科学

时间旅行成为可能

正如我们所知,现代宇航员已经在这样做了。然而,他们只能在未来走这么远。有那么一瞬间。但谁知道呢——也许有一天我们能够在未来几年甚至几个世纪里飞行,或者,或者,让我们5岁的祖父的额发停下来?让我们从头开始。时间旅行

停止当下!

宇宙中空无一物的时间和地球上的时间过得不一样。每个学生都知道。任何物体的引力越强,它附近的时间过得越快。这是由于引力扭曲了四维时空。另一方面,爱因斯坦表明,速率越高-权重越大。因此,他活在时间里,只比我们早1/50秒。

时间机器

相对论告诉我们,带我们去未来的时间机器,是可以创造的。你进入其中,等待。来吧,你会发现世界已经过了世纪。这方面的技术还没有,但科学是已知的——这是可能的。

然而,它必须加速到接近光速的速度。时间机器只不过是一艘宇宙飞船,这有什么好奇怪的,因为根据广义相对论,空间和时间是密不可分的(问题是如何以如此惊人的速度分散,以保持你的身体和飞船本身的完整,而这是没有必要的)。但是一个人是否能够,进行这样一次回到过去的旅程呢?

物理学定律允许人们在过去旅行这一事实的第一个暗示出现在1949年,当时数学家库尔特Gödel发现了爱因斯坦方程的一个新解,实际上——一个新的时空结构,从广义相对论的观点来看是完全可以接受的。然而,根据Gödel的方程,宇宙必须作为一个整体旋转,而不是随着加速度膨胀——从那时起,事实证明,这是不正确的。

近年来,科学家们提出了其他可能的时间旅行方式——时空曲率。然而,对微波背景和其他数据的分析表明,宇宙从未如此扭曲,以至于这样的旅行成为可能。然而,有一个变通办法。

什么是过去?

根据广义相对论,不仅对所有的观察者都有某种相同的普遍的时间度量,而且在某些情况下,甚至没有必要对某些事件的单一序列达成一致。假设阿尔法半人马的移动速度与地球和地球上的外星人质量相同,移动速度相同)。2014年,他在索契举办了奥运会。再假设2015年,将在半人马座阿尔法星上举行星际象棋比赛。早些时候发生了哪些事件?

从地球人的角度来看——奥运会。毕竟,从地球到半人马座阿尔法星需要4年的时间。如果你的速度超过光速,你就可以参加奥运会并飞往比赛现场,然后在奥运会之前再次返回地球。当然,在理论上,如果我们找到一种比光更快的方法。

比光还快的运动,根据相对论是不可能的。当我们接近光势垒时,分解物体需要越来越多的能量。在某一点上——光速的理论成就——这将需要无限的量。此外,达到这个速度的物体,其质量必须是无限大的。

虫洞

这是当时可能的解决办法。它存在于扭曲时空的潜力。例如,这为奥运会和国际象棋锦标赛开辟了一条很短的道路。你移动的速度不会超过光速,但在太空中移动得更快。

1935年,阿尔伯特·爱因斯坦和内森·罗森写了一篇论文,他认为广义相对论允许时空桥梁的存在——虫洞。

保持虫洞的完整性需要大量的能量,该理论预测,虫洞无法存活足够长的时间,让宇宙飞船穿过虫洞。这座桥可能会坍塌,而飞船将迷失在奇点的某个地方。

然而,科学家们承认,技术先进的文明可以在这样一个开放的洞和合适的时间。但如何实现这一目标,这个问题相当模糊。

值得一提的是,我们所习惯的所有物质都具有正能量密度,这使得时空具有类似球体的正曲率。对于时空变形,这将允许我们回到过去,我们需要具有负曲率的物质——即具有负能量密度。量子力学,如我们所知,负能量密度的存在允许(在这种负能量被其他区域的正能量抵消的条件下),并允许时空翘曲的理论可能性。

现在不容易。为了做到这一点,天体物理学家经常引用山的例子。如果你挖一个大洞,把土从坑里扔到坑边,最后,你得到的不仅是坑,还有山。在这种情况下,山和是一种正能量和消极的隐喻。

黑洞不仅仅是

科学家们谨慎地提出,最初的类似虫洞可能是一个黑洞。事实上,大部分时空几乎是平坦的。它只有在黑洞中才会强烈变形。黑洞扭曲了自身周围的时空,形成了一种漏斗状、圆锥形的洞。

黑洞附近的引力是如此巨大,以至于时空基本上停止存在,或者被扭曲到几乎停止。此外,一些黑洞以光速旋转。结果,时空几乎卷起在洞里的管子里。也许,进入一个黑洞,我们可以穿过它狭窄的隧道,回到过去,或者,例如,在另一个宇宙?

