Пишем и рассуждаем о физических явлениях
Lastor Inten
Участник
Баланс:289
 
Сообщения: 22
Регистрация: 24.10.2019

Можно ли создать машину времени

Lastor Inten » 04.02.2020 22:01

+
11
-
Возможно ли, что сейчас, в 2020-м году, какой-то учёный возьмет и построит в своей лаборатории машину времени? В теоретической физике данный вопрос обсуждается уже несколько десятилетий, но пора раз и навсегда положить конец этим рассуждениям, расставив все точки над "i".

Изображение

С точки зрения современной физики, отнюдь не очевидно, что создать такую машину нельзя. Причина кроется в общей теории относительности. Материя способна искривлять пространство и время. Например, у поверхности Земли время примерно на одну миллиардную идёт медленнее, чем в космосе. Одна миллиардная — мелочь; иными словами, у Земли довольно слабое гравитационное поле. Однако эти поля бывают и сильными — например, в окрестностях нейтронных звёзд и других очень массивных объектов. А вот пример из разряда самых экстремальных: чёрные дыры. Их гравитационные поля настолько сильны, что даже свет не может вырваться, когда он, оказавшись слишком близко, попадает за горизонт событий, рубеж невозврата.

Может ли действительно сильное гравитационное поле настолько искривить время, что вы, летя в космическом корабле прямо вперёд, в конечном итоге встретите прошлую версию себя? Физики называют такую ситуацию замкнутой времениподобной кривой (ЗВК). «Кривая» — это траектория в пространстве-времени. Слово «времениподобная» означает, что данная кривая создаётся движением со скоростью, не превышающей скорость света, так что для физического объекта (например, космического корабля) существует принципиальная возможность не отставать. Ну, а «замкнутая» просто-напросто означает, что в один прекрасный момент кривая встретила саму себя, но в прошлом.

Согласно одной из возможных стратегий создания машины времени, следует начинать с поиска или строительства проходимой «червоточины». Червоточина (т.е. «портал») — это туннель сквозь пространство, соединяющий два региона, находящихся на очень большом расстоянии друг от друга. У неё два конца (их можно представлять себе в виде сфер), которые связаны друг с другом узкой трубкой, называемой «горлом». Червоточина «проходима», — а в научной фантастике почти никогда не бывает по-другому, — если сквозь неё может пролететь космический корабль.

В рамках общей теории относительности не составляет большого труда построить математические модели червоточин. И в самом деле: если взять уравнения, которые описывают гравитационное поле в окрестностях вечной и неизменной чёрной дыры, и экстраполировать эти расчёты внутрь дыры, за горизонт событий, то окажется, что чёрная дыра представляет собой ворота в другую вселенную. Но вот загвоздка: как удержать эти ворота открытыми до тех пор, пока через них пролетает корабль? В случае обычной чёрной дыры горло червоточины разрушается так быстро, что вместо пролёта в другой мир можно лишь достичь сингулярности в середине дыры и там сгинуть.

Пусть, однако, эта проблема решена и нам известно, как построить проходимую червоточину между двумя регионами нашей вселенной. Затем нам удалось сделать так, чтобы два конца червоточины находились поблизости. Пусть один конец будет на Земле, а другой — на орбите. Используя червоточину, астронавты будут добираться до космической станции, проводить там рабочий день и к ужину возвращаться домой. Вспомним, что время на Земле идёт медленнее, чем на орбите. Значит, один конец червоточины перемещается во времени быстрее, чем другой. Эта временна́я разница будет накапливаться. Астронавты начнут замечать, что кое-кто из них, используя червоточину, прибывает на космическую станцию чуть-чуть раньше, чем убывает с Земли. Примерно через год после ввода червоточины в эксплуатацию возникнет замкнутая времениподобная кривая. И в конце концов наступит день, когда какой-нибудь астронавт, воспользовавшись червоточиной, сумеет отправить с орбиты радиосигнал более ранней версии себя! Этот астронавт пройдёт через земной конец червоточины в 9:00 и прибудет на космическую станцию в 8:59. Затем он пошлёт себе на Землю радиосообщение о том, что в этот день можно не выходить на работу. При этом возникнет проблемная ситуация в духе парадокса дедушки.

