Se sabe que los astronautas modernos ya hacen esto. Es cierto que hasta ahora solo viajan al futuro. Y por una fracción de segundo. Pero quién sabe, tal vez algún día podamos volar durante años o incluso siglos o, por el contrario, acariciar el copete de nuestro abuelo de cinco años. Pero comencemos en orden.
¡Detente un momento
El tiempo vuela de manera diferente en el espacio vacío del espacio y en la Tierra. Todo estudiante lo sabe. Cuanto más fuerte es la gravedad de un objeto, más lento fluye el tiempo en su vecindad. Esto se debe al hecho de que la gravedad distorsiona el "tejido" del espacio-tiempo de cuatro dimensiones. Por otro lado, Einstein demostró que cuanto mayor es la velocidad, mayor es la masa. Por tanto, para todos los objetos que se mueven a velocidades muy altas, el tiempo también se ralentiza. La velocidad de la ISS supera los 27 mil km / h. El cosmonauta ruso Sergei Krikalev, por ejemplo, pasó un total de 803 días, 9 horas y 39 minutos en órbita. Por lo tanto, vive en el tiempo, 1/50 de segundo completo por delante de nosotros.
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Máquina del tiempo
La teoría de la relatividad nos dice que se puede crear una máquina del tiempo que nos lleve al futuro. Entras, espera. Sal y descubre que han pasado siglos en la Tierra. Todavía no hay tecnologías para esto, pero la ciencia sabe que es posible.
Sin embargo, para ello tienes que acelerar a una velocidad cercana a la velocidad de la luz. ¿Es de extrañar que una máquina del tiempo no sea más que una nave espacial, porque, de acuerdo con la Teoría General de la Relatividad, el tiempo y el espacio están indisolublemente unidos (la cuestión de cómo, al acelerar a una velocidad tan frenética, mantener su cuerpo y la nave intactos?, aún no). Pero, ¿puede una persona que ha hecho ese viaje volver al pasado?
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Los primeros indicios de que las leyes de la física permiten a las personas viajar al pasado aparecieron en 1949, cuando el matemático Kurt Gödel encontró una nueva solución a las ecuaciones de Einstein y, de hecho, una nueva estructura del espacio-tiempo, que es bastante aceptable desde el punto de vista de la relatividad general. Sin embargo, según las ecuaciones de Gödel, el universo debería rotar como un todo y no expandirse con la aceleración, lo que, como resultó desde entonces, no corresponde a la realidad.
En los últimos años, los científicos han sugerido otras vías para posibles viajes en el tiempo: la curvatura del espacio-tiempo. Sin embargo, el análisis del fondo de microondas y otros datos muestran que el universo nunca se ha torcido lo suficiente como para hacer posible ese viaje. Sin embargo, también existe una solución.
¿Qué es el pasado?
Según la relatividad general, no existe una única medida universal de tiempo para todos los observadores, sino que, en determinadas circunstancias, ni siquiera los observadores necesitan ponerse de acuerdo sobre una secuencia única de ciertos eventos. Digamos que el tiempo en Alpha Centauri se mueve a la misma velocidad que en la Tierra (el planeta en el que viven los extraterrestres tiene la misma masa y se mueve a la misma velocidad). En 2014, se llevaron a cabo los Juegos Olímpicos de Sochi. Supongamos también que la apertura del Torneo de Ajedrez Interplanetario en Alpha Centauri tendrá lugar en 2015. ¿Qué evento sucedió antes?
Desde el punto de vista de los terrícolas, los Juegos Olímpicos. Desde el punto de vista del "Centauri" - un torneo. Después de todo, la luz de la Tierra a Alpha Centauri llevará cuatro años. Moviéndose más rápido que la luz, podría ir a los Juegos Olímpicos y volar al torneo, y luego regresar a la Tierra nuevamente … antes de los Juegos Olímpicos. Naturalmente, en teoría, si encuentra una manera de viajar más rápido que la velocidad de la luz.
Se sabe que moverse más rápido que la velocidad de la luz, según la teoría de la relatividad, es imposible. A medida que se acerca a la "barrera de luz", se requiere más y más energía para acelerar un objeto. En un momento dado, con el logro teórico de la velocidad de la luz, se necesitaría una cantidad infinita. Además, un cuerpo que alcance tal velocidad debe adquirir una masa infinita.
Agujeros de gusano
Aquí es donde es posible realizar una maniobra de rotonda. Se encuentra en el potencial de deformar el espacio-tiempo. Por ejemplo, para que se abriera un camino corto de los Juegos Olímpicos al torneo de ajedrez. No se moverá más rápido que la velocidad de la luz, pero viajará más rápido en el espacio.
