I 1949 beviste den tyske matematikeren Kurt Gödel, etter å ha løst likningene av gravitasjonsfeltet oppnådd av Einstein, teoretisk sett muligheten for tidsreiser. Nesten sytti år senere har amerikanske og kanadiske forskere bygget en matematisk modell for dette. Og i fjor vår returnerte kvantecomputeren et delt sekund.
Ny dimensjon - nye muligheter
På begynnelsen av det tjuende århundre begynte fysikere å betrakte tid som en lik dimensjon sammen med de tre allerede kjente: opp og ned, høyre og venstre og frem og tilbake. Som et resultat dukket et begrep om rom-tid kontinuum i vitenskapen og et annet syn på naturlovene ble dannet - den spesielle og generelle relativitetsteorien (SRT og GRT). SRT vurderte bare rette og jevnt bevegelige gjenstander, GRT - situasjoner når kropper ble akselerert eller snudd til siden.
Det var for generell relativitet i 1915 at Einstein sammen med den tyske matematikeren Hilbert, avledet et ligningssystem for tyngdekraftsfeltet som forbinder rom-tid med egenskapene til saken som fyller den. Tretti år senere løste Gödel disse ligningene ved å representere materie som jevnt fordelt roterende støvpartikler. Da han foreslo å betrakte galakser som disse partiklene, fikk han en modell av et roterende univers.
I den er lys involvert i rotasjonsbevegelse, noe som betyr at objekter er i stand til å bevege seg langs bane som ikke bare er lukket i rommet, men også i tid. Med andre ord, når du reiser gjennom universet, kan du vende tilbake til fortiden. Sannsynligheten for eksistensen av slike bane (de kalles lukkede tidlige kurver) bestemmes av andre versjoner av løsninger på likningene av gravitasjonsfeltet - "Tipler-sylinderen" oppnådd i 1974 og "farbar ormer."
Gjennom rom og tid
Salgsfremmende video:
Den britiske fysikeren Roger Penrose antok at lukkede tidlige kurver må krysse hendelseshorisonten - en tenkt grense i rom-tid. På den ene siden av grensen er det tidspunkter som noe kan læres, på den andre - ingenting er kjent. Personen er utenfor denne hendelseshorisonten. Derfor er han ikke i stand til å merke brudd på kausalitetsprinsippet i lukkede tidlige kurver.
I følge Stephen Hawking må et forsøk på å lage slike kurver nødvendigvis ende med et svart hull. Som et resultat, for observatøren, viser en naken singularitet - et punkt der en uendelig fjern fremtid eller fortid er synlig - viser seg å være stengt av hendelsene i sorte hull. Selv om en person kommer til dette punktet, vil han ikke kunne fortelle noen om det. For å gjøre dette, må du komme deg ut av det sorte hullet, noe som er helt uaktuelt.
Imidlertid har forskere funnet en måte, mens teoretisk, å komme seg rundt disse begrensningene. Amerikanske og kanadiske fysikere har utviklet en matematisk modell av en tidsmaskin som lar deg bevege deg langs lukkede tidslignende kurver i superluminal hastighet. På leting etter disse kurvene er det dessuten ikke nødvendig å komme inn i sorte hull, skriver forfatterne av verket.
Tidsretningen på romtidens overflate ser ut som en krumning som intensiveres når man nærmer seg et svart hull - det er bevis på at tiden bremser ned i sin umiddelbare nærhet. Forskere har beskrevet muligheten for en sirkulær krumning for passasjerer i en tidsmaskin utenfor det sorte hullet. Denne sirkelen sender dem til fortiden.
Selve tidsmaskinen er en boble. Mennesker som befinner seg inne i den, beveger seg inn i fortiden og fremtiden langs den resulterende lukkede kurven, og deretter vender tilbake til utgangspunktet. Samtidig vil en ekstern observatør se to versjoner av passasjerer: for den ene flyter tiden normalt, og for den andre, i motsatt retning.
Riktignok er en slik tidsmaskin fremdeles en rent spekulativ konstruksjon. Materialet det kunne lages fra er ennå ikke oppfunnet.
Et delt sekund siden
I mars i år demonstrerte forskere fra Russland, USA og Sveits at tidsreiser er mulig i praksis, men bare på kvantenivå. De skapte en slik tilstand av systemet, som i seg selv utviklet seg i motsatt retning - fra kaos til orden, det vil si at det brøt med termodynamikkens andre lov, som sier at over tid kaoset i universet (i vitenskapelige termer, entropi) stadig vokser, noe som betyr at tiden bare beveger seg i ett retning: fra fortid til fremtid.
For det første viste fysikere teoretisk at et elektron i tomt rom er i stand til spontant å bevege seg inn i fortiden, det vil si å vende tilbake til den tilstanden det var i noen få øyeblikk siden. Imidlertid kan en slik hendelse, ifølge beregninger, bare skje en gang under hele eksistensen av universet. I dette tilfellet vil det være mulig å gå tilbake 0,06 nanosekunder.
Deretter prøvde de å utføre denne operasjonen i et eksperiment ved bruk av en skykvantumcomputer. I det ene tilfellet ble to kombinert, i det andre tre qubits - elementære beregningsmoduler og minneceller på kvantemaskiner. Vi fylte dem med et sett med tall og begynte å manipulere innholdet slik at kaosnivået i dette kvantesystemet vokste raskt. Da entropien nådde et visst nivå, overtok et annet program kontrollen av qubits og overførte dem til en slik tilstand at videre evolusjon gikk mot orden i stedet for kaos. Som et resultat var qubitene øyeblikkelig i sin opprinnelige tilstand. Med andre ord vendte de tilbake til fortiden.
Imidlertid var dette trikset ikke alltid vellykket: i omtrent 80 prosent av tilfellene med to qubits, og bare i halvparten med tre. I følge forfatterne av studien er feil forbundet med feil i driften av selve kvantecomputeren, og ikke av noen uforklarlige årsaker. Dette betyr at det kan lages mer effektive algoritmer for å reise til fortiden.
Alfiya Enikeeva