К счастью для всех дедушек, в общей теории относительности есть теорема, согласно которой червоточина может быть проходимой только в том случае, если её держать открытой с помощью отрицательной энергии. Чтобы понять почему, представьте, что вы отправили пучок света, состоящий из летящих под разными углами фотонов, в один из концов червоточины. Свет изначально сжимается; лучи сближаются. Однако, вылетев с другого конца, они расходятся, распространяются вширь. Дело в том, что гравитационные поля червоточины вынуждают лучи света расфокусироваться, или отклониться друг от друга. Но нормальное вещество (с положительной энергией и притягивающей гравитацией) всегда заставляет свет фокусироваться. Чтобы удерживать червоточину от распада, вам понадобится некое вещество с отрицательной энергией и отрицательной гравитацией. Оно было бы весьма странным, так как у нормальных объектов всегда положительная масса и, следовательно, (в силу того, что E = mc²) положительная энергия.

Согласно одной из теорем, если у вас есть пространство-время, в котором изначально не было никаких машин времени, то вы никогда не сможете их построить, не имея отрицательной энергии. Так что на интересующий нас вопрос, похоже, найден ответ. Пока все объекты в природе имеют положительную энергию, машины времени невозможны. Вот только есть небольшая закавыка: посылка не является истинной.

Помимо общей теории относительности, современная наука имеет ещё одну теорию вселенной — квантовую механику. И оказывается, что, исследуя квантово-механические свойства, скажем, электромагнитного поля, можно получить отрицательную энергию. Классическим примером является эффект Казимира, экспериментально зафиксированный и измеренный в лабораторных условиях. Если взять две проводящие пластины и поместить их очень близко друг к другу, они будут воздействовать на вакуум между ними таким образом, что возникнет отрицательная плотность энергии. Конечно, отрицательная энергия в зазоре между пластинами намного меньше, чем плотность положительной энергии в пластинах. Но фактическое наличие какой бы то ни было отрицательной энергии делает недействительными все теоремы, в которых предполагается, что энергия везде положительна.

Но сохраняет ли силу даже в квантовых ситуациях некий принцип замещения? В своём исследовании я предположил, что такой принцип есть. Он связан со вторым законом термодинамики, согласно которому, как вы, должно быть, помните, нельзя построить вечный двигатель; в природе есть необратимые процессы. Если данный вопрос требуется рассмотреть технически, физики вычисляют функцию, называемую энтропией. Её используют, чтобы измерить хаотичность вселенной в данный момент времени. Второй закон гласит, что с течением времени энтропия всегда возрастает.

Даже чёрная дыра подчиняется той или иной версии второго закона. Её энтропия, оказывается, пропорциональна площади её горизонта событий. Другими словами, эта площадь и энтропия любой внешней по отношению к чёрной дыре материи со временем всегда увеличиваются. Данная формулировка второго закона называется обобщённым вторым законом (Generalized Second Law, GSL). Математически доказано, что GSL работает в широком диапазоне разнообразных обстоятельств.

Но следует отметить важный момент: говоря о термодинамике горизонтов, вы вовсе не обязаны иметь дело с чёрной дырой. Тот же самый принцип можно применять к любому наблюдателю. Если некоторые области никогда не попадают в поле зрения данного наблюдателя, они пребывают за пределами его личного горизонта. Чёрная дыра не нужна. Например, если старт космического корабля, в котором вы взлетели, окажется достаточно мощным, некоторые лучи света никогда не смогут вас настигнуть. Они будут за вашим личным горизонтом. Этот тип горизонта называется горизонтом Риндлера (Rindler).

Подобное имеет место в космологии. С течением времени Вселенная расширяется всё быстрее. Следовательно, если какая-то другая галактика находится очень далеко от нашей, то, сколько бы мы ни ждали, она никогда не окажется в поле нашего зрения. Это называют космологическим горизонтом, или горизонтом де Ситтера. Каждое мгновение нашей жизни уносит нас за горизонт, наблюдаемый инопланетянами на какой-нибудь далёкой планете!

Но вот что удивительно: все эти типы горизонтов, как и чёрные дыры, подчиняются второму закону термодинамики. И неважно, как определяется горизонт — субъективно или объективно. Во всех случаях можно не сомневаться, что площадь горизонта и энтропия всего, что способен видеть наблюдатель, с течением времени увеличиваются. Обобщённый второй закон остаётся действующим.

И этого достаточно, чтобы было невозможно создавать машины времени. Пусть вам удалось получить пространство-время с ЗВК. Замкнутая времениподобная кривая сама по себе имеет горизонт. Чтобы понять почему, вообразите то, что вы могли бы наблюдать во время движения по ЗВК. Пристегнувшись к своему креслу в космическом корабле, вы влетаете в червоточину и, пройдя через неё, возвращаетесь к исходным месту и времени. Вы снова пускаетесь в путь, и так продолжается бесконечно.

