» » Некоторые ученые считают, что путешествия во времени возможны

Некоторые ученые считают, что путешествия во времени возможны

41


Перевод и редактирование: http:///

Путешествие во времени было излюбленной научно-фантастической идеей, по крайней мере, с тех пор, как Герберт Уэллс написал «Машину времени» в 1895 году. Эта концепция продолжает увлекать, и вымышленные подходы продолжают появляться, заставляя нас задуматься о том, возможно ли путешествие во времени физически и, если на то пошло, делает логический смысл перед лицом его непостижимых парадоксов. Примечательно, что в прошлом году видел как научно-фантастический фильм , который освещает эти вопросы, и реальный научный результат, изложены в журнале, классической и квантовой гравитации , 1 , которые могут указывать на ответы.


Фильм сценариста и режиссера Кристофера Нолана привлекающие внимание Тенет . Как и в других рассказах о путешествиях во времени, Тенет использует машину времени. Но в отличие от других историй, Тенет предлагает новый механизм для этой машины «Турникет», чтобы отправить человека или вещь назад, в свою собственную историю. Механизм - это обратная энтропия, которая несет реальный смысл, потому что энтропия что-то говорит о течении времени через Второй закон термодинамики.



LOOPY: Фильм Тенет получает очки за то, что путешествие во времени зависит от энтропии, но все же с научной точки зрения это мало. Математическая теория о путях, которые возвращаются в одну и ту же точку пространства-времени, позволила бы создать более правдоподобный фильм о путешествиях во времени. Сарунью Л / Shutterstock


Этот физический закон 19-го века признает, что в системе, использующей энергию, такой как паровой или бензиновый двигатель, некоторая энергия теряется навсегда, поскольку процессы трения превращают ее в тепло. Энтропия - это математическая величина, которая измеряет эту потерю, и она всегда растет по мере работы системы. Энтропия - это «стрела времени», потому что направление ее увеличения должно указывать в будущее. Основываясь на этом понимании возрастающей энтропии, Тенет утверждает, что уменьшение энтропии должно приводить к путешествию в прошлое.


Исходя из этой предпосылки, фильм показывает двух агентов организации под названием Тенет, главного героя (Джон Дэвид Вашингтон) и Нила (Роберт Паттисон), которые борются за предотвращение разрушения мира. Их враг - российский олигарх Сатор (Кеннет Брана) в союзе с враждебными силами из будущего, которые атакуют сегодняшний мир с помощью «перевернутых» предметов и людей. В ходе расследования Главный герой и Нил переживают такие события, как пули, летящие обратно в стволы оружия, и битву между путешествующим вперед Главным героем и его собственным перевернутым во времени я. В заключительных сценах два агента используют время вперед и назад, чтобы отключить разрушительные устройства, имплантированные Сатором, спасая Землю. Боевик наполнен сценами и сюжетными точками, которые вызывают интерес зрителя своими сложными элементами вперед и назад и хронологией.

Важным результатом является то, что общая теория относительности теоретически позволяет путешествовать в прошлое.

Тенет получает баллы за свое творческое использование энтропии, но эта часть науки XIX века неубедительна. Хотя увеличение энтропии действительно отслеживает прямое течение времени, нет никаких доказательств того, что энтропия контролирует время. На самом деле энтропия локально уменьшается в наших телах, но мы движемся вперед во времени, а не назад. Это может объяснить, почему, когда Нолан проконсультировался с физиком-теоретиком Калифорнийского технологического института Кипом Торном, который работал над более ранним фильмом Нолана « Интерстеллар» (2014), Нолан должен был пообещать: «Я не собирался обманывать его имя, как будто это был какой-то научный реальность для Тенета . Это совсем не « Интерстеллар ». 2

В любом случае, ирония Тенета в том, что он заставляет нас думать, что путешествие во времени нарушит наше понимание того, как устроена Вселенная. Например, ученые и философы считают, что причина всегда предшествует следствию. Путешествие во времени нарушит это, как показывает «парадокс дедушки», изобретенный французским писателем-фантастом Рене Барджавелем в его романе Le Voyageur Imprudent (1944), опубликованном на английском языке как Future Times Three . Этот наглядный пример противоречий в путешествиях во времени появляется в Тенете, когда Главный герой и Нил рассматривают последствия своей битвы против людей будущего:


Главный герой: Мы их предки. Если они уничтожат нас, разве это не уничтожит их?

Нил: Что подводит нас к парадоксу дедушки ... Если вы вернулись в прошлое и убили собственного деда, как вы могли родиться, чтобы совершить такой поступок?

