21 октября, день, когда персонажи "Назад в будущее" прибыли в 2015 год, породил целую серию вопросов. Не запрещают ли известные физические законы перемещения во времени, и если нет, то какими бы могли быть путешествия в будущее?

Путешествие в будущее разрешается физическими законами

Как мы знаем, Марти Макфлай и Док Браун по сюжету кинотрилогии переместились из 1985-го в 2015 год буквально в мгновение ока, причем почти не перемещаясь для этого в пространстве. Современная физика не знает о таких возможностях – но она определенно утверждает, что если мы поместим человека в космический корабль и начнем разгонять его до скорости, близкой к световой, то он начнет путешествовать в будущее быстрее общего потока времени.

Однако, чтобы попасть из 85-го на тридцать лет вперед, придется переместиться и в пространстве – примерно на 15 световых лет от Земли и обратно. За это время на нашей планете пройдет ровно 30 лет, зато для космонавтов на борту гипотетического корабля из-за релятивистского (относительного) замедления времени путешествие продлится примерно год.

Конечно, этот далеко не мгновенный процесс может идти чуть быстрее. Если поднять ускорение разгона такого космического корабля с 9,8 м/с² до, скажем, 20 м/с², можно закончить путешествие на 30 лет в будущее за считанные дни. Однако этот метод вряд ли можно считать реалистичным: подобное ускорение будет означать, что все космонавты внутри корабля будут испытывать перегрузку в 2g, что вдвое больше земной силы тяжести.

К тому же теоретически прорабатываемые на сегодня методы достижения околосветовых скоростей – солнечный и лазерный паруса, разгоняющие космические корабли давлением солнечного света или мощного лазера, – пока не позволяют добиться ускорения даже в 9,8 м/с². Впрочем, не исключено, что в будущем ситуация с доступной мощностью лазеров может существенно измениться.

Возвращение в прошлое: отсутствие определенности

Вернуться снова в 1985 год Макфлаю будет значительно сложнее, чем попасть в 2015 год. Хотя теория относительности полагает, что при перемещении быстрее скорости света путешествие в прошлое происходит, по сути, автоматически, пока не ясно, как практически можно осуществить такое перемещение. Простой разгон до световой скорости требует, согласно ОТО, бесконечного количества энергии. Поэтому в 1994 году мексиканский физик Мигель Алькубьерре предложил другой способ сверхсветового перемещения – пузырь Алькубьерре.

Смысл его гипотетического корабля в том, что он не движется, а стоит на месте. Однако благодаря материи с отрицательной энергией может искажать пространство, сжимая его перед собой и растягивая за собой. В этом сценарии перемещения без движения не требуется ускорять сам пузырь. Современная квантовая физика знает, что при квантовых флуктуациях в вакууме постоянно рождается и аннигилирует множество пар виртуальных частиц. Квантовыми  флуктуациями называют  возникновения и аннигиляцию виртуальных частиц в пустоте.  В каждой из этих пар одна частица всегда имеет положительную энергию, а другая – отрицательную. Известны методы, позволяющие удерживать виртуальные частицы от аннигиляции (взаимоуничтожения при столкновении), что уже позволило измерить отрицательную энергию ничтожных масштабов в лаборатории. Понятно, что от таких лабораторных результатов до создания полноценного пузыря Алькубьерре (ему нужен диаметр в 200 метров) лежит дистанция огромного масштаба. Так что в обозримом будущем технические возможности человечества не позволят реализовать сверхсветовое перемещение.

И тем не менее с теоретической точки зрения пузырь никак не противоречит известной физике. При этом любое путешествие на нем де-факто станет путешествием во времени. Согласно уравнениям Эйнштейна, если мы отправимся с Земли на альфу Центавра, такой пузырь прибудет туда быстрее, чем одновременно выпущенный туда луч света. Поэтому он окажется там не в 2015, а в 2011 году по земному летосчислению и сможет увидеть оттуда лишь тот солнечный свет, что наша звезда испустила в 2007 году. Отправившись обратно в Солнечную систему быстрее света, пузырь достигнет ее такой, какой видел от альфы Центавра. Таким образом, космонавты в пузыре после такого полета достигли бы Земли в 2007 году.

Можно было бы предположить, что пузырь никогда не будет построен. Ведь, если бы такие объекты были созданы в будущем, они прибывали бы в прошлое и мы так или иначе столкнулись бы с ними. Тем не менее на практике космонавты будущего вряд ли захотят лететь в далекое прошлое. Поэтому они могут проделать обратный путь к Земле на досветовой скорости, избегая путешествий в прошлое и попадая примерно в тот же момент времени, из которого они отправлялись в свой полет.

Почему Док и Макфлай вынуждены скрывать машину времени

Наконец, даже если бы космонавты будущего захотели сделать такой скачок во времени, мы бы вряд ли об этом узнали. Согласно выдвинутой в 1970-х годах гипотезе астрофизика Игоря Дмитриевича Новикова, любое путешествие в прошлое должно придерживаться принципа самосогласованности. Иными словами, такое путешествие во времени, в ходе которого кто-то убивает своего дедушку и тем самым нарушает согласованность времен, является физически невозможным – так же, как физически невозможно взлететь без летательного аппарата. Между тем прибытие путешественника из будущего, освещенное современной прессой, привело бы к целой серии событий, противоречащих концепции самосогласованности.

Все значимые государства планеты начали бы экстренно пытаться создать собственные средства путешествия во времени, справедливо полагая, что те вооруженные силы, которые получат их первыми, станут сильнее любой другой армии мира. Случится что-то вроде ядерной гонки, в ходе которой история человечества существенно изменится. Соответственно, изобретатель машины времени из будущего либо не родится (его родители не встретятся из-за изменений истории), либо будет демотивирован, поскольку он будет знать, что кто-то в будущем уже изобрел машину времени, но у него не будет оснований полагать, что это сделал именно он. Поэтому любой путешественник во времени постарается замаскировать свое появление в прошлом, чтобы не менять историю и тем самым не создавать шанса на то, что его родители никогда не встретятся.

Принцип Новикова легко проиллюстрировать на примере поведения того же Марти Макфлая. Обнаружив, что его появление в 1955 году ведет к проблемам в отношениях его будущих родителей, он тут же предпринимает все возможные шаги, чтобы наладить их.

Подведем итоги: современная физика пока безусловно уверена лишь в возможности путешествий в будущее, хотя и допускает, что в определенных сценариях (пузырь Алькубьерре) гипотетически возможны и путешествия в прошлое. В то же время они вряд ли будут хотя бы близко такими легкими, как показано в "Назад в будущее". Однако, как и в упомянутом фильме, путешественники будут прилагать все возможные усилия к тому, чтобы жители прошлого ничего не узнали о прибытии к ним "машины времени".

Интимный Surprise Box

"С3 Комплекс"