Подорож у часі

Подорож у часі (ПУЧ, ПВЧ) — гіпотетичне переміщення навмисно чи випадково з однієї часової точки в іншу штучним або природним шляхами. Теоретично переміщатися в часі можуть живі і неживі об'єкти, інформація і матерія.

Один із варіантів зображення машини часу.

За об'єктивністю подій подорожі в часі діляться на навмисні та випадкові. Навмисні подорожі створюються усвідомлено за допомогою підручних засобів, випадкові — зазвичай через попадання об'єкта в певну зону простору, де закони природи (час) можуть спотворюватися на відміну від їхньої звичайної дії на нашій планеті.

За характером спрямованості щодо часової осі ПВЧ можуть здійснюватися в двох напрямках: із минулого в майбутнє і з майбутнього в минуле. Пункт сьогодення в цьому контексті часто не грає ніякої ролі, оскільки це поняття відносне і залежить від стороннього спостерігача.

Подорожі в часі можуть здійснюватися штучним і природним шляхами. Будь-які штучні технічні пристрої — вигадані чи гіпотетичні — які використовуються для досягнення процесу подорожей у часі, зазвичай називаються «машинами часу». Суть природного варіанту полягає в маніпулюванні законами природи в певних точках простору (спонтанний перенос).

Деякі інтерпретації подорожей у часі також показують, що спроба ПВЧ може призвести до виникнення паралельного всесвіту, історія якого буде розходитися на відміну від оригінальної історії мандрівника після моменту (певної точки часу) його прибуття в минуле.

Витоки концепції

Не існує однозначної точки зору щодо того, які письмові роботи визнати найбільш ранніми прикладами подорожей у часі, бо безліч ранніх робіт неоднозначно вказують на процеси подібного роду. Стародавні народні казки і міфи іноді згадують щось подібне: наприклад, в індуїстській міфології «Махабхарата» оповідає історію короля Ревайта, що подорожував на небеса, щоб зустрітися з творцем Брахмою, а повернувшись на Землю, був вражений, бо відтоді пройшло багато століть.

Ще одна з ранніх відомих історій про подорож у далеке майбутнє, — японська історія про Урасіму Таро, вперше описана у «Nihongi» (720). Йдеться про молодого рибалку, який відвідує підводний палац і лишається там протягом трьох днів. Після повернення до свого села він виявляє, що минуло триста років, він давно забутий, його будинок у руїнах, а сім'я давно мертва.

Інший дуже старий приклад такого роду історії можна знайти в Талмуді з розповіді про Хоні Га-Меаґеля, який заснув на 70 років і прокинувся у світі, де його онуки стали бабусями і дідусями, а всі друзі і сім'я померли(це не подорож у часі, це гібернація).

Більш рання історія 1819 року Вашинґтона Ірвінґа «Ріп ван Вінкль» говорить про аналогічну концепцію, розповідаючи про людину на ім'я Ріп Ван Вінкль, який прокинувся через двадцять років у майбутньому, де він забутий, його дружина померла, а дочка виросла(те ж саме). Стан сну було також використано для подорожі в часі в історії Тадея Булгаріна «Правдоподобные небылицы», де головний герой прокидається в XXIX столітті(те ж саме).

Інша недавня історія з участю подорожі в майбутнє — твір Луїса-Себастьяна Мерсьє «L'An 2440, rêve s'il en fût jamais» («Рік 2440: Сон, який був»), — утопічний роман, у якому головний герой транспортується в 2440 рік. Надзвичайно популярна робота (вона пройшла через двадцять п'ять видань після своєї першої появи в 1771 році) описує пригоди неназваної людини, яка після участі в гарячій суперечці з другом-філософом про несправедливість Парижа засинає і виявляє себе в Парижі майбутнього. Роберт Дарнтон пише, що «незважаючи на самопроголошений характер фантазії … . L'An 2440 зарекомендував себе як серйозний путівник про майбутнє».

Зворотні подорожі в часі здаються сучаснішими ідеями, але походження цього поняття також дещо неоднозначне. Однією з перших історій зі зворотними ПВЧ — «Мемуари XX століття» (1733) Семюеля Меддена, яка, в основному, показує серію листів англійських послів у різних країнах британському лорду, головному скарбнику, а також кілька відповідей від британського МЗС нібито написані в 1997 і 1998 рр. з описом умов того часу. Пол Алкон пізніше кваліфікує це, написавши: «Буде надто щедрості похвалити Меддена за те, що він вперше показав мандрівника, що прибуває з майбутнього», але також підкреслює, що Медден «заслуговує на визнання як перший експеримент щодо подорожей у часі артефактів, відправлених з майбутнього, щоб вони могли бути виявлені в даний час».

