустить курок.)

Наконец, третий вариант. Вселенная расщепляется на две. Люди, которых вы убили, в точности похожи на ваших родителей, но на самом деле ими не являются, поскольку вы уже находитесь в параллельной вселенной. Похоже, именно этот вариант соответствует квантовой теории; я расскажу об этом позже, когда буду говорить о Мультивселенной.

Второй вариант рассмотрен в фильме «Терминатор-3», где Арнольд Шварценеггер играет робота из будущего, в котором власть захватили агрессивные машины. На немногих оставшихся в живых людей машины охотятся, как на зверей; но машины не в силах уничтожить лидера сопротивления. Машины направляют целую серию роботов-убийц в прошлое, в момент незадолго до рождения лидера, с заданием уничтожить его мать. Но в конце концов, после эпических сражений, в финале фильма машины все же уничтожают человеческую цивилизацию, как и планировали с самого начала.

Фильм «Назад в будущее » рассматривает третий вариант решения. Доктор Браун изобретает машину, работающую на плутонии, на базе старого автомобиля DeLorean; на самом деле это машина времени для путешествия в прошлое. Марти Макфлай (в исполнении Майкла Фокса) садится в машину, отправляется в прошлое и встречается там со своей молоденькой матерью, которая затем влюбляется в него. Возникает сложная проблема. Если будущая мать Марти отвергнет его будущего отца и они не поженятся, то герой Фокса просто не родится на свет.

Проблему немного проясняет док Браун. Он рисует на доске горизонтальную линию, представляющую течение времени в нашей Вселенной. Затем он рисует вторую линию, которая ответвляется от первой и представляет параллельную вселенную; она возникает в тот момент, когда вы изменяете прошлое. Таким образом, стоит вам двинуться назад по реке времени, как она тут же разветвляется на два рукава; одна линия времени превращается в две. Этот подход известен как концепция множественности миров, и мы обсудим ее в следующей главе.

Это означает, что все парадоксы времени можно разрешить. Если вы убили своих родителей до вашего рождения, это означает просто, что вы убили людей, которые не являются на самом деле вашими родителями — хотя идентичны им генетически, обладают той же личностью и теми же воспоминаниями.

Идея множественности миров решает по крайней мере одну серьезную проблему путешествий во времени. Для физика проблема номер один, связанная с путешествиями во времени (помимо поисков отрицательной энергии), заключается в том, что последствия излучения будут накапливаться, и в итоге произойдет одно из двух: или вы упадете замертво при попытке войти в машину, или кротовая нора схлопнется, когда вы будете через нее проходить. Эти радиационные эффекты будут накапливаться, потому что любое излучение, попавшее в портал времени, отправится в прошлое; там это излучение выйдет наружу и будет бродить по Вселенной до сегодняшнего дня, когда ему наступит время снова войти в портал. Поскольку излучение может войти в портал бесконечное число раз, внутри портала оно может достичь невероятно высокого уровня — вполне достаточного, чтобы убить любого, кто туда попадет. Но если говорить о версии с «множественными мирами», то эта проблема решится сама собой. Излучение, попавшее в машину времени, действительно отправляется в прошлое, но попадает в новую вселенную; оно не может входить в портал времени снова, снова и снова. Это означает, что существует бесконечное число вселенных, для каждого цикла своя, и в каждом цикле в портал времени проникает лишь один фотон излучения — а не бесконечно много.

В 1997 г., когда трем физикам удалось наконец доказать, что намерение Хокинга раз и навсегда запретить путешествия во времени некорректно в принципе, спорные вопросы слегка прояснились. Бернард Кей, Марек Радзиковски и Роберт Уолд показали, что путешествия во времени не противоречат никаким известным физическим законам, за исключением одного момента. Когда речь идет о передвижении во времени, все проблемы концентрируются на горизонте событий (расположенном возле входа в кротовую нору). Но этот горизонт — то самое место, где, согласно современным представлениям, теория Эйнштейна уступает место квантовым эффектам. Проблема в том, что, пытаясь рассчитать радиационные эффекты на входе в машину времени, мы вынуждены использовать теорию, которая сочетает в себе общую теорию относительности Эйнштейна и квантовую теорию излучения. Но, как бы мы ни пытались наивно объединить эти две теории, результат получается неубедительным; в некоторых местах ответ получается бесконечным, что лишено смысла.

