Nadal nie ma ogólnie przyjętej teorii czasu ani nawet opisu, który pasowałby każdemu. Niemniej naukowcy wynaleźli wiele maszyn czasu - w końcu żadne prawo fizyczne tego nie zabrania. Czy kiedykolwiek będziemy w stanie manipulować tą dziwną kategorią wszechświata?
Strzałka czasu
Nie odbieramy czasu żadnym ze zmysłów, ale wiemy o nim intuicyjnie, a nawet wiemy, jak w określonych granicach przewidzieć, co się wkrótce stanie. Naszym zdaniem czas płynie, biegnie, płynie. Mówimy o chwili obecnej, przeszłości i przyszłości. Jako przyczynę i skutek można połączyć dwa różne zdarzenia: jedno powoduje drugie. Nigdy na odwrót. Na tym polega istota zasady przyczynowości, czyli nieodwracalności czasu.
Laureat Nagrody Nobla akademik Witalij Ginzburg umieścił nieodwracalność (strzałkę czasu) na liście trzech wielkich problemów fizyki.
W mechanice klasycznej nieodwracalność wynika z faktu, że ciała składają się z wielu atomów, cząsteczek, dążących do stanu chaotycznego (wzrasta entropia). Najprostszym przykładem jest śmietanka w herbacie. Można je mieszać, ale nie można ich zebrać z powrotem do dokładnie tej samej kropli, chociaż cząsteczki substancji i ich liczba wydają się pozostać takie same.
Inną rzeczą jest świat kwantowy, w którym obiekty to cząstki elementarne, pola. Tam strzała czasu nie istnieje, procesy są odwracalne, ale tylko wtedy, gdy nie próbujemy ich mierzyć, obserwować. Cząstki znajdują się we wszystkich możliwych stanach jednocześnie (fizycy wolą mówić o funkcji falowej). Ale w momencie pomiaru naszymi urządzeniami „wybierają” jeden ze stanów (lub my wybieramy).
Pojawiają się pytania prawne: czy czas jest obiektywnym zjawiskiem, które istnieje niezależnie od świadomości, jak jezioro, dom, słońce? A może jest to właściwość świadomości, a bez nas jej nie ma?
Film promocyjny:
„Czas jest najgorszą rzeczą, o jaką można prosić współczesnego fizyka. Całkowita niezgodność polega na tym, że każda z nauk widzi czas tylko z jednej, ze swojej strony. Dlatego musimy mówić o czasie geometrycznym, termodynamicznym, kwantowo-mechanicznym. Nawet zrozumienie, dlaczego różne definicje czasu mają ze sobą coś wspólnego, jest problemem”- mówi Siergiej Baranow, doktor nauk fizycznych i matematycznych, czołowy badacz z Laboratorium Oddziaływania Promieniowania z Materią w FIAN.
Bliźniaki i paradoks zegara
W czasach radzieckich popularne były historie o tymczasowych anomaliach, w których upadali ludzie, statki i samoloty. W Internecie można znaleźć relacje naocznych świadków o „podróżach w czasie” wewnątrz silnego tornada.
Według Siergieja Baranowa, jeśli wykluczy się umyślne oszustwo, „anomalie czasowe” tłumaczy się błędami percepcji, awariami elektroniki pod wpływem zjawisk atmosferycznych lub czynników przemysłowych.
„Kierowcy przejeżdżający w pobliżu wojskowych radarów zauważają awarie systemu GPS, ale jest to mało prawdopodobne, aby miało to związek z teleportacją” - podaje naukowiec.
Fizycy podczas eksperymentów napotykają na prawdziwe paradoksy czasu, ale wszystkie można wyjaśnić. Na przykład w specjalnej teorii względności znany jest „paradoks bliźniaków”: jeden z braci bliźniaków badający kosmos na szybkiej rakiecie po powrocie odkrywa, że bliźniak pozostający na Ziemi zestarzał się. Żadnego mistycyzmu. Po prostu w czterowymiarowej czasoprzestrzeni dla poruszającego się ciała czas płynie wolniej.
Dylatacja czasu jest ustalana na akceleratorach podczas rozpadu niestabilnych cząstek. Wręcz przeciwnie, zegar atomowy na pokładzie orbitujących satelitów biegnie do przodu o kilka mikrosekund dziennie. Tutaj rolę odgrywa grawitacja, która wraz ze wzrostem nieznacznie rozciąga poziomy energetyczne elektronów i jąder.
Paradoks bliźniaków. Po lewej: jeden bliźniak lecący w kosmos, drugi - pozostaje na Ziemi. Po prawej: dla brata, który pozostał na Ziemi, minęło więcej czasu niż dla podróżnika kosmicznego / Ilustracja autorstwa RIA Novosti / Alina Polyanina.