Главный герой: Какой ответ?

Нил: Нет ответа. Парадокс.

В этом и других обменах идеями два агента отмечают, что парадокс существует, но могут только намекать на умозрительные решения, такие как «параллельные миры» и «множественные реальности». Нил, наконец, не обращает внимания на всю проблему, сказав: «Что случилось, то случилось», и оба возвращаются к делу. Версии парадокса дедушки встречаются и в других научно-фантастических рассказах. В « Назад в будущее» (1985) путешественник во времени Марти МакФлай пытается манипулировать более ранними событиями, в которых участвовали его родители, чтобы убедиться, что он все-таки родился в следующей временной шкале. Подобные повороты сюжета - отличное развлечение, но не решают парадокса.


Художественная литература также не объясняет, как мы можем путешествовать во времени. В некоторых историях это происходит непроизвольно из-за «сдвига во времени», вызванного огромным неконтролируемым высвобождением энергии. В фильме «Последний отсчет» (1980) шторм на море переносит современный авианосец ВМС США с атомным двигателем и его экипаж обратно в 6 декабря 1941 года, за день до нападения на Перл-Харбор; а в романе Эдмонда Гамильтона « Город на краю света» (1951) атомная бомба уносит в далекое будущее целый город Среднего Запада и его жителей. Герберт Уэллс вместо этого намеренно совершил путешествие во времени с помощью своей машины времени, но, за исключением намека на то, что ее работа связана с человеческим сознанием, мы не знаем, как она работает. И хотя машина времени Делориана в фильме «Назад в будущее» был популярным фаворитом, нам не рассказывают, как он превращает скорость и энергию в путешествие во времени.

Находка показывает разные пути, которые возвращаются в одну и ту же точку пространства-времени.

Поддерживают ли настоящие научные идеи путешествия во времени? Предоставляют ли они способ разрешить его парадоксы? Ответы лежат в теории относительности и квантовой физике. Относительность Эйнштейна - особенно общая теория относительности, его теория гравитации - рассматривает время непосредственно вместе с пространством как пространственно-временной континуум, ткань Вселенной, имеющую космические физические эффекты. Квантовая теория описывает субатомное поведение, но также необходима для объяснения космических процессов, при которых общая теория относительности не работает, как это происходит внутри черной дыры и в самые ранние моменты существования Вселенной. Вот почему физики работают над объединением обеих теорий в единую теорию квантовой гравитации, которая является более полным описанием Вселенной.


В « Интерстеллар» Нолан использовал общую теорию относительности и квантовую гравитацию, чтобы обосновать, как люди и предметы могут путешествовать во времени. В фильме человечество должно покинуть Землю, которая становится все более непригодной для жизни, а исследователи космоса ищут далекие пригодные для жизни планеты, путешествуя рядом с черными дырами и через червоточины - космические кратчайшие пути в пространстве-времени, которые, как предсказывает общая теория относительности, сократят путешествия между двумя точками Вселенной. Это дает новые временные эффекты, которые Торн детально проработал.


Одним из реальных результатов общей теории относительности является то, что течение времени переменно. Это гравитационное замедление времени, когда время течет медленнее, чем сильнее гравитационное поле. Он появляется в решающем " Межзвездном"сцена, где пилот космического корабля Купер (Мэттью МакКонахи) постарел всего на несколько часов в мощной гравитации возле черной дыры, но понимает, что Мёрф, маленькая дочь, которую он оставил на Земле, тем временем постарела на десятилетия.

Он отчаянно хочет отправиться в прошлое, чтобы пообщаться с ней в 10 лет; но это взаимодействие не должно переносить информацию из будущего в прошлое - еще одно нарушение, которое может создать путешествие во времени. Торн решила проблему, используя идеи квантовой гравитации, которые позволяют Куперу возвращаться и общаться с Мёрф, подталкивая объекты для создания гравитационных сил, которые она ощущает, не нарушая ничего. Торн также описывает другую форму путешествия во времени в книге, которую он написал для сопровождения фильма, где червоточина позволяет добраться до прошлого. 3

Поскольку у нас еще нет полной, экспериментально подтвержденной теории квантовой гравитации, эти идеи являются умозрительными, а не окончательными. Физики далеки от единого мнения о том, возможно ли такое путешествие во времени. Стивен Хокинг считал, что машина времени в червоточине никогда не сработает, и, идя дальше, он высказал свою «гипотезу защиты хронологии» о том, что законы физики должны запрещать путешествия во времени, чтобы избежать парадоксов.