Вот здесь и приходит время так называемой теории всего. Все проблемы путешествий через кротовые норы, терзающие физиков (к примеру, стабильность кротовой норы, опасное для жизни излучение, схлопывание кротовой норы при попытке пройти через нее), сконцентрированы на горизонте событий — в точности там, где теряет смысл теория Эйнштейна.

Таким образом, ключевым для понимания путешествий во времени является понимание физики горизонта событий — а ее может описать и объяснить только теория всего. Именно поэтому большинство физиков в настоящий момент согласно в том, что единственный способ разрешить вопрос путешествий во времени — разработать полную теорию гравитации и пространства-времени.

Теория всего должна объединить четыре фундаментальных физических взаимодействия Вселенной и позволить нам математически рассчитать, что произойдет при входе в машину времени. Только теория всего могла бы успешно рассчитать радиационные эффекты, создаваемые кротовой норой, и разъяснить вопрос о том, насколько стабильной будет кротовая нора при входе человека в машину времени. Но даже после создания такой теории нам, возможно, придется ждать несколько веков или даже дольше, прежде чем первая машина времени сможет экспериментально проверить ее выводы.

Законы путешествий во времени так тесно связаны с физикой кротовых нор, что сами путешествия, очевидно, следует отнести ко II классу невозможности.


13
Показать комментарии (13)
Свернуть комментарии (13)

  • murphy  | 13.02.2009 | 11:55 Ответить
    Прочитал я 12-ю главу и решил, что книгу эту я покупать не буду, ибо не серьезно, даже для научно-популярной литературы. Глава ни о чем. Слов, понятий и идей приведено немало, но они совершенно не раскрыты, просто свалены в одну кучу. А ведь о затронутых в этой главе вещах можно было бы сказать очень много и инетересно, даже оставаясь в рамках популярной литературы. О тех же парадоксах времени и подходах к их решению можно было бы написать отдельную главу. Кроме того, местами смущает терминология, как будто переводчик не совсем понимает написанное.

    Хотелось бы также указать на несколько "ляпов" в этой главе:

    1) "Если астронавт будет двигаться с околосветовой скоростью, на дорогу до одной из ближайших звезд ему может потребоваться, скажем, одна минута. На Земле при этом пройдет четыре года, но для него лично время сдвинется всего лишь на одну минуту, потому что время в корабле
    сильно замедлится."

    Тут читатель может вспомнить об относительности движения и о "парадоксе близнецов" и усомниться в возможности такой машины времени. Нельзя было обойти вниманием этот вопрос.

    2) "Если бы, к примеру, кто-нибудь отправился в прошлое, в эру динозавров, и случайно раздавил бы первое млекопитающее - нашего общего предка, - он мог бы стереть с лица Земли весь род человеческий."

    Эта история хороша для фантастических романов и фильмов, но не стоит тиражировать подобное заблуждение в научно-популярной литературе. Эволюция - процесс устойчивый к такого рода событиям. Если в ходе эволюции какой-либо признак организма появился и закрепился, значит
    на то были причины, и для того были соответсвующие механизмы. И этот признак с необходимостью системно появился у совокупности организмов, но никак не у одного единственного, от которого все пошло. Если же какой-либо признак случайно возник у одного единственного организма
    он попросту не закрепился бы в ходе эволюции. Так что уничтожение нескольких носителей того или иного признака ни к каким эволюционным последствиям не приведет.

    3) "В 1974 г. Хокинг также доказал, что черные дыры, вообще говоря, не совсем черные; они потихоньку излучают то, что сейчас называют излучением Хокинга, потому что излучение способно просочиться даже через гравитационное поле черной дыры."

