Нашим фантазиям о путешествиях во времени уже тысячи лет. Путешествия во времени регулярно появляются в популярной культуре, с бесчисленными сюжетами о путешествиях во времени в фильмах, на телевидении и в литературе. Но это удивительно старая идея: можно утверждать, что греческая трагедия “Царь Эдип”, написанная Софоклом более 2500 лет назад, является первым рассказом о путешествии во времени.
Но возможно ли путешествие во времени? Учитывая популярность концепции, это закономерный вопрос. Как физик-теоретик я считаю, что есть несколько возможных ответов на этот вопрос, не все из которых противоречат друг другу.
Самый простой ответ заключается в том, что путешествия во времени невозможны, потому что если бы это было возможно, мы бы уже это делали. Можно возразить, что это запрещено законами физики. Есть и технические проблемы: это возможно, но требует огромных затрат энергии.
Есть также парадоксы путешествий во времени; мы можем – гипотетически – решить их, если свобода воли является иллюзией, если существует много миров или если прошлое можно только увидеть, но не пережить. Возможно, путешествие во времени невозможно просто потому, что время должно течь линейно, и мы не можем его контролировать, или, возможно, время – это иллюзия, и сама концепция путешествий во времени не имеет смысла.
Законы физики
Поскольку теория относительности Альберта Эйнштейна, описывающая природу времени, пространства и гравитации, является нашей самой глубокой теорией времени, нам хотелось бы думать, что путешествия во времени запрещены теорией относительности. К сожалению, один из его коллег из Института перспективных исследований Курт Гёдель изобрел Вселенную в которой путешествие во времени было не просто возможно, но прошлое и будущее были бы неразрывно переплетены.
Мы действительно можем создавать машины времени, но большинство таких (в принципе) удачных предложений требуют отрицательной энергии, или отрицательной массы, которая, кажется, не существует в нашей Вселенной. Если вы уроните теннисный мяч с отрицательной массой, то он упадёт вверх. Этот аргумент довольно неудовлетворителен, поскольку он объясняет, почему мы не можем путешествовать во времени на практике, только привлекая другую идею – идею отрицательной энергии или массы – которую мы на самом деле не понимаем.
Физик-математик Фрэнк Типлер разработал концепцию машины времени, в которой не используется отрицательная масса, но требуется больше энергии, чем существует во Вселенной.
Путешествие во времени также нарушает второй закон термодинамики, в котором говорится, что энтропия или случайность всегда должны возрастать. Время может двигаться только в одном направлении – иными словами, вы не можете собрать разбитое яйцо. Точнее говоря, путешествуя в прошлое, мы переходим из настоящего (состояние с высокой энтропией) в прошлое, которое должно иметь более низкую энтропию.
Этот аргумент возник у английского космолога Артура Эддингтона, и в лучшем случае является неполным. Возможно, это останавливает вас от путешествия в прошлое, но ничего не говорит о путешествии во времени в будущее. На практике мне так же трудно попасть в следующий четверг, как и в прошлый четверг.
Разрешение парадоксов
Нет сомнения, что если бы мы могли свободно путешествовать во времени, то столкнулись бы с парадоксами. Наиболее известен “парадокс дедушки”: гипотетически можно использовать машину времени, чтобы отправиться в прошлое и убить своего дедушку до зачатия отца, тем самым исключив возможность собственного рождения. Логически вы не можете одновременно существовать и не существовать.
Роман Курта Воннегута “Бойня номер пять”, опубликованный в 1969 году, описывает, как избежать парадокса дедушки. Если свободы воли просто не существует, невозможно убить своего дедушку в прошлом, поскольку он не был убит в прошлом. Главный герой романа, Билли Пилигрим, может путешествовать только в другие точки на своей мировой линии (линия времени, в которой он существует), но не в любую другую точку пространства-времени, поэтому он не мог даже помыслить об убийстве своего дедушки.
Вселенная в произведении “Бойня номер пять” согласуется со всем, что мы знаем. Второй закон термодинамики прекрасно работает в нём, и нет никакого конфликта с теорией относительности. Но это несовместимо с некоторыми вещами, в которые мы верим, например со свободой воли – вы можете наблюдать прошлое подобно тому, как если бы вы смотрели фильм, но не могли бы вмешиваться в действия людей в нём.
Можем ли мы допустить фактическую модификацию прошлого, чтобы мы могли вернуться и убить нашего дедушку или Гитлера? Существует несколько теорий мультивселенной, которые предполагают, что существует множество временных шкал для разных вселенных. Эта идея тоже не нова: в “Рождественской песне” Чарльза Диккенса Эбенизер Скрудж переживает две альтернативные линии времени, одна из которых ведёт к позорной смерти, а другая – к счастью.
Время – река
Римский император Марк Аврелий писал, что: “Время подобно реке”.
Мы можем представить себе, что время действительно течёт мимо каждой точки Вселенной, как река вокруг скалы. Но не всё так просто. Поток – это скорость изменения. Поток реки – это количество воды, протекающей на определённом участке за заданное время. Следовательно, если время течёт, то оно движется со скоростью одна секунда в секунду, что не очень полезно.
Физик-теоретик Стивен Хокинг предположил гипотезу о защите хронологии. То есть должен существовать пока ещё неизвестный физический принцип, запрещающий путешествия во времени.
Исследователи пытаются создать более фундаментальную теорию, согласно которой время и пространство “возникают” из чего-то другого. Они называют её квантовой гравитацией, но, к сожалению, этой теории пока ещё нет.
Так возможны ли путешествия во времени? Скорее всего нет, но мы не знаем наверняка!