У 1836 році Олександр Вельтман опублікував «Предки Камілероса», який було названо першим оригінальним російським романом наукової фантастики, який використовував подорожі в часі. У ньому оповідач їде до Стародавньої Греції на гіппогрифі, зустрічає Аристотеля і йде в похід з Олександром Македонським, перш ніж повернутися в XIX століття.

Іншим яскравим прикладом ранніх подорожей у часі в художній літературі є оповідання «Годинник, який йшов назад» Едварда Мітчелла, що з'явилося в журналі New York Sun в 1881 році.

Марк Твен написав твір «Янкі з Коннектикуту при дворі короля Артура» (1889), в якому головний герой потрапляє в часи короля Артура. Розповідь прояснювала концепцію ПВЧ для широкої аудиторії, а також була однією з найперших історій, що показує історію змін у часі через дії мандрівника в часі.

Перше оповідання про ПВЧ, що показує процес за допомогою машини часу, був El Anacronópete Енріке Гаспара (1887). Ця ідея здобула популярність зі знаменитого твору Герберта Уеллса «Машина часу», опублікованого в 1895 р. (йому передує менш впливова історія подорожей у часі 1888 р. під назвою «Хронічні аргонавти»), який також включав концепцію машини часу і яка часто розглядається як джерело натхнення для всіх наступних історій наукової фантастики подібного жанру з використанням транспортних засобів, що дозволяє оператору управляти процесом цілеспрямовано й вибірково. Термін «машина часу», придуманий Уеллсом, у наш час[коли?] усюди використовують для позначення такого транспортного засобу.

Відтоді, як наука, так і художня література значно розширили концепцію подорожей у часі.

Теорія
Діаграма парадокса близнюків

Деякі теорії, передусім спеціальна й загальна теорія відносності, дають змогу припустити, що відповідна геометрія простору-часу або конкретні види руху в просторі можуть дозволити процес ПВЧ в минуле і майбутнє за умови можливості цих геометрій і рухів. У технічних документах з фізики, як правило, уникають вживати звичайною мовою слова «переміщення» або «подорожі» в часі («рух» зазвичай відноситься тільки до зміни просторового положення), і натомість обговорюють можливість існування замкнутих часоподібних кривих світових ліній, які утворюють замкнуті петлі в просторі-часі, що дає об'єктам змогу повернутися у власне минуле. Існують, як відомо, розв'язки рівнянь загальної теорії відносності, що описує простір-час із замкнутими часоподібними кривим (наприклад, простір-час Геделя), але фізична правдоподібність цих розв'язків залишається невизначеною.

Відносність стверджує, що якби хтось віддалився від Землі на релятивістських швидкостях і повернувся назад, на Землі минуло б більше часу, ніж для мандрівника. Іншими словами, теорія відносності дозволяє «подорожувати в майбутнє» (згідно з нею, не існує єдиної об'єктивної відповіді на питання, скільки часу в «реальності» пройшло між стартом і поверненням, але є об'єктивна відповідь на питання, наскільки б постаріли Земля і мандрівник, див. Парадокс близнюків). З іншого боку, багато хто в науковому товаристві вважає, що зворотні ПВЧ малоймовірні.

Будь-яка теорія, яка дозволила б реалізувати концепцію подорожей у часі, зажадала би розв'язання проблеми причинності. Класичний приклад — проблема, пов'язана з причинністю — «Парадокс убитого дідуся»: що було би, якби хтось повернувся в минуле і вбив свого власного діда до народження свого ж батька? Але деякі вчені вважають, що парадоксів можна уникнути або апелюючи до принципу Новікова, або поняттям розгалуження паралельних всесвітів.

Гіпотетично чорні діри можуть бути ключем до подорожей у часі.

