Возможно ли путешествие во времени?
· Путешествие во времени вперед возможно по законам физики
· Скорость и гравитация могут замедлить течение времени
· Путешествие вперед во времени возможно, но назад, вероятно, нет
Понятие времени - одно из самых загадочных понятий в физике. В какой-то момент жизни каждый человек, вероятно, задумывается о возможности путешествия во времени либо в прошлое, либо в будущее. Можно ли путешествовать во времени, как назад, так и вперед?
Путешествие во времени вперед
Альберт Эйнштейн однажды спросил, что произойдет, если вы будете гоняться за лучом света. Используя модели классической физики, ученые полагали, что скорость света будет зависеть от вашей скорости и положения. Например, если вы находитесь в машине (при условии, что нет трения или способа определить, что вы двигаетесь), это выглядит так, как будто мир за пределами вашего автомобиля движется к вам и от вас. Удивительно, но вычисление скорости автомобиля или скорости, с которой объекты вне автомобиля движутся к вам, даст тот же ответ. Если вам случится ехать рядом с другой машиной, движущейся с той же скоростью, что и вы, вам покажется, что другая машина стоит неподвижно. Таким образом, скорость и положение объекта зависят от вашей скорости и положения. Согласно классической физике, это должно относиться и к свету. Если бы вы могли преследовать луч света и двигаться с той же скоростью, что и свет, он казался бы неподвижным. Вы бы измерили скорость света как равную нулю. Однако, оказывается, это совсем не так, как это работает. Вместо этого скорость света остается постоянной независимо от вашего положения или скорости. Кроме того, скорость света остается постоянной независимо от того, с какой скоростью движется объект, излучающий свет. Это кажется нелогичным. Например, если вы едете в поезде, движущемся со скоростью 30 км / ч, и сбиваете поезд со скоростью 1 км / ч, эти два значения складываются вместе, что означает, что на самом деле вы двигаетесь со скоростью 31 км / ч. Свет так себя не ведет. Скорее всего, скорость света остается постоянной и составляет 300 000 км / с. Если поезд движется со скоростью 30 км / ч, испуская луч света, этот луч света просто движется со скоростью 300 000 км / с независимо от скорости поезда. Чем быстрее вы двигаетесь, тем медленнее течет для вас время. Это кажется сбивающим с толку, и это отнюдь не легко понять. Однако существует относительно простой способ понять, как это работает.
Предполагая, что вы сидите неподвижно, читая это, ваше тело существует в трехмерном пространстве. В настоящее время вы живете в некотором месте с соответствующими координатами x, y и z. В физике время (t) составляет четвертое измерение нашей вселенной. Таким образом, в данный момент вы существуете в четырех измерениях. Теперь представьте, что вы находитесь в глубоком космосе, совершенно неподвижно. Оставаясь неподвижным, вы не перемещаетесь ни в одном из трех пространственных измерений. Теперь представьте, что вы начинаете двигаться, но исключительно в направлении x. Когда вы делаете это, все ваше движение сосредоточено исключительно в этом направлении. Теперь предположим, что вы меняете направление и перемещаетесь между направлениями x и y. Теперь ваше движение разделяется между двумя разными измерениями. Если вы перестанете двигаться, вы снова не будете двигаться ни в одном пространственном измерении. Однако вы все еще движетесь в одном из четырех измерений: вы все еще движетесь во времени. Точно так же, как ваше движение может быть перенаправлено из одного пространственного измерения в другое, ваше движение во времени может быть перенаправлено при перемещении через пространственные измерения. Чем быстрее вы двигаетесь, тем больше движения вы перенаправляете из временного измерения в пространственное, замедляя течение времени для себя. Чем ближе вы приближаетесь к скорости света, тем медленнее течет время. К счастью, мы почти не замечаем этого эффекта в нашей повседневной жизни. Эффекты замедления времени становятся заметными только при движении со скоростью, близкой к скорости света. Если бы вы достигли 100% скорости света, время полностью остановилось бы, поскольку все ваше движение сосредоточено вдали от временного измерения. Интересно, потому что для этого требуется энергия, чтобы ускоряясь, объекты с массой на самом деле не могут достичь скорости света. Это потому, что, как показал Эйнштейн своим знаменитым уравнением E = MC ^ 2, энергия и масса - это практически одно и то же. По мере приближения к скорости света ваша масса увеличивается. Объектам с массой потребовалось бы бесконечное количество энергии, чтобы достичь скорости света, что потребовало бы бесконечного количества массы. Поскольку материя / энергия не может быть ни создана, ни уничтожена, объекты с массой никогда не смогут достичь скорости света. Лучшее, что мы можем сделать, - это ускорить частицы до 99,99% скорости света.
