Ne referim călătorind prin timp „plecare“ din acest timp și loc, și „sosirea“ același loc (din punctul de vedere al călătorului), dar în trecut (cu punctul de vedere al unui observator terță parte). Paradoxele călătoriei în timp provin din faptul că "plecarea" are loc înainte de "sosire" din poziția unui observator și din poziția altui - mai târziu. În terminologia relativității, călătoria în timp implică faptul că o ordine de timp a evenimentelor nu este invariabilă. Acest lucru încalcă noțiunile noastre intuitive de cauzalitate. Cu toate acestea, intuiția noastră este de neînvins, deci trebuie să fim atenți la concluzii. Călătoria în timp este cu adevărat imposibilă sau este doar un fenomen când "imposibil" înseamnă "natura este mai misterioasă decât credeți"? Răspunsul este mult mai interesant decât pare la prima vedere.
Dezvoltarea conceptului de spațiu și timp.
În imaginea materialistă a lumii, conceptul de spațiu a apărut pe baza observării și utilizării practice a obiectelor, a volumului și a amplorii lor. Conceptul de timp a apărut pe baza percepției unei persoane asupra unei schimbări a evenimentului, a unei schimbări consecvente a stărilor obiectelor și a ciclului diferitelor procese.
Ideile științifice naturale despre spațiu și timp au parcurs un drum lung de dezvoltare și dezvoltare. Primul dintre ele a apărut din existența evidentă din natură și, în primul rând, din macroworld-ul corpurilor fizice solide care ocupă un anumit volum. Au existat noțiuni în majoritate obișnuite de spațiu și de timp ca unele condiții externe ale vieții, în care este plasat problema și care ar fi fost conservate, chiar și în cazul în care problema a dispărut. O astfel de concepție este permis să formuleze conceptul de spațiu absolut și de timp, a primit cel mai clar său în formularea „Principiile matematice ale filozofiei naturale“ Acest lucru pentru mai mult de două secole, a identificat dezvoltarea tuturor imagine naturale-științifică a lumii lui Newton. În ea au fost formulate legile fundamentale ale mișcării și a fost dată definiția spațiului, timpului, locului și mișcării. Dezvăluind esența spațiu și timp, Newton propune să se facă distincția între două tipuri de aceste concepte este absolut (adevărat, matematică) și relativă (și aparent, de zi cu zi). Problema spațiului și a timpului a fost strâns legată de conceptele de interacțiune cu rază scurtă de acțiune și cu rază lungă de acțiune. Acesta a fost conceput ca o distribuție instantanee cu rază lungă de forțe gravitaționale și electrice prin spațiile goale în absolut, în care forțele găsi scopul lor final de providența divină. Conceptul de rază scurtă de acțiune (Descartes, Huygens Fresnel, Faraday) a fost asociată cu înțelegerea spațiului ca lungimea materialului și eter, în care lumina se propagă la o rată finită sub formă de valuri. Acest lucru a dus în cele din urmă la conceptul de domeniu, de la un punct la altul și este trecut vzaimodeystvie.Imenno această înțelegere a interacțiunii și spațiu pentru a se dezvolta în cadrul fizicii clasice, a fost moștenit și dezvoltat în continuare în secolul XX, după prăbușirea ipotezei eter, în cadrul relativității și teoria cuantică mecanica. Spațiul și timpul au început din nou să fie înțelese ca atribute ale unei materii, determinate de conexiunile și interacțiunile sale.
Înțelegerea modernă a spațiului și a timpului a fost formulată în teoria relativității lui A. Einstein, reinterpretând conceptul relațional de spațiu și timp și oferindu-i o justificare științifică naturală.
Paradigma științei fictive
Plansul din film, când cineva intră în mașină de timp și privește ceasul, întorcându-se, în timp ce alți oameni îl văd ca pe un tânăr, conform teoriei relativității este imposibil. Timpul curge numai într-o singură cale în orice loc ales. Dacă nu ar fi așa, ar fi imposibil să se impună un sistem de coordonate 4-dimensional pe spațiu-timp și, ca urmare, acest lucru ar avea ca rezultat multe consecințe nedorite. Cu toate acestea, există un scenariu dincolo de intelectul nostru. Aceasta necesită o topologie neobișnuită a spațiului-timp (cum ar fi găurile de vierme sau șiruri de relativitate generală), pe care nimeni nu le-a văzut încă, dar, totuși, ei au dreptul să existe. În acest caz, universul se comportă normal în fiecare din zonele sale separate, și numai prin examinarea proprietăților sale globale se poate descoperi că călătoria în timp este reală!