Туризм у часі

Стівен Гокінг якось запропонував, що відсутність туристів з майбутнього є аргументом проти існування подорожей у часі — свого роду, це варіант парадокса Фермі. Звичайно, це не є доказом, що подорожі в часі фізично неможливі, позаяк може бути так, що подорожі в часі фізично можливі, але просто вони ніколи не були розроблені (або просто ніколи не використовувалися з обережністю). Утім, навіть якщо вони розвинені, Гокінг відзначає, що ПВЧ може відбуватися в цілком іншій точці викривленого простору або ж мандрівники в часі не можуть подорожувати до визначеної дати — наприклад, дати створення машини часу — «Ця картина могла б тоді пояснити, чому до нас досі не були запущені туристи з майбутнього». Карл Саган також колись запропонував можливість того, що мандрівники в часі можуть перебувати серед нас, але вони приховують своє існування.

Загальна теорія відносності

Проте загальна теорія відносності дає змогу припустити існування наукових підстав, що дозволяють думати про зворотні ПВЧ в деяких незвичайних сценаріях, хоча аргументи з квазікласичної гравітації дозволяють припустити, що коли (якщо) квантові ефекти будуть включені в ЗТВ, ці лазівки можуть бути закриті. Ці квазікласичні аргументи навів Гокінг, сформулювавши хронологію захисної гіпотези, яка передбачає, що фундаментальні закони природи запобігають подорожам у часі, але треба зазначити, що фізики досі не прийшли до певного судження з даного питання, позаяк відсутня єдина теорія всього, що напевно включає в себе теорію квантової гравітації, квантову механіку і загальну теорію відносності.

У фізиці

ПВЧ в минуле теоретично допускається при використанні таких методів: надсвітлової швидкості, космічних струн і чорних дір, червоточини і двигуна Алькуб'єрре.

Надсвітлова швидкість

Якби об'єкт був у змозі переносити інформацію або речовину з однієї точки в іншу швидше за світло, то, згідно зі спеціальною теорією відносності, існувала б деяка інерційна система відліку, у якій сигнал або об'єкт рухався б назад у часі. Цей наслідок відносності одночасності в спеціальній теорії відносності стверджує, що в деяких випадках різних систем відліку неможливе існування двох однакових подій у різних місцях «в один і той же час». Якщо одна з двох подій представляє відправлення сигналу з одного місця, а друга подія представляє прийом того ж сигналу в іншому місці, доти, поки сигнал рухається зі швидкістю світла або трохи повільніше, математика одночасності гарантує, що всі системи відліку констатують, що передача події сталася до прийому події.

Однак у випадку руху гіпотетичного сигналу швидше за швидкість світла завжди існуватимуть деякі виміри, у яких сигнал був отриманий перш ніж він був надісланий, тож можна сказати, що сигнал подорожував назад у часі. І позаяк один із двох фундаментальних постулатів спеціальної теорії відносності стверджує, що закони фізики повинні працювати однаково в кожній інерційній системі, то, якщо це можливе для сигналів у випадку зворотного ПВЧ в одному вимірі, це повинно відбуватися і у всіх інших вимірах.

Згідно зі спеціальною теорією відносності, це зайняло б нескінченну кількість енергії, щоб прискоритися до швидкості світла. Хоча відносність не забороняє теоретичне існування тахіонів, які рухаються швидше світла в будь-який час, при необхідному аналізі за допомогою квантової теорії поля, здається, що це не буде обставиною їхнього використання для передачі інформації швидше за швидкість світла.

Використання червоточини

Кротові нори є гіпотетичним викривленим простором-часом, які також вирішуються рівняннями поля Ейнштейна за допомогою загальної теорії відносності, хоча зараз невідомо, яким чином можна подорожувати через червоточину.

Пропонується існування спеціальної машини часу і використовуваної прохідною кротової нори (гіпотетично) наступним чином: один кінець червоточини прискорюється до швидкості світла, можливо, з розвиненою системою руху, а потім повертається до місця походження. Крім того, інший шлях передбачає взяття одного входу кротової нори і переміщення його в межах гравітаційного поля об'єкта, який має більшу вагу, ніж інший вхід, а потім повернення його в положення поруч з іншими входами. Під час обох цих методів відбувається уповільнення часу в кінці червоточини.

Згідно з сучасними теоріями про природу кротячих нір, будівництво прохідної кротової нори вимагає існування речовини з негативною енергією (часто згадується як «екзотична матерія»). Технічно, червоточини простору-часу вимагають розподілу енергії, що порушує різні умови енергії, такі як ізотропна енергетична умова разом з умовами слабкої, сильної та домінуючої енергії. Відомо, що квантові ефекти можуть призвести до невеликих вимірних порушень ізотропної енергетичної умови, і багато фізиків вважає, що потрібна негативна енергія гіпотетично може існувати завдяки ефекту Казимира у квантовій фізиці. Хоча перші розрахунки свідчать, що потрібна дуже велика кількість негативної енергії, пізніші показали, що кількість негативної енергії можна зробити як завгодно малою.

Способи подорожі в майбутнє

Сучасна наука допускає кілька можливих способів подорожей в майбутнє (щиро кажучи, будь-яка людина подорожує в майбутнє, навіть коли вона просто лежить на дивані, тож йдеться про прискорену подорож):

1. Фізичний (на основі наслідків теорії відносності):

а) Рух зі швидкістю, близькою до швидкості світла. Час подорожі, виміряний по годинах того, хто рухався з такою швидкістю, завжди менше виміряного по годинах того, хто залишався нерухомий («парадокс близнюків»).

б) Знаходження в області надвисокої гравітації, наприклад, поблизу горизонту подій чорної діри.

2. Біологічний — зупинка метаболізму тіла з подальшим відновленням. Наприклад, заморожування (Кріоніка).

Слід зауважити, що всі названі способи не передбачають будь-якого зворотного повернення у вихідний (точніше, будь-який більш ранній) момент часу, тобто не відповідають критеріям «машини часу», описаної в науково-фантастичної літератури (Г. Уеллс тощо).

Способи подорожі в минуле

Є кілька гіпотетично можливих способів потрапити в минуле:

1. Загальна теорія відносності припускає можливість існування «Кротових нір» (англійський термін wormhole — червоточина). Це щось на зразок тунелів (можливо, дуже коротких), що з'єднують віддалені області в просторі. Розробляючи теорію Кротових нір, К. Торн і М. Морріс помітили, що, якщо переміщати один кінець (А) короткої нори з великою швидкістю, а потім наблизити його до іншого кінця (Б), то — в силу парадоксу близнюків — об'єкт, який потрапив в момент часу T у вхід А, може (див. нижче) вийти з Б в момент, що передує T (таким способом, проте, неможливо потрапити в час, що передує створення машини часу).

З рівнянь Ейнштейна випливає, що Кротова нора закриється раніше, ніж мандрівник зуміє пройти через неї (як, наприклад, у випадку «мосту Ейнштейна-Розена» — першої описаної кротової нори), якщо її не буде утримувати від цього так звана «екзотична матерія» — матерія з негативною щільністю енергії. Існування екзотичної матерії підтверджено як теоретично, так і експериментально (Ефект Казимира).

У 1936 р. Ван Штокум виявив, що тіло, що обертається навколо масивного і нескінченно довгого циліндра, потрапить в минуле (пізніше Ф. Тіплер припустив, що це можливо і у випадку циліндра скінченної довжини.) Таким циліндром могла б бути так звана космічна струна, але немає надійних свідоцтв, що космічні струни існують, і навряд чи є спосіб створювати нові.

Можна, нарешті, взагалі нічого не робити, а просто дочекатися, поки машина часу утворюється сама собою. Не видно ніяких підстав очікувати, що це відбудеться, але важливо, що якщо вона все ж таки утворюється, то це не увійде у протиріччя з якими відомими законами природи. Найпростіша модель такої ситуації — машина часу Дойча-Політцера.

Парадокси подорожей у часі

Є кілька часто згадуваних аргументів проти подорожей в минуле:

1. Порушення причинно-наслідкових зв'язків.

2. «Парадокси». Припустимо, хтось в 11 ранку заряджає пістолет, в 11:30 створює машину часу, а в полудень (12:00) входить до неї. Потім, користуючись властивостями машини часу, він повертається до моменту 11:50, чекає, поки його молодша версія наблизиться до входу, і намагається її вбити. Він, звичайно, не може в цьому досягти успіху — людина здатна вистрілити тільки за умови, що він пережив те, що відбулося годину тому (за його годинником), до замаху. Виникає, однак, питання: що саме завадить йому (і всім його послідовникам)? Чи не приходимо ми в деяке протиріччя зі звичними уявленнями про свободу волі?

Іноді парадоксом називають і іншу ситуацію, яка формулюється, наприклад, так («парадокс убитого дідуся»): якщо онук повернеться в минуле і вб'є власного діда, його народження виявиться неможливим, але якщо він не народиться, то діда ніхто не вб'є, і його народження виявиться можливим. Що ж станеться насправді? Тут, однак, ніякого парадоксу немає, також як і ніякої невизначеності. Слова «людина» (або «онук») і «людина, чий дідусь не був убитий в колисці» по суті синоніми.

3. Відсутність документованих загальнодоступних фактів перебування у нашому часі прибульців із майбутнього.

У науці перша проблема не розглядається (машина часу і порушення причинно-наслідкових зв'язків — це просто синоніми, тут немає теми для обговорення). Рішення другої було знайдено лише недавно, див S. Krasnikov, Phys. Rev. D 62 (2000) 084028. Суть ідеї в тому, що при створенні машини часу виникає вкрай нетипова для класичної фізики невизначеність: як би добре ми не знали початкові дані, ми не можемо однозначно передбачити еволюцію простору-часу. При цьому серед нескінченно великої кількості можливих варіантів завжди є такий, в якому машина часу не з'являється. Таким чином, якщо ми бачимо людину, що намагається побудувати машину часу, то той факт, що він озброєний і сповнений рішучості через годину вистрілити, не означає, що вільна воля цієї людини буде незабаром чимось обмежена. У найкращому випадку він означає лише, що одна можливість (з нескінченної кількості) виключена — протягом години машина часу в цьому місці не з'явиться.

У фантастиці перші дві проблеми вирішуються величезним числом способів. Ось деякі (докладне дослідження на цю тему з сотнями посилань можна знайти в P. Nahin «Time machines»):

Послідовність подій незмінна
Паралельні світи як варіант розв'язання парадоксів.

Подорожі в минуле керовані, але ніякими діями змінити хід історії неможливо. Прикладом такого підходу є «Помилка Ріллена Лі» Юрія Нестеренка. «Якщо деякий факт існує в часі, то як би ви не намагалися його змінити, результатом усіх ваших зусиль виявляється саме цей факт». Таке явище фантаст Джон Віндем назвав «хроноклазм».

Наприклад, в романі Лазаря Лагіна «Блакитна людина» (1964) на інтереси, виховання, долю головного героя — вихованця радянського дитячого будинку — в 1959 році впливає стара більшовичка-викладачка; герой потрапляє до Москви 1894 року і сам, у свою чергу, виховує і визначає долю дев'ятирічної дівчинки у революційних інтересах; вона стає революціонеркою і потім виховує його самого в дитячому будинку.

Аналогічним хроноклазмом можна вважати «Парадокс Фрая», за якого людина, відправившись у минуле, стає біологічним дідом самому собі. Також у книзі Гаррі Гаррісона «Фантастична сага» вікінги в XI столітті відкривають Америку тільки тому, що в XX столітті кіностудія, що перебуває на грані банкрутства, вирішує терміново зняти «з натури» фільм про відкриття Америки вікінгами. Ще одним показовим прикладом з використанням даного підходу може служити фільм «Дванадцять мавп» режисера Террі Гілліама.

Подорожі в минуле некеровані. Наприклад, у циклі «Кінець Часу» Майкла Муркока при спробі порушити причинно-наслідковий зв'язок мандрівник повертається в свій час. У повісті Сергія Лук'яненка «Пристань жовтих кораблів» результатом подорожей у часі стають часові розломи, що раптово і непередбачувано перекидають ділянку простору в минуле або майбутнє.

При переміщенні в часі мандрівник ще й переміщається в просторі. Наприклад, при переміщенні на 1 рік тому він переміщається на 1 світловий рік (рівно ту відстань, з якого він не зможе вплинути на події точки відправлення). З цих міркувань випливає, що подорожувати можна тільки через викривлення простору-часу, тобто через червоточини.

Послідовність подій змінювана

Кожна подорож у минуле створює нову реальність, так що парадокси не мають місця. У старій реальності нічого не змінюється, крім того, що мандрівник у часі безслідно зникає (парадокс убитого дідуся).

У популярній культурі

У літературі

У кіно

Див. також

Спекуляції

Гіпотези

Популярна культура

  • Список літератури про подорожі у часі
  • Список ігор про подорожі у часі

Посилання
This article is issued from Wikipedia. The text is licensed under Creative Commons - Attribution - Sharealike. Additional terms may apply for the media files.