Есть небольшая лазейка: возможны ли путешествия во времени

В культовой трилогии «Назад в будущее» главные герои легко путешествуют сквозь время, стараясь соблюдать главное правило: не встречаться с самим собой. Этот фантастический фильм наглядно показывает несколько парадоксов, которые могут возникнуть при гипотетических перемещениях во времени. Разберёмся, есть ли лазейки, при помощи которых можно отправиться в прошлое, и как обстоят дела с путешествием в будущее.

Парадокс убитого дедушки

Самое известное и понятное препятствие для путешествий в прошлое — это парадокс убитого дедушки. Его суть проста: представьте, что вы отправляетесь в прошлое и убиваете своего дедушку до того, как он познакомился с вашей бабушкой. В таком случае ваш родитель, а следовательно, и вы сами никогда не появитесь на свет. Но если вы никогда не рождались, то кто же тогда отправился в прошлое и совершил убийство?

© Рамблер

Схема парадокса убитого дедушки

Возникает неразрешимый логический тупик, в котором причина и следствие полностью разрушаются. Этот парадокс служит мощным аргументом против возможности изменять прошлое.

Принцип причинности

Принцип причинности — это фундаментальное правило физики, которое гласит, что у любого следствия должна быть причина и причина всегда предшествует следствию. События в нашей Вселенной разворачиваются в строгой последовательности. В теории относительности Эйнштейна это означает, что причина не может повлиять на что-либо за пределами своего «будущего светового конуса», то есть быстрее скорости света.

Как это связано с путешествиями во времени

Путешествие в прошлое напрямую нарушает этот принцип. Если бы информация или объект из будущего могли оказаться в прошлом, следствие предшествовало бы своей причине. Например, если бы вы узнали о будущем событии и предотвратили его, это создало бы причинно-следственную петлю, разрушающую логику Вселенной.

Кроме того, есть и другие физические аргументы:

• Второй закон термодинамики. Этот надёжный научный принцип гласит, что энтропия (мера беспорядка) в изолированной системе со временем может только увеличиваться. Это создаёт необратимую «стрелу времени», которая указывает только вперёд. Невозможно «разбить» яйцо обратно в целое состояние и так же нельзя обратить энтропийный поток Вселенной.
• Гипотеза защиты хронологии. Стивен Хокинг предположил, что сами законы природы не допускают путешествий во времени, чтобы защитить причинность от нарушений. Даже если бы в теории существовали пути в прошлое, квантовые эффекты, скорее всего, сделали бы их нестабильными и невозможными для использования.

А что, если всё-таки можно

Несмотря на все барьеры, некоторые теории допускают гипотетическую возможность путешествий в прошлое через так называемые кротовые норы или замкнутые временноподобные кривые (ЗВК). Однако для их существования, вероятно, требуется экзотическая материя с отрицательной плотностью энергии, которая никогда не наблюдалась и считается физически недостижимой.

© Wikimedia Commons

Структура кротовой норы — моста Эйнштейна — Розена

Но даже если бы такие лазейки существовали, как они решают парадокс дедушки? Для этого были предложены две основные гипотезы.

Принцип самосогласованности

Этот принцип, разработанный физиком Игорем Новиковым, утверждает, что вы можете отправиться в прошлое, но не можете его изменить. Вероятность любого события, которое могло бы вызвать парадокс, равна нулю.

• Как это работает. Любые ваши действия в прошлом уже являются частью истории. Если бы вы попытались убить дедушку, что-то бы вам помешало: пистолет дал бы осечку, вы бы промахнулись или просто передумали. Вселенная «самокорректируется», чтобы избежать противоречий.
• В чём подвох. Эта гипотеза подразумевает, что прошлое предопределено и неизменно. Ваша «свобода воли» оказывается ограниченной законами физики, которые не позволят вам создать парадокс. Вы не меняете историю, а лишь исполняете в ней свою роль.

Множественные миры

Эта интерпретация квантовой механики, предложенная Хью Эвереттом, предполагает, что все возможные исходы событий реально существуют в параллельных, не взаимодействующих друг с другом вселенных. Время в этой модели похоже на ветвящееся дерево.

• Как это работает. Если вы отправляетесь в прошлое и убиваете дедушку, вы не меняете свою временную линию. Вместо этого вы создаёте новую, параллельную вселенную, в которой дедушка мёртв. Ваша изначальная вселенная, где вы родились, продолжает существовать без изменений.
• В чём подвох. Вы не меняете своё прошлое, а лишь создаёте новую реальность для другой версии мира. Это решает логический парадокс, но переопределяет само понятие «изменения прошлого».

Обе эти «лазейки» лишь усиливают главный аргумент: изменить собственную, единую историю невозможно.

© Рамблер

Вариант решения парадокса дедушки при помощи гипотезы множественных миров

А как же путешествия в будущее

В отличие от путешествий в прошлое, перемещение в будущее не только теоретически возможно, но и является экспериментально подтверждённым фактом. Этот эффект называется замедлением времени и следует из теории относительности Эйнштейна.

• Специальная теория относительности говорит, что чем быстрее объект движется, тем медленнее для него течёт время по сравнению со стационарным наблюдателем.
• Общая теория относительности добавляет, что время также замедляется в сильных гравитационных полях, например рядом с массивными объектами.

Как это работает

Замедление времени — реальный эффект, который учитывается, например, в работе спутников GPS. Для путешествий в будущее в человеческом масштабе потребуются скорости, близкие к скорости света.

Например, если провести пять лет на космическом корабле, летящем со скоростью 99% от скорости света, на Земле за это время пройдёт около 36 лет. Вернувшись, вы постареете всего на пять лет, но окажетесь на 31 год в будущем Земли.

Можно ли отправить сообщение в прошлое самому себе: что такое квантовая связь и как она работает

Главное но

Хотя теория относительности разрешает «перемещения» в будущее, вернуться обратно в своё время невозможно. Не существует известного физического механизма, который мог бы обратить этот процесс.

Это связано всё с той же «стрелой времени», продиктованной Вторым законом термодинамики. Вселенная движется только в одном направлении — к увеличению беспорядка. Время может замедляться, но оно никогда не движется назад. Как заметил Стивен Хокинг, лучшим доказательством невозможности путешествий в прошлое является отсутствие «орд туристов из будущего».

К тому же даже такое одностороннее путешествие сопряжено с огромными практическими трудностями. Для достижения заметного эффекта потребуются уровни энергии, многократно превосходящие наши текущие возможности.

В итоге

Путешествия в прошлое сталкиваются с непреодолимыми логическими и физическими барьерами. Парадокс дедушки демонстрирует логическую противоречивость, а принцип причинности и Второй закон термодинамики накладывают физический запрет. Даже теоретические лазейки, такие как принцип самосогласованности или интерпретация множественных миров, по сути, подтверждают, что изменить собственную историю невозможно.

В то же время путешествие в будущее — это доказанный релятивистский эффект. Однако это путешествие в один конец, без возможности вернуться. Вселенная, по-видимому, устроена так, чтобы надёжно защищать свою историю, даже когда она неумолимо движется вперёд.