    Ну раз уж этот вопрос был затронут, стоило объяснить, что такое на самом деле излучение Хокинга (хотя бы так, как это сделано в научно-популярных книжках самого Хокинга), так как многие читатели наверняка слышали, что даже свет не может вырваться из черной дыры. Нужно разъяснять то, что может быть воспринято как противоречие.

    4) "Второй вариант рассмотрен в фильме 'Терминатор-3', где Арнольд Шварценеггер играет робота из будущего, в котором власть захватили агрессивные машины. На немногих оставшихся в живых людей машины охотятся, как на зверей; но машины не в силах уничтожить лидера сопротивления. Машины направляют целую серию роботов-убийц в прошлое, в момент незадолго до рождения лидера, с заданием уничтожить его мать. Но в конце концов, после эпических сражений, в финале фильма машины все же уничтожают человеческую цивилизацию, как и планировали с самого начала."

    И что это было? :)
    Лидера сопротивления до его рождения пытались уничтожить в первом фильме, никак не в третьем.
    И отправили то всего одну машину для этого.
    Мелочь конечно, но впечатление портит.
    Ответить
    • marsopit@mail.ru > murphy | 13.02.2009 | 19:57 Ответить
      Прочитал 12 главу и понял, что покупать книгу не стоит. Прочёл коментарий, всё верно.Советую почитать Пенроуза, там больше фактов, мыслей и формул, особенно в последней книге "Путь к реальности, или законы, управляющие Вселенной". Можно назвать его труд фундаментальным, советую, вот примеры того, что он разбирает:

      Глава 19. Классические поля Максвелла и Эйнштейна
      Глава 20. Лагранжианы и гамильтонианы
      Глава 21. Квантовая частица
      Глава 22. Квантовая алгебра, геометрия и спин
      Глава 23. Перепутанный квантовый мир
      Глава 24. Электрон Дирака и античастицы
      Глава 25. Физика элементарных частиц: стандартная модель
      Глава 26. Квантовая теория поля
      Глава 27. Большой взрыв и его термодинамическое наследие
      Глава 28. Умозрительные теории ранней Вселенной
      Глава 29. Парадокс измерения
      Глава 30. Роль гравитации в редукции квантового состояния
      Глава 31. Суперсимметрия, надразмерность и струны
      Глава 32. Узкая тропа Эйнштейна. Петлевые переменные
      Глава 33. Более радикальный взгляд. Теория твисторов
      Глава 34. Где лежит путь к реальности?
      Ответить
  • Rostislav  | 13.04.2009 | 15:50 Ответить
    Глава 12 книги Мичио Каку "Физика невозможного" написана не без огрехов, но интересна и как человеческий документ с акцентом не столько на науку,сколько на формы её бытования в головах разных людей, и как научный текст профессионала, сделавшего заключение о том, что построение квантовой гравитации и, в связи с этим, единой теории всех физических взаимодействий даст правильный ответ на вопрос о природе времени. Интересны сведения о Хокинге и об отрицательной энергии Казимира, дающей, якобы, надежду на возможность существования проходимых кротовых нор. Дело в том, что в общей теории относительности (ОТО) можно задавать произвольную метрику на многообразии произвольной топологии и вычислять тензор энергии-импульса как соответствующий источник данной геометрии пространства-времени. Для кротовых нор там требуется отрицательная масса-энергия. Но почти полвека назад Джон Арчибальд Уилер установил несовместимость ОТО с квантовой теорией: в задаче Коши мы не можем точно задать данные Коши. Начальная 3-геометрия есть геометродинамическая координата, точка бесконечномерного пространства 3-геометрий. Нулевая неопределённость её задания согласно принципу неопределённостей Гейзенберга означает полную неопределённость импульса, определяющего, куда "скакнёт" наше 3-пространство,неопределённость времени. Современная физика строится операционально, и в ней не существует того, чего нельзя в принципе измерить. Это означает, что понятие времени имеет предел применимости. То же справедливо и для континуального бесконечно делимого 3-пространства ОТО.
    Далее, гравитация - тензорная, как бы "квадратично векторная" физическая теория, и поэтому проблема со знаком массы-энергии как гравитационного заряда, прогибающего пространство-время, может быть принципиально иной, чем в векторных физических полях типа электродинамики. Квантовая гравитация, видимо, всё поставит на своё место.
    Ответить
  • bea1944  | 27.05.2009 | 14:52 Ответить
    bea1944