Теперь предположим, что с далёкой планеты некая контора — скажем, Межгалактическое рекламное агентство (МРА) — пытается послать вам радиосообщение. Чтобы добраться до вас, это послание снова и снова идёт от одного момента времени к другому, более позднему (как это обычно и происходит). Чем дальше от вас планета, с которой послано сообщение, тем позже вы сможете его получить. Ну, а вы снова и снова переживаете одни и те же моменты времени. Так что, если сообщение было послано из очень далёкого места, вы никогда не узнаете, о чём сообщило вам МРА. Значит, есть горизонт, отделяющий места, с которыми вы можете связаться во времени, от мест, с которыми такая связь невозможна.

Посмотрите на картинку в самом верху статьи. На ней изображена пространственно-временная диаграмма вселенной, содержащей ЗВК. Свет распространяется под углом 45 градусов. Представьте, что две синие щели — это два конца проходимой червоточины, а красная линия — это ЗВК. Волнистая линия — ваше пространственно-временное путешествие к входу в червоточину, пунктирная линия — ваш проход через червоточину с возвращением в исходное местоположение. Чёрный конус представляет горизонт, отделяющий пункты, из которых можно отправлять сигналы в ЗВК, от пунктов, из которых делать этого нельзя. Более ранний зелёный сигнал способен достичь ЗВК, а более поздний — нет. В ранние времена горизонт имеет большую и уменьшающуюся площадь.
Такой горизонт (который представляет собой всего лишь границу того, что можно наблюдать при движении по ЗВК) возникает раньше, чем успевает сформироваться ЗВК. В очень ранние времена он представлял бы собой гигантскую сферу, сжимающуюся со скоростью света. А раз уменьшается горизонт, уменьшается и его энтропия. Чтобы работал GSL, энтропия какой-то другой материальной системы должна расти. Проблема в том, что тотальное уменьшение энтропии актуально бесконечно и ничто не может его компенсировать. Поэтому машины времени не в ладах с GSL.

GSL запрещает машины времени. Этот закон запрещает и многое другое. Не может быть проходимых червоточин (даже таких, которые не являются машинами времени), ибо движение через червоточину предполагает наличие горизонтов с уменьшающейся площадью. По той же причине нельзя создать варп-двигатель (warp drive). Мне очень жаль, что для мечтателей, которых вдохновляют фантастические истории, это — как холодный душ, но, похоже, реальный мир устроен иначе, чем мир научной фантастики.

Арон Уолл, физик, Калифорнийский университет
https://blogs.scientificamerican.com/cr ... odynamics/
Поделиться:

Теги:

Аватара пользователя
Kamka
Участник
Баланс:30
 
Сообщения: 3
Регистрация: 13.01.2020

Re: Можно ли создать машину времени

Kamka » 06.02.2020 11:36

+
0
-
Буквально на днях я читала интервью с Геннадием Аксеновым. Это научный сотрудник одного из институтов в составе Академии наук, давно исследующий природу времени. Так вот он однозначно заявил, что путешествия во времени, по сути, невозможны. Конечно, другие специалисты говорят, что перемещения на доли секунд вполне вероятны. Однако давайте задумаемся. Разве перемещения на доли секунд или даже на целую минуту можно назвать полноценным путешествием во времени? На мой взгляд, нет. Ведь человек обычно не замечает изменений в рамках доли секунды. Это абсолютно ничтожная частица времени. Люди хотят примерно того, что происходит в трилогии "Назад в будущее" и других фантастических фильмах. И все понимают, что как раз такое невозможно на все сто.

Zeta
Участник
Баланс:35
 
Сообщения: 13
Регистрация: 10.02.2020

Re: Можно ли создать машину времени

Zeta » 10.02.2020 18:03

+
0
-
Для того, что бы путишествовать во времени, для начала нужно понимание того, а что же это такое "время"? На текущий момент такого общепринятого понимания нет, равно как и единого определения времени - все официально существующие определения являются субъективными, построенные на личном его восприятии. Как следствие этого - отсутствие единой математической модели времени - каждый определяет его так, как считает нужным для решения своих задач.