Uneori se susține că călătoria prin timp încalcă legile conservării. De exemplu, trimiterea masei în trecut mărește cantitatea de energie din acel moment. Aceasta încalcă legea conservării energiei? Această afirmație folosește conceptul de lege globală de conservare, în timp ce formularea relativistă a ecuațiilor fizicii implică numai localitatea. Legea locală prevede că cantitatea de material într-un volum mic se modifică numai atunci când materialul curge prin sau în afara granițelor zonei. Legea globală este determinată de însumarea tuturor regiunilor locale și de presupunerea că nimic nu curge în sau din infinit. Adică, trimiterea masei în trecut, totul va fi în ordine, dar tot nu lăsăm să simțim ciudățenia a ceea ce se întâmplă.
Posibilitatea de a călători în relativitate generală a fost cunoscută cel puțin din 1949 lui Kurt Gödel [1]. Timpul-spațiu găsit de Gödel conținea "curbe de timp închise". Acestea erau linii lumii care corespund vieții unei particule sau unei persoane și se termină în același punct în spațiu-timp (în același loc și în timp) de la care au început. Soluția de relativitate generală nu ar trebui să conțină inserții asemănătoare spațiului - spațiul ar trebui să aibă "găuri" (cum ar fi gauri în bagheli, nu găuri într-o foaie de hârtie). Un posibil călător de timp trebuie să zboare în jurul sau prin aceste găuri într-un mod special. Soluția lui Gödel este curioasă, dar nu este aplicabilă pentru proiectarea mașinilor timpului. Două ipoteze noi ale lui Morris [2] și lui Gott [3] ar putea fi folosite pentru a crea un dispozitiv real. Ca și Gödel, nu era nimic ciudat în privința schemelor lor; Posibilitatea călătoriei a rezultat din topologia specială a spațiului-timp. Prima idee a folosit o gaură de vierme (interiorul unei găuri negre), care este deschisă și controlată de forțele electromagnetice. Al doilea a venit din geometria conică, care a fost creată de un șir infinit de lung. Dacă există două astfel de șiruri, o persoană se poate întoarce în trecut, descriind "opt" în jurul acestor șiruri. În acest caz, dacă șirul are un diametru nonzer și o masă finită, linia lumii închise va fi destul de obișnuită.
Punctul de plecare al acestei teorii a fost principiul relativității. Principiul clasic al relativității a fost formulat de G. Galileo: în toate formele de referință inerțiale, mișcarea corpurilor apare în conformitate cu aceleași legi. Sistemele inerțiale sunt denumite cadre de referință care se mișcă reciproc uniform și rectiliniu. Din principiul relativității rezultă că între odihnă și mișcare - dacă este uniformă și rectilinie - nu există nici o diferență fundamentală. Diferența este doar în punctul de vedere.
În cazul în care principiul clasic al relativității pretins invarianța legilor mecanicii în toate sistemele de referință inerțiale, teoria specială a relativității, acest principiu a fost extins, de asemenea, legile electrodinamicii și relativității generale a pretins invarianța legilor naturii în toate cadrele de referință, atât inerțială și non-inerțial. Sistemele nonineriale sunt cadre de referință care se mișcă cu decelerare sau accelerare.
În conformitate cu teoria specială a relativității, care combină spațiul și timpul într-un singur spațiu-timp continuu, spațiul-timp proprietățile corpurilor depind de viteza mișcării lor. Dimensiunile spațiului se contractă în direcția mișcării, pe măsură ce viteza corpului abordează viteza luminii și a vidului (300.000 km / s), procesele de timp se încetinesc în sistemele cu mișcare rapidă, crește masa corporală.
Fiind în cadrul de referință însoțitor, adică, se deplasează în paralel și echidistant față de sistemul de măsurare, este imposibil de observat aceste efecte, care sunt numite relativistă, deoarece toate utilizate în măsurătorile de scări spațiale și ceasurile vor fi schimbate în același fel. Conform principiului relativității, toate procesele din cadrele inerțiale de referință se desfășoară în același mod. Dar dacă sistemul este inerțial, atunci efectele relativiste pot fi văzute și măsurate. Deci, în cazul în care de călătorie imaginară relativist tip navă racheta fotonic la stele îndepărtate, după întoarcerea sa de la ora Pământului în sistemul vehiculului va lua în mod semnificativ mai mică decât pe Pământ, iar această diferență va fi mai mare decât sa efectuat zborul și viteza navei va fi mai aproape de viteza lumină. Diferența poate fi măsurată în sute și chiar mii de ani, cu rezultatul că echipajul navei imediat transferat în viitorul apropiat sau mai îndepărtat, ocolind timpul intermediar, ca racheta cu echipajul a căzut din cursul de dezvoltare din lume.