    <<И Хокинг бросил миру физики вызов. Он заявил: должен существовать закон, запрещающий путешествия во времени. Иначе говоря, он предложил 'гипотезу о защите хронологии', которая исключила бы путешествия во времени на основании законов природы и 'сохранила историю для историков'.>>

    <<В 1997 г., когда трем физикам удалось наконец доказать, что намерение Хокинга раз и навсегда запретить путешествия во времени некорректно в принципе, спорные вопросы слегка прояснились. Бернард Кей, Марек Радзиковски и Роберт Уолд показали, что путешествия во времени не противоречат никаким известным физическим законам, за исключением одного момента.>>

    Меня интересует - как же они показали?

    Путешествие в прошлое невозможно.

    Исхожу из определения - будущее - вероятность событий менее 100%, прошлое - равна 100%, настоящее - событие происходит, информация о нем отсутствует (не отделилась).

    ('Мы живем в настоящем' - неверно. Мозг живет в настоящем, но, как модель природы, отражает прошлое (есть запаздывание в приеме и обработке информации).)

    При сравнении двух событий (допустим С2, 2 года назад) и С1 (год назад), для нас (сейчас) вероятность и С2 и С1 100% (прошлое), для С2 вероятность С1 менее 100% (будущее). Поскольку вероятности для С1 разные, путешествие в прошлое невозможно.

    Здесь использована логика, аналогичная логике Галилея для доказательства независимости ускорения от массы.

    Возможно, неверны исходные посылки (что такое прошлое, настоящее и будущее). Пока не опровергнуто, считаю, что путешествие в прошлое невозможно.