Аватара пользователя
Director
Эксперт
Баланс:6285
 
Сообщения: 417
Регистрация: 20.06.2018

Re: Можно ли создать машину времени

Director » 18.02.2020 14:16

+
1
-
MarGree писал(а):
17.02.2020 14:41
Институт «Бессмертие жизни» - портал в грядущий мир - давайте думать вместе:
нужно ли вводить правила поведения на нашем форуме и если «да», то какие;
предлагайте интернет-пути популяризации форума ...
Благодарю коллегу MarGree за исключительно серьезный и правильный подход к делу!

Администрация Института переносит эту ветку в специально-созданный подраздел "Понятия" - "Предложения", которая предназначена для совместной работе по выработки Понятий (ясного и правильного понимания).

Понятия раскрываются как Слово - Термин, и его определение.

Термины, утвержденные Институтом, заносятся в Словарь - как обязательные к однозначному пониманию.

Переходим в новую тему (ссылка), а здесь остается продолжение обсуждения Машины времени.

Аватара пользователя
Тылсымчы
Участник
Баланс:222
 
Сообщения: 21
Регистрация: 23.09.2019

Re: Можно ли создать машину времени

Тылсымчы » 22.03.2020 12:31

+
0
-
Скажу сразу, что создать машину времени невозможно. Невозможно создать потому, что невозможно перемещаться во времени. Перемещаться можно только в пространстве. А время направлено, движется, течет только в одну сторону – в будущее. Его ни остановить, ни повернуть вспять нельзя. Если время прошло, то прошло, увы, невозвратно. Поэтому не тратьте время своей жизни на пустяки. И не ждите чуда в виде машины времени.
Мир вокруг нас, материя постоянно находится в движении, постоянно изменяется. И если мы вернемся в ту точку пространства, в которой мы были, например, вчера, то эта точка будет уже другой. И мы будем другими. Примем за точку пространства наше жилье, квартиру. Утром мы покидаем квартиру-точку, уходя на работу. Вечером возвращаемся в квартиру. А вечером и квартира уже немного другая, и мы немного другие. Думаю, это очевидно и не требует доказательств.
Материя способна искривлять пространство и время. Например, у поверхности Земли время примерно на одну миллиардную идёт медленнее, чем в космосе.
Можно представить себе искривленное пространство. Но как представить искривленное время? Время нельзя искривить. Время можно только замедлить или ускорить. Как мы определяем течение времени? Течение времени мы определяем по изменениям в окружающем нас мире-пространстве. День сменяется ночью: день и ночь – сутки прочь. Сменяются времена года – проходит год. Можем понаблюдать за песочными часами, чтобы увидеть течение времени и изменение материи. Если мы положим песочные часы набок, то мы не сможем видеть какие-то изменения, хотя они будут. Это будут микроскопические изменения, но они будут. А если часы поставить вертикально, то изменения наглядны.
У поверхности Земли время идет медленнее, чем в космосе? Это значит, говорю я, что физические и химические процессы на Земле идут медленнее. На более массивной планете песок в песочных часах из верхней полости вытечет быстрее, чем это произойдет на Земле. Значит, на этой планете время течет быстрее. Логично? Или нет? Думаю, что логично.
у Земли довольно слабое гравитационное поле. Однако эти поля бывают и сильными — например, в окрестностях нейтронных звёзд и других очень массивных объектов.
Вот-вот, там и время будет течь быстрее.
Может ли действительно сильное гравитационное поле настолько искривить время, что вы, летя в космическом корабле прямо вперёд, в конечном итоге встретите прошлую версию себя?
Нет, такое невозможно. Искривить пространство можно, но искривить время нельзя. Мы каждый год возвращаемся в день своего рождения. И отмечаем его. Но каждый раз в этот день – мы другая версия нас. Другая версия, потому что в нашем организме произошли необратимые процессы. Себя прошлого мы в этот день не встретим – в зеркале будет немного другой человек.
Теории и модели строить можно, конечно, разные. Но перемещаться во времени нельзя. Перемещаться можно только, повторяю, в пространстве. На этом заканчиваю. Жду ваших мнений и возражений. Готов поспорить.

Аватара пользователя
Леонид Антонов
Участник
Баланс:17
 
Сообщения: 4
Регистрация: 23.03.2020

Re: Можно ли создать машину времени

Леонид Антонов » 23.03.2020 14:10

+
-3
-
Путешествия во времени возможны, особенно путешествия в будущее. Об этом свидетельствует теория относительности А. Эйнштейна. Это известно даже со школьного курса физики. Но для таких путешествий надо создать устройство (можно даже автомобиль или велосипед), которое будет двигаться с большими скоростями, близкими к скорости света (с≈3*108 м/с). Так, например, если достичь скорости равной 99,999% от скорости света, то можно за один год переместиться в будущее на 223 земных года. На современном этапе развития - это неоспоримый факт. Таким образом можно путешествовать только в будущее.