Astfel de procese sunt dilatarea timpului în funcție de viteza reală înregistrată Mezonii acum dimensiuni lungime cale care rezultă din coliziunea particulelor ale radiației cosmice primare cu nucleele atomilor din lume.
Deci, teoria specială a relativității se bazează pe principiul extins al relativității lui Galileo. În plus, folosește o nouă poziție: viteza de propagare a luminii (în vid) este aceeași în toate cadrele inerțiale de referință.
Dar de ce această viteză este atât de importantă încât judecata despre ea este egală cu valoarea principiului relativității? Adevărul este că suntem confruntați cu a doua constantă fizică universală. Viteza luminii este cea mai mare dintre toate vitezele din natură, viteza limitantă a interacțiunilor fizice. De mult timp a fost în general considerată a fi infinită. A fost instalat în secolul al XIX-lea. care a făcut 300 000 km / s. Aceasta este o viteză uriașă în comparație cu vitezele observate în mod normal în lumea din jurul nostru. De exemplu, viteza liniară a rotației Pământului la ecuator este de 0,5 km / s. Viteza Pământului în rotația orbitală în jurul Soarelui este de 30 km / s, viteza Soarelui în mișcare în jurul centrului Galaxiei este de aproximativ 250 km / s. Viteza întregii galaxii cu un grup mare de alte galaxii în raport cu alte galaxii similare este chiar de două ori mai mare. Împreună cu Pământul, Soarele și Galaxia, zburam în spațiul cosmic, fără să-l observăm, cu o viteză imensă, măsurată la câteva sute de kilometri pe secundă. Aceasta este o viteză imensă, dar totuși este mică în comparație cu viteza luminii.
Valoarea absolută a vitezei luminii nu contrazice principiul relativității și este pe deplin compatibilă cu aceasta. Constanța acestei viteze este "o lege a naturii și, prin urmare - exact în conformitate cu principiul relativității - este valabilă în toate formele de referință inerțiale.
Viteza luminii este limita superioară pentru viteza de mișcare a oricăror corpuri de natură, pentru viteza de propagare a oricăror valuri, orice semnale. Este maxim - este un record absolut de viteză. Prin urmare, adesea se spune că viteza luminii este viteza limitată de transmitere a informațiilor. Și viteza maximă a oricăror interacțiuni fizice și, într-adevăr, a tuturor interacțiunilor imaginabile din lume.
Viteza luminii este strâns legată de rezolvarea problemei simultaneității, care, de asemenea, se dovedește a fi relativă, adică în funcție de punctul de vedere. În mecanica clasică, care a considerat timpul absolut, simultanitatea este absolută.
Teoria relativității a stabilit nu numai curbura spațiului sub influența câmpurilor gravitaționale, ci și încetinirea timpului în câmpuri gravitaționale puternice. Chiar și gravitația Soarelui - o stea destul de mică după standardele cosmice - afectează rata fluxului de timp, încetinind-o aproape de tine. Prin urmare, dacă vom trimite un semnal radio la un punct dintr-o cale care trece aproape de Soare, călătoria radio va lua în acest caz, mai mult timp decât în cazul în care calea semnalului la aceeași distanță nu va fi soarele. Întârzierea semnalului la trecerea sa în apropierea Soarelui este de aproximativ 0,0002 s.
Una dintre cele mai fantastice predicții ale teoriei generale a relativității este stoparea completă a timpului într-un câmp gravitațional foarte puternic. Cu cât timpul este mai lent, cu atât gravitatea este mai puternică. Încetinirea timpului se manifestă prin roșu gravitațional al luminii: cu cât gravitatea este mai puternică, cu atât lungimea de undă crește mai mult și frecvența acesteia scade. În anumite condiții, lungimea de undă poate avea tendința de infinitate, iar frecvența acesteia la zero.
Cu lumina emisă de soare, s-ar putea întâmpla, în cazul în care lumina noastră sa scufundat brusc și sa transformat într-o minge cu o rază de 3 km sau mai mică (raza Soarelui este de 700 000 km). Din cauza unei astfel de forță de comprimare de greutate pe suprafață, din care vine lumina, aceasta va crește, astfel încât redshiftul gravitațională va fi cu adevărat infinit.