Но наука породила новые идеи о возможностях путешествий во времени. В своей статье 2020 года « Классическая и квантовая гравитация » «Обратимая динамика с замкнутыми времениподобными кривыми и свободой выбора» физики Жермен Тобар и Фабио Коста показали, что согласно общей теории относительности путешествия во времени могут быть возможны и менее разрушительны, чем считалось ранее.

Tenet получает баллы за свое творческое использование энтропии, но это не убедительно.

Чтобы понять, почему, отправной точкой является осознание того, что общая теория относительности заменяет теорию тяготения Ньютона, показывая, что материя напрямую влияет на пространство-время. Это, в свою очередь, определяет, как вещи и люди движутся в пространстве и времени. Например, вместо того, чтобы гравитационно притягивать планету, как предлагала теория Ньютона, массивное Солнце искажает окружающее пространство-время, поэтому естественный путь планеты представляет собой орбиту вокруг Солнца. Это именно то, что мы переживаем: Земля вращается вокруг Солнца и возвращается в исходную точку в космосе, но год спустя.

Что отметили Тобар и Коста, так это то, что другие устройства материи порождают разные пути в пространстве-времени, которые возвращаются в исходное положение и, что очень важно, в исходное время. По причинам, скрытым в истории теории относительности,такие пути называются замкнутыми времениподобными кривыми (СТК); но критический результат заключается в том, что общая теория относительности теоретически позволяет путешествовать в прошлое.


Это по-прежнему оставляет возможность создания неразрешимых парадоксов. Различные анализы показали, что этого можно избежать, ограничив выбор, который может сделать человек, что, однако, вызывает возражение, что это подавит свободу воли. Неожиданное открытие Тобара и Косты состоит в том, что при определенных общих условиях существует не один, а несколько CTC, которые прослеживают разные пути, возвращаясь в одну и ту же точку пространства-времени. Путешественник во времени, который следует за любым из этих ЦКО, оказывается в том же месте и времени, что, по мнению авторов, устраняет разрушительные парадоксы, но позволяет путешественнику свободно выбирать между различными жизненными путями во времени.


Однако для ясности скажу, что ни один из теоретических результатов еще не является планом машины времени. Существует большой разрыв между получением достоверных математических результатов в теории и их преобразованием в реальный рабочий прибор. Препятствия могут быть огромными; например, одно распределение материи в общей теории относительности, которое могло бы произвести СТС, такое как описывают Тобар и Коста, - это длинный вращающийся цилиндр. Этого не происходит в природе, и это должно быть построено в космическом масштабе, превышающем человеческую инженерию. Но зная, что общая теория относительности должна слиться с квантовой физикой, чтобы полностью описать Вселенную, из теории квантовой гравитации могут появиться разные возможности. Тогда мы лучше поймем пространство и время и, возможно, наконец решим, является ли путешествие во времени реальной возможностью, и если да, то как этого добиться.


Однако до полной теории квантовой гравитации может быть еще далеко, поскольку в общей теории относительности сложно объединить дискретные квантовые частицы и энергетические пакеты с плавно изменяющейся космической тканью пространства-времени. Пока мы ждем, сценаристы и режиссеры, такие как Нолан, могут подумать о создании следующего после Тенета захватывающего фильма , в котором потенциальные путешественники во времени осмелятся увидеть, куда их приведут эти замкнутые, похожие на время кривые.

Сидни Перковиц - почетный профессор физики Университета Эмори. Его последние книги - « Физика: очень краткое введение», «Настоящий ученый, не носите галстуков» и « Научные очерки» (готовятся к печати).

Рекомендации

1. Тобар, Г. и Коста, Ф. Обратимая динамика с замкнутыми времяподобными кривыми и свобода выбора. Классическая и квантовая гравитация 37 , 205011 (2020).

2. Мэддокс, Дж. «Самый большой фильм, который я сделал» Кристофер Нолан о тайном мире Тенета. Сидней Морнинг Геральд (2020).

3. Торн, К. Наука о межзвездных путешествиях. WW Norton & Company, Нью-Йорк, штат Нью-Йорк (2014).



новости | Ошибка? Среда,0:55 0 Просмотров:49
Другие новости по теме:
Уважаемый посетитель, Вы зашли на сайт как незарегистрированный пользователь.
Мы рекомендуем Вам зарегистрироваться либо войти на сайт под своим именем.
Информация
Посетители, находящиеся в группе Гости, не могут оставлять комментарии к данной публикации.