Сейчас усилия многих ученых сконцентрированы на доказательстве того, что существуют скорости больше скорости света. Время от времени появляются научные публикации, что экспериментально удалось достичь такой скорости, но пока это достоверно неизвестно, результаты опровергаются или в них обнаруживаются ошибки. Скорость больше скорости света даст возможность путешествовать в прошлое.
Но главная проблема состоит в том, чтобы создать устройство, которое будет перемещать человека с скоростью, близкой к скорости света. Элементарные частицы удается разгонять к таким скоростям.

Зеркало также является в некоторой степени машиной времени, поскольку мы себя в нем видим в прошлом на несколько наносекунд. Это также связано с конечной скоростью распространения света. В зеркале мы всегда немного моложе чем в реальности.

Более чем уверен, что путешествия во времени станут реальностью, только когда это будет - совсем неизвестно.
На пути к истине.

Аватара пользователя
Тылсымчы
Участник
Баланс:222
 
Сообщения: 21
Регистрация: 23.09.2019

Re: Можно ли создать машину времени

Тылсымчы » 24.03.2020 14:13

+
5
-
Зеркало также является в некоторой степени машиной времени, поскольку мы себя в нем видим в прошлом на несколько наносекунд. Это также связано с конечной скоростью распространения света. В зеркале мы всегда немного моложе чем в реальности.
А если мы посмотрим свои старые фотографии, то увидим себя моложе на несколько лет. Вот это машина времени! А далекие звезды мы видим потому, что свет от них дошел до нас через миллионы лет. Это тоже машина времени?
Более чем уверен, что путешествия во времени станут реальностью, только когда это будет - совсем неизвестно.
Известно. Этого никогда не будет. Но верить в это, конечно, можно. От такой веры никакого вреда нет. Но и пользы тоже нет.

MarGree
Участник
Баланс:922
 
Сообщения: 141
Регистрация: 09.12.2019

Re: Можно ли создать машину времени

MarGree » 05.04.2020 14:38

+
0
-
Автор заглавной статьи объясняет необратимость времени незыблемостью второго закона термодинамики. Статья занимательная, но доказательство на примере функционирования гипотетических проколов пространства, не столь очевидно для людей далеких от теоретической физики.
Похоже, что оно не убеждает и самих физиков. Иначе, с чего бы до сих пор не прекращались исследования возможности обратного течения времени?

Причина сомнений объяснима: в формулах общей теории относительности, механики классической и квантовой, термодинамики и прочих физических законов - не играет роли с каким знаком в них указано время: «+» или «-». Это называется Т-симметрия.
Именно на этом факте строит свою концепцию обратимости времени и, следовательно, возможности создания машины времени один из предыдущих докладчиков нашего форума Леонид Антонов:
«Путешествия во времени возможны, особенно путешествия в будущее. Об этом свидетельствует теория относительности А. Эйнштейна. Это известно даже со школьного курса физики».

Но то – формулы. А вот группа физиков из Лейденского университета (Нидерланды) предположила, что в реальных условиях возможны нюансы. Ученые проверяли обратимость времени методом математического моделирования динамической звездной системы из трех тел. В мартовском номере журнала «Sciencealert» сделан пресс-релиз по результатам исследований.

В качестве объекта исследования была принята звездная система из трёх чёрных дыр, вращающихся относительно общего центра. Вначале запускали продвижение объектов навстречу друг другу. Затем возвращали объекты в исходное положение.

Отмечено, что возвращения тел строго в начальное положение не происходит. Этот эффект объясняется гравитационным взаимодействием черных дыр. Искажение возвратных орбит черных дыр относительно первоначального движения имело малую величину, не более планковской длины. Но даже такая малая нестабильность процесса доказывает, что на движение космических объектов не распространяется принцип T-симметрии. И еще надо понимать, что в звездных масштабах даже малые погрешности орбит звездных тел имеют свойство накапливаться до астрономических величин.

Выводы исследователей: время невозможно повернуть назад. Математическое моделирование показало, что в феномене необратимости времени человечество имеет дело с одним из фундаментальных природных законов.


Примечание

Sciencealert, 25 марта, 2020 – «Физики считают, что три орбитальные черные дыры нарушают симметрию обращения времени» -
https://www.sciencealert.com/three-blac ... ds-in-time

Ответить
   ПОМОЩЬ по форуму!