    Бутяев Евгений
    Ответить
    • Dir > bea1944  | 11.08.2009 | 17:52 Ответить
      Простите, а кто-то уже определённо доказал, что путешествие во времени в прошлое возможно только при вероятности событий не менее 100%? Мне же кажется очевидным, что вероятность путешествия в прошлое равна вероятности событий в этом прошлом менее 100% :)
      Иван
      Ответить
    • somebody15 > bea1944  | 07.05.2015 | 18:55 Ответить
      Ваше доказательство опирается на гипотезу о том, что прошлое имеет 100%. Но где вы взяли эти определения? Из своей головы? Но это ничем не доказано. Настоящее есть не линейный результат прошлого, а совокупный результат всех причинно-следственных линий, но кто сказал, что текущему результату могла привести только эта совокупность, только известные нам стартовые и промежуточные условия и линии причинности? Что если к текущему настоящему с некоторой долей вероятности могло привести и "другое" прошлое? Обратное доказать можно только с помощью самих путешествий во времени, потому что все что мы имеем в настоящем - это лишь следы прошлого, весьма искаженные постоянной динамикой физических процессов. Даже камни, лежащие на своих местах миллионы лет - уже не те, что были раньше, потому что ветер, вода, космическое излучение и т.д.
      Ответить
  • Вячеслав Костенков  | 05.11.2009 | 08:36 Ответить
    Ошибка Эйнштейна.
    Чтобы обосновать свой постулат предельности скорости света, Эйнштейн,
    глядя на второй закон Ньютона, предположил, что увеличивается масса тел.
    Гораздо разумнее утверждать, что скорость света недостижима из-за
    увеличения силы сопротивления среды (вакуума). Какой бы не была тяга
    корабля или сколько мы не придавали энергии частице на ускорителе, они
    недостигнут скорости света. Ускорение компенсируется силой
    сопротивления среды, скорость не увеличивается! При скоростях близких
    к скорости света (СТО) время замедляется, продольный размер
    сокращается (одно измерение вырождается), а масса должна устремляться
    не к бесконечности как полагал ошибочно Эйнштейн, а к нулю!!! Если
    тело становится плоским, почему масса должна становиться
    бесконечно большой?!! Опомнитесь люди, откройте глаза, включите свой разум!
    СТО гармонично соотносится с ОТО. При скоростях близких к скорости
    света также, как и при напряжённости гравитационного поля близкой к
    бесконечности время останавливается, размер вырождается, масса
    приближается к нулю! Хватит блуждать в потёмках!!!
    При скорости равной скорости света и в области Шварцшильда тело
    (объект) исчезнет из нашего пространства и перейдёт в смежное
    подпространство, масса станет отрицательной (мнимой), время пойдёт
    вспять, размер восстановится, но тело (объект) вывернется наизнанку
    (превратится в зеркального двойника).
    Подробнее на сайте: www.vykostenkov.narod.ru.
    Ответить
  • pta.sistem  | 23.08.2010 | 23:57 Ответить
    По поводу 12 главы вообще можно было бы не высказываться, чтобы не обидеть ненароком профессора.Чего стоит экскурс в прошлое, к примеру, с мертвецом - он помер и его быстренько обнесли вокруг Вселенной (не вокруг чего-нибудь) и подложили в колыбельку (его колыбельку) его труп. Он как - оживет? Или будет лежать с каким-то новорожденным, идентичным ему по генетике - надо же! Хотя бы подумали, сколько сущностей будут путешествовать - одна или несколько. Если несколько, как в 12 главе - то это уже не в прошлое свое и не в будущее, а в чужое.
    Хотя, касательно Времени, конечно, что одно, что другое - все математический бред, исключительно далекий от реальности. Такое впечатление, что с помощью математического инструмента, словно это какой-то щуп, ходят по полю Незнания и тыкают, где ни попадя - авось что-нибудь окажется.
    Время каждой частной Системы независимо и суверенно - никакая другая Система изменить его не может. Только прекратить - но тогда это уже будет другая Система.
    Что же касается путешествий во времени - так нет ничего проще - каждый из нас только и делает, что путешествует по нему каждый день: перемещает свою Систему, соприкасаясь с другими, используя их возможности, соразмеряя, договариваясь, допустим, о встрече, о начале эксперимента, о поездке, к примеру, в поезде, который отправится в такое-то время. Добавляя свои возможности и т.п. Свято оберегая свою жизнь, поскольку длительность ее и есть Время ее Бытия. Другого в Природе не имеется!
    И вообще, у природного Времени нет Будущего. И поэтому Природа ничего не прогнозирует. И поэтому попасть в него нельзя иначе, как пройти органичную обстоятельствам последовательность пути.
    Профессору невдомек, что не допуская "прыжков" во Времени, Природа защищается от спонтанностей любого рода - этот запрет всеобщий!
    Второй запрет касается "путешествия" в Прошлое - существует Запрет на Идентичность объектов. Поэтому ни один объект не может встретиться с самим собой.
    Что же касается математики, то хорошо бы ей сначала рассмотреть смысл "центростремительного ускорения" и существует ли оно вообще. А то сразу вычислять - и не что-нибудь - но обязательно длину и ширину Вселенной. Да и высоту впридачу!