En 1935, Albert Einstein y Nathan Rosen escribieron un artículo en el que argumentaban que la relatividad general permite la existencia de tales puentes espacio-temporales, arcos, "agujeros de gusano".
Puentes de Einstein-Rosen, los llamados "agujeros de gusano"
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Mantener la integridad de un agujero de gusano requiere una energía tremenda, y la teoría predice que no pueden durar lo suficiente como para que pase una nave espacial u otro objeto macroscópico. Tal puente puede "colapsar" y el barco desaparecerá en algún lugar de la singularidad.
Es cierto que los científicos admiten la idea de que una civilización técnicamente avanzada podría mantener ese agujero abierto durante el momento adecuado. Pero aún no está claro cómo se puede lograr esto.
Vale la pena decir aquí que toda materia a la que estamos acostumbrados tiene una densidad de energía positiva, lo que le da al espacio-tiempo una curvatura positiva que se asemeja a una esfera. Y para la deformación del espacio-tiempo, que nos permitiría viajar al pasado, necesitamos materia con curvatura negativa, es decir, con densidad de energía negativa. La mecánica cuántica, como sabéis, permite la existencia de tal densidad de energía negativa (siempre que esta "negatividad" se compense con "positividad" en otras áreas), y permite la posibilidad teórica de deformar el espacio-tiempo.
Esto no es fácil de imaginar. Para hacer esto, los astrofísicos a menudo usan el ejemplo de la colina. Si cavas un hoyo grande y arrojas tierra al borde del hoyo, terminas no solo con un hoyo, sino también con una colina. En este caso, la colina será una metáfora de esta energía positiva y el pozo será negativo.
Agujeros negros y más
Los científicos están sugiriendo con cautela que los agujeros negros pueden ser una especie de análogos de los agujeros de gusano. El punto es ese bo? La mayor parte del espacio-tiempo es casi plano. Está severamente deformado solo en los agujeros negros. El agujero negro distorsiona tanto el espacio-tiempo a su alrededor que forma una especie de "embudo", un "agujero" de forma cónica.
La gravedad en las inmediaciones del agujero negro es tan grande que el espacio-tiempo en él, de hecho, deja de existir o se distorsiona tanto que el tiempo prácticamente se detiene. Además, algunos agujeros negros giran a velocidades cercanas a la de la luz. Como resultado, el espacio-tiempo "se pliega" en el agujero, prácticamente en un "tubo". Quizás, habiendo penetrado en un agujero negro, podríamos atravesar su estrecho túnel y encontrarnos … ¿en el pasado, o, por ejemplo, en otro universo?
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El físico teórico más famoso de nuestro tiempo, Stephen Hawking, está seguro de que esto es imposible. Incluso si la nave espacial de alguna manera increíble (superando el efecto de la enorme gravedad ilesa) logra entrar en el centro mismo del agujero negro, terminará en una singularidad y simplemente dejará de existir.
Sin embargo, muchos otros científicos creen que una vez en un agujero negro, bajo ciertas condiciones, todavía se puede sobrevivir e incluso buscar formas de hacerlo. Por supuesto que parece excéntrico. Pero la historia de la ciencia conoce muchos ejemplos en los que esos excéntricos inventaron un avión o fueron a la luna.
El agujero negro en la constelación de Unicornio y su compañera B (e) -star visto por el artista
ESA
Richard Gott, profesor de astrofísica en la Universidad de Princeton, es un entusiasta de los viajes en el tiempo. Crea su proyecto teórico para una máquina del tiempo e incluso afirma haber encontrado una solución para viajar al pasado. Siguiendo a algunos astrofísicos, Gott cree que la máquina del tiempo natural es el centro de un agujero negro que gira rápidamente. Pero también comprende lo poco fiable que puede ser ese "transporte".
Sin embargo, Gott encontró un análogo potencial menos peligroso del centro de un agujero negro, un fenómeno llamado cuerdas cósmicas. Las cuerdas cósmicas son pliegues de espacio-tiempo hipotéticamente existentes, finos hilos de energía que quedaron del Big Bang. Su ancho es menor que el del núcleo atómico, pero tienen una densidad fenomenal. Una cuerda de este tipo, de solo 1 m de largo, tendría más gravedad que toda la Tierra y crearía una curvatura tremenda. Gott descubrió que la interacción de cuerdas de tan rápido movimiento podría conducir a una máquina del tiempo natural.
