Всеки може да пътува във времето. Правите го, независимо дали искате или не, с постоянна скорост една секунда в секунда. Може би си мислите, че няма прилика с пътуването в едно от трите пространствени измерения с, да речем, един фут в секунда. Но според теорията на относителността на Айнщайн ние живеем в четириизмерен континуум - пространство-време, в който пространството и времето са взаимозаменяеми, пише How It Works.

Айнщайн установява, че колкото по-бързо се движите през пространството, толкова по-бавно се движите във времето, с други думи стареете по-бавно. Една от ключовите идеи в теорията на относителността е, че нищо не може да се движи по-бързо от скоростта на светлината - около 186 000 мили в секунда (300 000 километра в секунда) или една светлинна година годишно. Но може да се доближи много до нея. Ако космически кораб лети със 99% от скоростта на светлината, той ще измине една светлинна година за малко повече от година.

Това е достатъчно очевидно, но сега идва странната част. За астронавтите на борда на този космически кораб пътуването ще трае само седем седмици. Това е следствие от относителността, наречено разширяване на времето, и всъщност това означава, че астронавтите са скочили с около 10 месеца в бъдещето.

Пътуването с висока скорост не е единственият начин да се разшири времето. Айнщайн показа, че гравитационните полета произвеждат подобен ефект, дори относително слабото поле тук на повърхността на Земята. Не го забелязваме, защото прекарваме целия си живот тук, но на повече от 20 000 километра по-високо гравитацията е значително по-слаба и времето тече по-бързо с около 45 микросекунди на ден. Това е по-важно, отколкото си мислите, защото това е височината, на която GPS сателитите обикалят около Земята и техните часовници трябва да бъдат точно синхронизирани с наземните такива, за да работи системата правилно.

Сателитите трябва да компенсират ефектите от разтягането на времето поради по-голямата си надморска височина и по-бързата си скорост. Така че, когато използвате функцията GPS на вашия смартфон или сателит на колата ви, има малък елемент от пътуването във времето. Вие и сателитите пътувате към бъдещето с много малко, но все пак различни скорости.

Но за по-драматични ефекти трябва да разгледаме много по-силни гравитационни полета, като тези около черните дупки, които могат да изкривят толкова пространство-времето, че да се сгъне обратно върху себе си. Резултатът е така наречената червеева дупка, концепция, която е позната от научно-фантастичните филми, но всъщност произхожда от теорията за относителността на Айнщайн. Всъщност червеевата дупка е пряк път от една точка в пространство-времето до друга. Влизате в една черна дупка и излизате от друга някъде другаде. За съжаление, това не е толкова практично транспортно средство, колкото изглежда според Холивуд. Това е така, защото гравитацията на черната дупка ще ви разкъса на парчета, докато се приближавате, но на теория това наистина е възможно. И тъй като говорим за пространство-време, а не просто за пространство, изходът на червеевата дупка може да бъде по-рано от входа ѝ, а това означава, че ще се окажете в миналото, а не в бъдещето.

Траекториите в пространство-времето, които се връщат назад в миналото, получават техническото име "затворени криви, подобни на времето". Ако търсите в сериозни академични списания, ще намерите много препратки към тях - много повече, отколкото ще намерите за "пътуване във времето". Но всъщност затворените криви, подобни на времето точно това - пътуване във времето.

Има и друг начин да се получи затворена крива, подобна на времето, която не включва толкова екзотични неща като черна дупка или червеева дупка - просто се нуждаете от обикновен въртящ се цилиндър, направен от супер плътен материал. Този така наречен цилиндър Типлер е най-близкото, което физиката в реалния свят може да достигне до действителна, истинска машина на времето. Но вероятно никога няма да бъде построен в реалния свят, така че като червеевата дупка, това е по-скоро академичен интерес, отколкото жизнеспособен инженерен проект. Цилиндърът на Типлер изисква поне десет неутронни звезди.