我们这个时代最著名的物理学家——斯蒂芬·霍金——当然,这是不可能的。即使一艘宇宙飞船以某种不可思议的方式(在巨大的引力作用下毫发无损地断裂)能够进入黑洞的中心,它也会在奇点上,然后就不复存在了。

不过,也有许多科学家认为,一旦黑洞形成,在一定条件下,还是可以生存下来的,甚至还在寻找办法。当然,这看起来有点古怪。但是科学史上有很多这样的怪人发明了飞机,或者登上了月球。

普林斯顿大学天体物理学教授Richard Gott理查德·戈特(Richard Gott)——时间旅行迷。它创造了一个理论上的时间机器设计,甚至声称找到了穿越到过去的解决方案。在一些天体物理学家之后,戈特相信自然的时间机器-是一个快速旋转的黑洞的中心。但他也明白这是一种多么脆弱的交通工具。

然而,戈特发现了一个不那么危险的黑洞潜在模拟中心,这种现象被称为宇宙弦。宇宙弦——它是假设存在的时空褶皱,是大爆炸后留下的细束能量。它们的宽度小于原子核,但密度惊人。这样一根1米长的绳子所承受的重力比整个地球的引力还要大,并会产生一个很大的弯曲。戈特发现,快速移动的弦之间的相互作用可以导致自然时间机器的出现。

戈特的计算还没有被观测证实,但科学家们正试图证明这些弦的存在。然而,就连他也说,要找到这两条相邻的弦,实际上是不可能的。因此,戈特提请注意不同的理论框架,在环空间上,可以产生闭弦。尽管缺乏证据证明它们的存在,戈特的“没有”理论还是有一个直接的错误。此外,环的内部将是一个黑洞。总的来说,要管理这个引力如此巨大的系统,需要整个星系的能量资源。

回到过去不能停留

但如果承认我们宏观尺度的量子时间旅行理论呢?斯蒂芬·霍金(Stephen Hawking)说,乍一看,这是允许的。费曼路径积分证明了这一点(费曼图是,它们取代了唯一的定义,任何基本粒子的唯一可能的运动路径是其运动的无限个可能轨迹的总和)。毕竟,它们涵盖了所有可能的场景,因此,允许时空扭曲的存在,这是穿越到过去所需要的。因此,要说这样的旅行是不可能的,原则上是不可能的。

重粒子被分散在欧洲核子研究中心(CERN)或国家实验室的对撞机中。美国费米速度达到光速的99.99%。但是,无论植物的容量增加多少,要超过光的屏障都不会成功。

啊,来自未来的客人!

但如果是这样,为什么我们仍然没有来自未来的客人来访呢?一种流行的观点,认为未来的文明是如此先进,以至于他认为不适合透露时间旅行的秘密,像我们这样不合理的人。如果当代的狂热爱好者想回到过去,发现纳粹原子弹的秘密,那又怎样?..

完全不同的故事

也许这个故事是一个严格固定的事件序列,所以即使你回到过去,你也注定要做和他们之前做的一样的事情。否则,将来回来,你甚至会发现你根本不存在,或者你不是你爱的人,或者不是你生活的国家,等等。雷·布拉德伯里的著名科幻短篇小说《雷鸣之声》对这部剧有很好的描述,主人公穿越到过去,不小心压碎了一只蝴蝶——回来后发现他的家族用另一种语言写的,而权力则是总统——自由主义者是独裁者。在自然科学中,这个术语被称为蝴蝶效应:对混沌系统的轻微影响可能在其他地方和其他时间产生巨大而不可预测的后果。

另一种解决时间旅行悖论的可能方法可以被指定为另一种历史假说。当时间旅行者回到过去时,他们陷入了与他们所知道的不同的故事中。今天许多科学家都在谈论多元宇宙的可能存在,它可能包括所有这些——以及无数其他的——最后的选项,分支到无数个世界……

乍一看,这个假设让人联想到费曼量子力学方程。但是他们之间有一个无法解决的矛盾。在费曼积分中,每条路径都包含一个完整的时空,以及其中的一切。而且,正如我们发现的,在导弹屈服的框架下通过弯曲的时空甚至可以回到过去。但是导弹本身当它保持不变时,它的时空,因此,在同样的故事中。因此,费曼积分更倾向于支持固定过去的假设。

现代科学正在对过去的旅行机会提出质疑。但我们仍然不建议在这件事上与某人争论:突然有人争论,事先知道未来..?

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