    Этим увлекается только Интеллект. Отчего и норовит "пойти туда не знаю куда", чтобы поискать "то, не знаю что". И "оббежать" Вселенную. Нельзя оббежать то, что не наблюдаемо в принципе и не может быть таковым. Хорошо бы понять наблюдаемое. Жаль нет профессора рядом -задать вопрос - одинакова ли Природа Времени у молнии, например, и у дерева во дворе или у гортензии на подоконнике растущей?
    Потому-то эту книгу следовало бы назвать - заблуждения современной науки.
    Хоукинг - да, прав - что сингулярности никогда(!) не сжимаются полностью. И действительно - имеется излучение у любой "черной дыры". Но почему и что есть это излучение - полагаю, профессор знает так же , как и природу Времени. А я слишком сердит на него, чтобы объяснять.
    Ответить
  • aavvvv  | 03.12.2012 | 15:15 Ответить
    В иной мир попасть в том же виде, что и пребывая в исходном, невозможно. Скорее всего произойдет дезинтеграция (гибель)объекта.
    Ответить
  • Анатолий  | 29.09.2013 | 21:22 Ответить
    Действительно глава хороша интересными сведениями о Хокинге. Rostislav (13.04.2009 15:50) конечно прав: “Квантовая гравитация, видимо, всё поставит на своё место”. В самом деле, стоит понять, что такое квант и как он работает в природе и явление гравитации становится очевидным. Становится ненужным изгибать пространство-время и противоречить стройной системе СТО, в которой пространство изотропно. В нем нет никаких скатов и подъемов. Оно везде одинаково.
    О прошлом, настоящем и будущем можно говорить бесконечно, никого ни в чем не убеждая. Это по существу дележ медвежьей шкуры, которой нет. Никто даже приблизительно не может объяснить, что такое время. А чтобы указать на физическую сущность времени, мало кто пытается. Вот это подкрути и будешь жить дольше или меньше. Знают, что полетай в космосе и будешь жить дольше. Что почти верно. Но почему будешь жить дольше, не знают. Не знают, какие физические процессы происходят. А тут происходят два разнонаправленные процессы. Время при большей скорости замедляется по очень простой причине. Время для нас - это скорость течения все возможных реакций. Если в одном человеке замедлить все реакции, буквально все, то он будет жить дольше того у которого реакции не задержаны. Правда он будет медленней двигаться, говорить, мыслить и тому подобное. Скорость реакций зависит от скорости взаимодействия атомов и молекул. А скорость взаимодействия зависит от скорости изменения энергетических состояний атомов. Последнее зависит от скорости поглощения или излучения атомами фотонов. Скорость же излучения и поглощения фотона зависит от скорости генератора (электрона). У человека движущегося быстрее все электроны движутся быстрее, фотоны рождаются и потребляются дольше, и он, как будь то, должен жить дольше. Почему как будь то? При увеличении скорости, уменьшается объем тела, в чем абсолютно прав Вячеслав Костенков, только не из-за вырождения массы, а из-за расходования массы на излучаемый фотон. В человеке уменьшается все, в том числе и клетки. Расстояния между участниками взаимодействий уменьшаются (изменяется интервал Минковского) и реакции из-за этого убыстряются. И теперь не ясно дольше, быстрее движущийся человек, будет жить или нет. Бабка на двое гадала. Считать надо.
    Положения этой науки изложены в небольшой книге “Квантовая физика” (ISBN-13: 978-3-659-40470-2), а как работает квант в живой материи изложено в книжечках “Квантовая биология” (ISBN: 978-3-659-33209-8),и "Сознание и фотоны" (ISBN: 978-3-659-33209-8). Их можно заказать в онлайн-магазине по адресу http://ljubljuknigi.ru/.
    Ответить
  • segrei3  | 29.08.2014 | 00:26 Ответить
    Путешествовать во времени может и можно, но Бог нам не дал такой возможносчти.
    Ответить
  • Инга  | 16.09.2014 | 02:14 Ответить
    На днях прочитала одну книгу, и признаться она на меня произвела сильное впечатление своей инновационностью. Автор вывел точное и однозначное определение категории Времени, в корне отличающееся от общепринятого. Кому интересно, вот ссылка: https://www.ljubljuknigi.ru/store/ru/book/%D0%92%D0%B2%D0%B5%D0%B4%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D0%B5-%D0%B2-%D1%84%D0%B8%D0%B7%D0%B8%D0%BA%D1%83-%D0%92%D1%80%D0%B5%D0%BC%D0%B5%D0%BD%D0%B8-%D0%A7%D0%B0%D1%81%D1%82%D1%8C-1/isbn/978-3-659-56113-9
    Ответить
  • AlOm  | 08.05.2015 | 13:36 Ответить
    Все, о чем рассуждает физик Каку, прошу прощения, просто бред. Стыдно!
    Почему-то никто из ученых не заикнулся о том, что в привычном для нас биологическом облике путешествовать по космосу просто невозможно. Почему? Потому, что разгоняясь до скорости как минимум световой, наш космический корабль приобретет иную структуру, чем привычная для нас физическая. Ведь свет это уже не частицы в привычном для нас понимании, а кванты, которые проявляются в виде электромагнитного излучения и наш звездолет подобно свету станет фотонным облаком. Во всяком случае это уже не будет привычная для нас материя.