И все пак, доколкото тези неща работят на практика, няма фундаментална научна причина, известна в момента, която да казва, че те са невъзможни. Това е провокираща размисъл ситуация, защото както обича да казва физикът Мичио Каку, "Всичко, което не е забранено, е задължително" (заимствано от романа на Т. Х. Уайт "The Once And Future King"). Това не означава, че пътуването във времето трябва да се случва навсякъде през цялото време, но Каку предполага, че Вселената е толкова необятна, че би трябвало да се случва някъде поне от време на време. Може би някоя супер-напреднала цивилизация в друга галактика знае как да изгради работеща машина на времето, или може би затворени криви, подобни на времето, могат дори да се появят естествено при определени редки условия.

Това повдига проблеми от различен вид - не в науката или инженерството, а в основната логика. Ако пътуването във времето е позволено от законите на физиката, тогава е възможно да се предвиди цяла гама парадоксални сценарии. Някои от тях изглеждат толкова нелогични, че е трудно да си представим, че някога биха могли да се появят. Но ако не могат, какво ги спира?

Мисли като тези подтикнаха Стивън Хокинг, който винаги беше скептичен към идеята за пътуване във времето в миналото, да излезе със своята "хипотеза за защита на хронологията" - идеята, че някакъв все още неизвестен закон на физиката предотвратява затворените криви, подобни на времето. Но това е само предположение и докато не бъде подкрепено с твърди доказателства, можем да стигнем само до един извод - пътуването във времето е възможно.

Парти за пътешественици във времето

Хокинг беше скептичен по отношение на осъществимостта на пътуването във времето в миналото, не защото го беше опровергал, а защото беше притеснен от създадените от него логически парадокси. В предположенията си за хронологична защита той предположи, че физиците в крайна сметка ще открият недостатък в теорията на затворените криви, подобни на времето, които ги правят невъзможни.

През 2009 г. той измисли забавен начин да тества това предположение. Хокинг направи парти със шампанско (показано в програмата му по Discovery Channel), но го рекламира едва след партито. Разсъжденията му бяха, че ако в крайна сметка след време са разработени практични машините на времето, някой в ​​бъдещето може да прочете за партито и да пътува обратно във времето, за да присъства на него. Но никой не го направи и Хокинг прекара цяла вечер сам. Това не доказва, че пътуването във времето е невъзможно, но предполага, че никога няма да стане обичайно явление тук на Земята.

Стрелата на времето

Едно от отличителните неща за времето е, че то има посока - от миналото към бъдещето. Чаша горещо кафе, оставена при стайна температура, винаги се охлажда и никога не се загрява. Вашият мобилен телефон губи заряд на батерията, когато го използвате, никога не увеличава заряда. Това са примери за ентропия - по същество мярка за количеството "безполезна", за разлика от "полезната" енергия. Ентропията на затворена система винаги се увеличава и това е ключовият фактор, определящ стрелата на времето.

Оказва се, че ентропията е единственото нещо, което прави разлика между минало и бъдеще. В други клонове на физиката, като относителността или квантовата теория, времето няма предпочитана посока. Никой не знае откъде идва стрелата на времето. Възможно е да се отнася само за големи сложни системи, като в този случай за субатомните частици стрелата на времето може да няма значение.

Парадоксите на пътуването във времето

Ако е възможно да се върнем в миналото, дори теоретично, това поражда редица парадокси, объркващи мозъка, които объркват дори учените и философите.

Убийството на Хитлер

Пътешественикът във времето може да реши да се върне и да го убие в ранна детска възраст. Ако успеят, бъдещите книги по история дори няма да споменават Хитлер. Така че каква мотивация ще има пътуващият във времето да се върне назад във времето и да го убие?

Убий дядо си

Вместо да убиете младия Хитлер, можете случайно да убиете един от вашите предци, когато са били много малки. Но тогава никога не бихте се родили, така че не бихте могли да пътувате назад във времето, за да ги убиете, така че все пак бихте се родили и т.н. ...

Затворен цикъл

Да предположим, че плановете за машина на времето изведнъж се появяват от въздуха на бюрото ви. Прекарвате няколко дни в изграждането му, след което го използвате, за да изпратите плановете обратно на по-ранното си аз. Но откъде произлизат тези планове? Никъде - те просто се въртят на кръг във времето.