Если бы вы каким-то образом приблизились к скорости света, течение времени начало бы для вас замедляться. Однако течение времени останется неизменным для любого, кто не движется. Вы бы отправились в будущее, в то время как все остальные продолжали бы путешествовать во времени в своем обычном темпе. Путешествие в будущее возможно, но для этого вам придется оставить все позади.
Гравитация и время
Подобно тому, как ваша скорость влияет на течение вашего времени, сила гравитации также определяет течение вашего времени. Чем массивнее объект, тем медленнее будет течь время для этого объекта. Хотя последствия гравитационного замедления времени для нас на Земле незначительны, они достаточно значительны, чтобы спутники на орбите нуждались в ежедневной повторной калибровке, чтобы учесть тот факт, что время на орбите движется немного быстрее, чем на Земле. Даже астронавты на Международной космической станции испытывают течение времени, которое несколько быстрее, чем то, что мы испытываем на Земле. Как именно это происходит? Почему гравитация должна иметь такой эффект? Альберт Эйнштейн усовершенствовал наш взгляд на гравитацию, показав, что сила тяжести - это искривление пространства. Например, солнце деформирует область вокруг себя из-за своей большой массы. Планеты остаются на орбите, потому что они движутся по кривизне пространства. Хотя нет простого способа объяснить это без сложной математики, разработанной Эйнштейном, есть один способ визуализировать это, не делая вещи слишком сложными и математическими. Представьте на мгновение, что вы находитесь в космическом корабле и смотрите прямо на звезду. Если между вами и звездой ничего нет, свет от звезды проходит по прямой и попадает вам в глаза. Теперь представьте, что между вами и звездой находится планета. Поскольку гравитация - это искривление самого пространства, луч света теперь должен перемещаться по искривлению пространства, чтобы достичь ваших глаз. Теперь свету потребуется больше времени, чем в противном случае, если бы не было планеты и гравитационного поля. Хотя этот пример далек от совершенства в описании гравитационного замедления времени, он может, по крайней мере, дать нам способ его визуализации.
Влияние гравитации на время становится наиболее заметным при экстремальных гравитационных полях, таких как те, которые окружают черные дыры. Будучи самыми массивными объектами во Вселенной, черные дыры оказывают наиболее заметное влияние на течение времени. Если вы хотите отправиться в будущее, просто проведите некоторое время вокруг черной дыры. Если бы вы приблизились к черной дыре, любой, кто находится за пределами черной дыры, заметил бы, что время замедляется для вас. С другой стороны, вы бы наблюдали, как все, что находится за пределами черной дыры, ускоряется во времени.
Путешествие назад во времени
Путешествие назад во времени - это совсем другая концепция, чем путешествие вперед. Путешествие в будущее возможно, но ученые не знают, возможно ли путешествие назад во времени. В настоящее время единственным теоретическим способом путешествия назад во времени была бы червоточина. Червоточина - это теоретический мост между двумя точками пространства и времени. К сожалению, нет никаких доказательств того, что червоточины существуют, а если и существуют, то они будут настолько крошечными, что использовать их будет невозможно. Даже если бы вы каким-то образом расширили червоточину, чтобы пройти через нее, количество энергии, необходимое для выполнения такой задачи, привело бы к коллапсу червоточины. Предполагая, что вы каким-то образом смогли пройти через червоточину и отправиться в прошлое, возникают другие проблемы; парадокс дедушки наиболее заметен. Если бы вы отправились в прошлое и убили своего дедушку до того, как был зачат ваш отец, это означало бы, что вы также никогда не родились бы, и, следовательно, вы никогда не отправились бы назад во времени, потому что вас бы не существовало. При путешествии назад во времени возникает множество парадоксов, однако нет никаких доказательств того, что путешествие назад во времени вообще возможно.