Los cálculos de Gott aún no han sido confirmados por las observaciones, pero el científico está tratando de probar que existen estas cadenas. Sin embargo, incluso él dice que es casi imposible encontrar dos cadenas de este tipo que pasen una frente a la otra. Por tanto, Gott llama la atención sobre otra estructura teórica, los anillos cósmicos que podrían formar cuerdas cerradas. A pesar de la falta de evidencia de su existencia, no hay errores directos en la teoría de Gott. Además de que dentro de ese "anillo" habrá … un agujero negro de nuevo. Y, en general, para controlar un sistema con una gravedad tan grandiosa, se necesitarían los recursos energéticos de galaxias enteras.
Galaxy M83. Un agujero negro encontrado en la galaxia M 83 ha pasado por alto el límite de brillo teórico, refutando el hecho de que el límite de Eddington es una ley fundamental de la naturaleza.
NASA
No puedes quedarte atrás en el pasado
Pero, ¿permite la teoría cuántica viajar en el tiempo en nuestra escala macroscópica? Stephen Hawking dice que sí, a primera vista. Esto se evidencia en las integrales de Feynman sobre trayectorias (la esencia de las integrales de Feynman es que reemplazan la definición de una trayectoria única y única posible de cualquier partícula elemental por la suma total de un conjunto infinito de trayectorias posibles de su movimiento). Después de todo, cubren todos los escenarios posibles y, por lo tanto, permiten la existencia de tal distorsión del espacio-tiempo, que es necesaria para viajar al pasado. Por tanto, es imposible decir que tales viajes sean imposibles en principio.
Partículas pesadas que se aceleran en colisionadores en el Centro Europeo de Investigación Nuclear (CERN) o en el Laboratorio Nacional. Fermi en Estados Unidos alcanza velocidades iguales al 99,99% de la velocidad de la luz. Sin embargo, por mucho que aumente la potencia de la instalación, no será posible superar la barrera de luz.
¡Hola, invitados del futuro
Pero si es así, ¿por qué aún no nos han visitado huéspedes del futuro? El punto de vista popular es que la civilización del futuro está tan "avanzada" que considera inapropiado revelar el secreto del viaje en el tiempo a seres tan irracionales como nosotros. ¿Qué pasa si un contemporáneo entusiasta quiere retroceder en el tiempo y revelar a los nazis el secreto de la bomba atómica? …
Una historia tan diferente
Puede resultar que la historia sea una cadena de eventos estrictamente fija, por lo que incluso si regresa al pasado, estará condenado a hacer lo mismo que hizo antes. De lo contrario, volviendo a su futuro, incluso puede encontrar que usted … simplemente no existe, o sus seres queridos no existen, o no hay país en el que viva, etc. Un drama similar está bien descrito en la famosa historia de ciencia ficción de Ray Bradbury "And Thunder Rocked", cuyo protagonista, en un viaje al pasado, aplastó accidentalmente una mariposa y, al regresar, descubrió que sus seres queridos escribían en otro idioma y en el poder en lugar del presidente. un liberal es un dictador. En ciencias naturales, este término se llama efecto mariposa:un pequeño impacto en un sistema caótico puede tener consecuencias grandes e impredecibles en otros lugares y en un momento diferente.
Otra posible forma de resolver las paradojas del viaje en el tiempo puede describirse como la hipótesis de la historia alternativa. Cuando los viajeros en el tiempo regresan al pasado, se encuentran en historias alternativas que son diferentes de la que conocen. Muchos científicos hoy están hablando de la posible existencia de un Multiverso, que puede incluir todas estas - y un número infinito de otras - variantes del pasado, ramificándose en un número infinito de mundos …
A primera vista, esta hipótesis se parece a las ecuaciones de la mecánica cuántica de Feynman. Pero también existe una contradicción insoluble entre ellos. En las integrales de Feynman, cada trayectoria incluye completamente el espacio-tiempo y todo lo que hay en él. Y, como descubrimos, dentro del marco de tal vista, un cohete podría viajar a través del espacio-tiempo curvo incluso hacia el pasado. Pero el propio cohete habría permanecido en el mismo espacio-tiempo "propio" y, por tanto, en la misma historia. Por tanto, las integrales de Feynman, más bien, hablan a favor de la hipótesis de un pasado fijo.
La ciencia moderna duda de la posibilidad de viajar al pasado. Pero aún así, no te recomendamos que discutas con alguien sobre este tema: ¿y si ese alguien está discutiendo, conociendo el futuro de antemano? …
Olga Fadeeva