Tunele czasoprzestrzenne jako teleport
Teoria względności przewiduje istnienie we Wszechświecie czarnych dziur - obiektów o ogromnej masie, które zniekształcają przestrzeń. Zewnętrznemu obserwatorowi wydaje się, że przed nami jest koniec świata, poza którym nie ma nic. Nazywa się to horyzontem zdarzeń. Za nim czas zwalnia, wewnątrz czarnej dziury każda materia jest rozrywana przez siły pływowe. Możesz wpaść tylko w czarną dziurę. Nie ma powrotu.
W tym sensie „wormhole” (lub „wormhole”) oferują więcej możliwości. Dwa wejścia są połączone krótkim tunelem. Mogą znajdować się w odległych częściach naszego wszechświata lub w różnych wszechświatach. Jak stwierdza fizyk Michio Kaku w The Physics of the Impossible, tunele czasoprzestrzenne umożliwiają podróżowanie w czasie i przestrzeni.
Problem w tym, że tunele czasoprzestrzenne są niestabilne i zapadają się pod wpływem grawitacji. Kosmolog Igor Nowikow z Centrum Astronomicznego Instytutu Fizycznego im. Lebiediewa uważa, że jeśli „tunel czasoprzestrzenny” zostanie wypełniony egzotyczną materią o ujemnej gęstości energii (aby stworzyć antygrawitację), stanie się on przejezdny.
„Substancja egzotyczna to kwantowy stan materii, znany tylko w teorii. Nie wiemy, czy istnieją duże ilości takiej substancji, czy można ją uzyskać sztucznie. Nie ma praw zabraniających jej istnienia, także w przyrodzie”- precyzuje kosmolog.
Współczesne koncepcje naukowe zakładają, że w centrach galaktyk, w tym w naszej Drodze Mlecznej, miejsce czarnych dziur zajmują „tunele czasoprzestrzenne”. Przyszłe projekty, takie jak rosyjska stacja kosmiczna Milimetron w punkcie Lagrange'a, która wraz z naziemnymi radioteleskopami tworzy gigantyczny interferometr zdolny do rozróżniania obiektów w stosunkowo niewielkiej odległości od siebie, pomogą to zrozumieć. Jego uruchomienie planowane jest na 2023 rok.
„Główna różnica między„ tunelem czasoprzestrzennym”a czarną dziurą polega na tym, że wejścia mają jednobiegunowe pole magnetyczne. Ponadto materia może wypływać z tunelu czasoprzestrzennego, ale wpływa tylko do czarnej dziury. Do "tunelu czasoprzestrzennego" można zajrzeć jak do korytarza. Jeśli prowadzi do innego wszechświata, możesz zobaczyć, co się tam dzieje”- wyjaśnia Novikov.
Tunel czasoprzestrzenny, który łączy dwa wszechświaty strzałką czasu (z artykułu I. D. Novikova, 2018) / Ilustracja RIA Novosti / Alina Polyanina.
Wehikuł czasu
Zgodnie z konwencjonalną teorią grawitacji tunele czasoprzestrzenne powinny być bardzo małe, z promieniem szyjki Plancka rzędu 10-33 centymetrów. Ale tunel czasoprzestrzenny można powiększyć. W tym celu do teorii należy wprowadzić dodatkowy parametr - uważa Arkady Popov, starszy pracownik naukowy w Instytucie Fizyki Uniwersytetu Federalnego w Kazaniu.
„Jest jeszcze jedna opcja zwiększenia promienia. Konieczne jest uwzględnienie temperatury próżni kwantowanych pól - egzotycznej substancji, która tworzy w czasoprzestrzeni "tunel czasoprzestrzenny". Teraz to obliczamy”- mówi naukowiec.
Według niego teleportacja przez tunele czasoprzestrzenne nie jest zabroniona.
„Może się okazać, że droga przez nią jest znacznie krótsza niż przez kosmos. Wtedy obserwatorzy z boku uznają, że poruszałeś się bardzo szybko - teleportował się”- dodaje Popov.
Próbowali także stworzyć wehikuł czasu za pomocą „tunelu czasoprzestrzennego”. Na przykład jeden koniec można sprowadzić w rejon czarnej dziury, a drugi - daleko, gdzie czas płynie inaczej. Ale wtedy pojawiają się wszelkiego rodzaju naruszenia teorii.
„Oznacza to, że maszyny czasu są najprawdopodobniej zabronione, co, nawiasem mówiąc, powiedział Stephen Hawking” - wspomina fizyk.
Tatiana Pichugina