    Но не только корабль, а и все то, что будет на его борту – люди, приборы, снаряжение, оборудование (и туалет в том числе) - тоже трансформируются и станут чем-то вроде фотонного сгустка в виде светящегося тумана. Надеюсь, что теперь становится понятна абсурдность подобных «прожектов» межзвездных путешествий и вообще покорения открытого космоса. Околоземного в пределах нашей солнечной системы - да, а межзвездного – нет!

    Обычно на это можно услышать такие возражения ученых, что, мол, со временем научимся трансформировать и материю плотную, и даже наше тело. Но создавая подобные проекты космических путешествий, мы обычно не учитываем того, что наш организм это очень деликатная и хрупкая биологическая система. Он в состоянии нормально функционировать в среде с более-менее стабильными, достаточно определенными условиями для жизни. А тут световые скорости и полная трансформация организма! К сожалению, некоторые ученые с мировым именем и даже очень известные не только в научных кругах, но и среди обычных людей, этого не хотят учесть. Мало того, обычные люди слушают их и им верят – они же ученые.

    Ну ладно, рассуждая гипотетически, допустим, что каким-то образом нам удастся разогнать наш космический корабль до скорости света. Допустим, что все его плотноматериальные предметы, находящиеся на борту, включительно с космонавтами и упомянутым уже туалетом, трансформировались в фотонные структуры. Но нет никакой гарантии, что в процессе торможения и ретрансформации все это вернется в изначальное состояние до мельчайших деталей и подробностей. Напоминаю, что биологический организм по своей сложности несравним ни с одним техническим узлом, агрегатом или компьютером на космическом корабле. У нас, к примеру, голова может болеть хотя бы от незначительного изменения атмосферного давления. А тут полная трансформация нашего организма не до клеточного и не до молекулярного, а как минимум до субатомного уровня. Вы себе это можете представить?

    К тому же необходима еще и какая-то, извините, хреновина, которая этот корабль со всем тем, что в нем собрано, разгонит до световой скорости, а потом, когда он наконец-то долетит до намеченной цели, будет помнить о том, что необходимо начать торможение и это после всего того, что она «переживет» будучи в состоянии электромагнитного излучения. Как вы себе это представляете?

    Кроме всего прочего, необходимо учесть, что на своем пути наш фотонный «чудо-облако-корабль» может столкнуться с каким-либо объектом, которых в космосе летает огромное количество. Ведь понятно, что столкновение даже с малой песчинкой при такой скорости нарушит не только структуру этого облака, но сделает невозможным его полную ретрансформацию в изначальное состояние. А объектов бόльших от песчинки в космосе летает огромнейшее количество. Кстати, большинства звезд мы на небе не видим из–за межзвездной пыли, из которой создаются не только сами звезды, но и планеты. Хотел бы я посмотреть, каким образом наш фотонный «чудо-облако-корабль» продерется сквозь подобные пылевые туманности и что мы будем иметь в результате ретрансформации. Я думаю, что ваше воображение вам подсказывает то же самое, что и мне.

    Это дополнительный аргумент в пользу того, что разговоры о межзвездных полетах в биологическом облике просто бессмысленны. То же самое касается и телепортации, и «проходов» через черные дыры или вхождения в другие измерения, и тому подобных «прожектов».

    То есть если мы имеем в виду привычное для нас биологическое воплощение, то мы обречены только лишь на нашу любимую Солнечную систему.
    Ответить
Написать комментарий
Элементы

© 2005-2017 «Элементы»