Spuneți imediat că acest lucru nu se va întâmpla niciodată la Soare. La sfârșitul existenței sale, în 15-20 de miliarde de ani, probabil că va încerca. O mulțime de transformări, regiunea sa centrală se poate micșora considerabil, dar nu atât de mult.
Dar alte stele, ale căror mase sunt de trei ori mai multe decât masa Soarelui, la sfârșitul vieții lor și experimentează cu adevărat compresia catastrofală rapidă, cel mai probabil, sub influența propriei gravitații. Acest lucru îi va conduce la starea găurii negre. O gaură neagră este un corp fizic care creează o gravitate atât de puternică, încât o schimbare roșie pentru lumina emisă lângă ea se poate transforma în infinit.
Găurile negre apar ca rezultat al compresiei incontrolabile a unei substanțe sub influența gravitației proprii. Pentru a crea o gaură neagră, corpul ar trebui să se contureze la o rază care să nu depășească raportul dintre greutatea corporală și masa Soarelui, înmulțită cu 3 km. Această rază critică se numește raza gravitațională a corpului.
Fizicienii și astronomii sunt siguri că găurile negre există în natură, deși până acum nu au fost găsite. Dificultățile căutărilor astronomice sunt legate de însăși natura acestor obiecte neobișnuite. La urma urmei, o schimbare roșie infinită, din cauza căreia frecvența luminii recepționate dispare, le face pur și simplu invizibile. Ei nu strălucesc și, prin urmare, în sensul complet al cuvântului, sunt negri. Numai pentru o serie de semne indirecte, putem spera să observăm o gaură neagră, de exemplu, într-un sistem dublu, în care partenerul său ar fi o stea obișnuită. Dintre vizibile observațiile de mișcare stele în domeniul general, gravitațional al unei astfel de perechi ar putea fi de a estima masa de stele invizibile, iar în cazul în care această valoare depășește masa Soarelui în trei sau mai multe ori, va fi posibil să spunem că am găsit o gaură neagră.
Acum există câteva sisteme binare bine studiate în care masa partenerului invizibil este estimată la 5 sau chiar 8 ori masa Soarelui. Cel mai probabil, acestea sunt găuri negre, dar astronomii preferă să numească aceste obiecte candidați pentru găuri negre înainte de a specifica aceste estimări. dilatarea timpului gravitaționale, o măsură și a cărei probă este redshiftul, foarte mult aproape de steaua neutronică, și în apropierea găurii negre la raza gravitațională, este atât de mare, încât în timp ce există ca și în cazul transfigurat.
Pentru un corp care se încadrează într-un câmp gravitațional gaură neagră formată dintr-o masă egală cu 3 mase solare, care se încadrează la o distanță de 1 Mill. Km la raza gravitațională durează doar aproximativ o oră. Dar, de orele care stau departe de gaura neagră, căderea liberă a corpului în câmpul său se va întinde până la infinit în timp. Mai aproape de un corp în cădere cu raza gravitațională, mai lent va fi prezentat acest zbor la distanță nablyudatelyu.Telo observat de departe, se va apropia pe termen nelimitat raza gravitațională și va ajunge niciodată. Aceasta este întârzierea de timp lângă gaura neagră.
Când au existat idei că relativitatea generală a permis liniilor lumii închise, oamenii de știință au început să studieze sarcina de consecvență. Practic, problema este "paradoxul bunicului": ce se întâmplă dacă călătorul își ucide bunicul, chiar înainte de a se naște mama lui? În termeni științifici, care sunt consecințele interferenței cuantice mecanice a particulelor în viitorul său propriu? Se crede că unitatea va fi încălcată [5].
Cum de a evita paradoxul cu linii lumii închise care nu le plac mecanica cuantică? Acesta nu este motivul abandonării teoriei, dacă într-o anumită zonă ea nu reușește. Principala problemă este proiectarea mașinii timpului în sine. În plus, șirurile nesfârșite nu sunt atât de ușor de fabricat. De fapt [4], ideea lui Gott presupune că un puls comun de 4 ar trebui să fie similar din punct de vedere spațial. Aceasta înseamnă că este imposibil să se construiască o mașină de timp din obiecte neanachronice, în care 4-momentele de timp sunt similare. Există probleme de implementare și ideea găurilor de vierme.
Concluzie Problema posibilității existenței unei mașini de timp rămâne deschisă. Niciunul dintre criticii, care respinge cele două idei de mai sus, nu se opune însăși posibilității. Cu toate acestea, se crede că conceptul de mașină de timp poartă cu el un set serios de probleme.
Trimiteți-le prietenilor: