Путешествия во времени и пространстве

 Путешествия во времени описывались во многих научно-фантастических рассказах в течение нескольких поколений. Наконец, идея совершить подобный вояж обрела совершенно реальные очертания. Теория Относительности Альберта Энштейна содержит очень интересные моменты, касающиеся пространства и времени.

В конце концов, мы можем проделать очень простую вещь – посмотреть на ночное небо. Свет звезд, который мы видим, шел до нас в течение многих тысяч и даже миллионов лет. И вполне возможно, что некоторых звезд, уже давно не существует. Но мы узнаем об этом лишь тогда, когда до нас дойдет от них свет.

Серфинг на световой волне

Большая часть того, что мы называем классической физикой, которая встречается нам везде и повсюду, основана на двух столпах. Первый из них - законы движения, описанные сэром Исааком Ньютоном. Это стандартные фундаментальные законы, которыми мы описываем движения, которые наблюдаем – будь то на Земле или на небе. Но внимательный взгляд на эти идеи показывает фундаментальный, неизбежный недостаток. В корне законов Ньютона заложены идеи абсолютного места и абсолютного времени - центра Вселенной, где не существует никакого движения и течение времени идеально. Единственная проблема с наличием этого центра, согласно тому же закону силы тяжести Ньютона состоит в том, что если бы какое-то тело врезалось в центр, то это разорвало бы Вселенную.

Второй столп классической физики основан на работе блестящего шотландского физика Джеймса Клерка Максвелла, который в 1865 году издал красивое математическое описание отношений между электричеством и магнетизмом. Формулировка его идей достигла высшей точки в четырех уравнениях. Полученные из этих уравнений основные отношения называются электромагнитным уравнением волны, которое описывает движение и свойства световой волны. В этих уравнениях появляется фундаментальная константа – «c» - скорость, в точности равная скорости света. Это значит, что все световые и электромагнитные волны, рентгеновское излучение способны за одну секунду проделать расстояние, равное семи окружностям Земли. Однако, скорость должна быть измерена относительно чего-то еще! Все попытки понять, как световые волны перемещаются со скоростью света, терпели неудачу.

Решение этой непростой задачи начало появляться в уме немецкого 16-летнего школьника из города Ульма в 1895 году. Молодой Альберт Энштейн начал задаваться вопросом, что будет, если проехаться на гребне световой волны? Десять лет спустя, в 1905 году, Энштейн опубликовал работу, названную “On the Electrodynamics of Moving Bodies” (К электродинамике движущихся тел), которая пошатнула основы фундаментальной физики и навсегда изменило наше восприятие действительности.

Течение времени меняется

Большая часть Теории Относительности Энштейна на первый взгляд кажется противоречащей интуиции и здравому смыслу. Но никакие другие теории не были настолько успешны в описании и предсказании Вселенной, которую мы видим. Если бы не факт того, что каждый эксперимент, подтверждает справедливость Теории относительности, ее можно было бы просто списать на выдумки писателей-фантастов.

В корне Теории Относительности лежит постулат, что весь свет перемещается со скоростью света, независимо от точки зрения наблюдателя. Например, если кто-то едет в автомобиле на скорости 98 % от скорости света (или 98c) и включит фары, то свет фар относительно автомобиля будет перемещаться со скоростью c, а кто-то наблюдающий за автомобилем со стороны увидит скорость света не 1,98 с (0,98с + с), а все ту же скорость c. Если бы это было не так, то наша Вселенная была бы намного более странным местом. Одна световая волна могла бы настигнуть другую, а результат мог предшествовать причине. Поэтому, наше привычное представление о пространстве и времени должно отступить перед Теорией Относительности.

При очень высоких скоростях линейные размеры должны измениться. Кто-то, наблюдая за предметом длиной 1 метр, который бы двигался со скоростью, близкой к скорости света, увидел бы, что этот предмет очень короткий, всего лишь несколько сантиметров в длину, а не один метр. Течение времени также должно измениться. Секунда для движущегося предмета превратится в часы для неподвижного наблюдателя. Это означает, что течение времени при скоростях, близких к скорости света, как бы замедляется. В связи с этим напомним про известный парадокс близнецов: если один из близнецов остается на Земле, а второй отправляется в межгалактический полет со скоростью, близкой к световой, то когда он вернется, близнецы будут разного возраста, так как для оставшегося на Земле пройдет, скажем, 10 лет, а для того, кто летал, в несколько раз меньше.

Время для Энштейна было точно такой же переменной, как и все остальные. Единственной абсолютной константой являлась скорость света.

Путешествуя во времени

Одна из особенностей Теории Относительности Энштейна заключается в том, что она предполагает сосредоточенные неоднородности во времени и пространстве. Согласно теории, бывает, когда места и времени просто не существует. Современная наука называет это пространственно-временным тоннелем, похожим на червоточину. Именно своего рода туннель, вне наших измерений, смог бы вести нас куда-нибудь в пространстве и времени. Если есть возможность сделать этот тоннель стабильным (так как математически у него есть тенденция разрушаться), то теоретически возможно путешествовать не только на обширные расстояния, но также и проехаться вперед или назад во времени. Возможно, кто-то в отдаленном будущем найдет способ сделать тоннель проходимым, чтобы можно было возвращаться назад, в свое время. Кто знает? Одна вещь является бесспорной: открывая наши глаза и умы к безграничной вселенной, мы можем видеть, что возможности для будущего человечества бесконечны.

По материалам статьи.