Действието на фундаменталната физика
Времето съществува заедно с трите измерения на пространството, създавайки четириизмерна Вселена. Неговият ход е относителен, но все пак не може да бъде обърнат. Всички доказателства сочат, че пътуване в миналото е забранено в нашата Вселена. Всеки път, когато се опитваме да измислим машина на времето се натъкваме на непреодолими предизвикателства.
И все пак нямаме представа защо. Причините наистина изглеждат случайни. Няма нищо фундаментално, което можем да посочим. Няма закон, уравнение или концепция, които да обясняват окончателно, защо не трябва да пътуваме в миналото. И това е доста разочароващо. Очевидно е, че Вселената ни казва нещо важно. Остава да разберем какво.
Философски дебати
Има всякакви философски дебати за и против възможността за пътуване във времето. Да кажем, че разполагаме с машина и осъществим пътуване в миналото. Намираме собствения си дядо и го убиваме. Това логично води до заключението, че един от нашите родители не може да съществува. От тук и самите ние. Как тогава ще осъществим въпросното пътешествие?!
Ако съществуваше пътуването във времето, нашите действия щяха да са ограничени. Може би нямаше да е възможно да направим каквото и да било, за да променим хода на събитията. Всичко това се явява конструкция на човешкото съзнание като начин да организираме и синхронизираме нашите сензорни входове. Това е част от много законни дискусии по философия. Но нека видим дали физиката може да се справи.
Можем ли?
Физиците използват много специфичен език, когато се опитват да построят машини на времето. Включително и езикът на гравитацията, даден ни от самия Айнщайн под формата на обща теория на относителността. Това е така, защото езикът на гравитацията, както е интерпретиран в GR, е история за огъването и изкривяването на пространство-времето. GR е теория за движението в нашата Вселена. Тя разглежда, как това движение е свързано с основната четириизмерната тъкан на пространство-времето.
GR материята определя как да се огъва пространство-времето, а огъването показва на материята как да се движи.
За да определят дали могат да построят машина на времето, физиците искат да знаят дали е възможно да се конструира пространство-време. Т.е. да се намери специфично и особено подреждане на материята, което позволява на човек да пътува в миналото.
Затворени времеви криви
Това е своеобразен път през пространството и времето. Фактът, че са затворени означава, че кривите се срещат със самите себе си.
През десетилетия на опити и грешки учените успяват да разкрият много решения на общата теория на относителността, които позволяват пътуване назад във времето. Вселена е пълна с равномерен прах, който бавно се върти. Не е невъзможно да намерим траектории, които се извиват в собственото си минало.
Червеевите дупки
Тези преки пътища през пространството могат да действат и като машини на времето. Номерът е да вземете единия край на дупката и да я задържите неподвижно. След това взимате другия и го ускорявате приблизително до скоростта на светлината. Поддържате тази скорост колкото е необходимо. След това връщате този край към първоначалния. Двата края на черната дупка вече нямат синхронизирани часовници поради ефекта на забавяне на времето от пътуване, близко до скоростта на светлината. Тъй като единият край е в миналото на другия, можете просто да се качите и да пътувате назад във времето.
Вътрешността на въртящата се черна дупка е доста интересно място, където конкуриращите се противотокове на гравитационни и центробежни сили се срещат, за да отворят гърло в центъра на черна дупка, създавайки възможност за пътуване във времето.
Неуспехи
Наблюденията на остатъчната космическа светлина от времето, когато Вселената е била само на 380 000 години разкриват, че нашият космос не се върти. Вътрешността на черните дупки поражда сингулярности, което ни показва, че черните дупки са плашещо нестабилни. Един-един единствен фотон, преминаващ през гърлото на такава дупка, ще я накара да колапсира по-бързо от скоростта на светлината. Опитите за стабилизиране изискват екзотична материя и затова съществуването им е също толкова спорно, колкото и самото пътуване във времето.
Общата теория на относителността ни казва къде точно може да бъде разрешено пътуването. Но всеки един пример се сблъсква с други проблеми, които нямат нищо общо с математиката на GR. Няма последователност, няма съгласуваност, а само едно произволно правило тук и друг случаен факт там.
Какво се случва?
Тук имаме нужда от някои насоки от други области на физиката, за да се надяваме да предоставим обяснение, защо времето изглежда винаги се движи в една посока.
Първият ни инстинкт е да се обърнем към фундаменталната физика на елементарните частици. Там разочарованията се увеличават. Почти всяко едно взаимодействие във физиката на елементарните частици е идеално симетрично във времето.
Ако ударите две субатомни частици една в друга, получените фойерверки водят до излитане на други частици в произволни посоки. Тези взаимодействия са също толкова способни да протичат в обратна посока. Накратко, субатомната физика няма стрелка на времето. Доколкото можем да кажем, фундаменталната физика просто не се интересува от него.
Определени взаимодействия на слабата ядрена сила изглежда нарушават времевата симетрия. Те също така са много, много отделени от обичайното ни преживяване за време, както го разбираме, така че изглежда не крият тайна за пътуването. Системите са склонни да преминават от подредени към неподредени такива.
Когато ги оставим да се развиват, ентропията винаги се повишава. Тъй като всички малки части на една система започват да си взаимодействат, те имат много повече опции в конфигурация с висока ентропия, отколкото такава с ниска ентропия. Това е известно още като Втори закон на термодинамиката.
Всичко е хаос
Всяко молекулярно взаимодействие е симетрично във времето и въпреки това общото колективно поведение на системата винаги се движи от ниска към висока ентропия. Тук имаме случай на асиметрична стрелка, която се появява в макроскопични системи от всички симетрични взаимодействия, случващи се в микроскопичен мащаб.
Вторият закон има основно статистически характер. Никога не сме наблюдавали нарушение на това, защото разликата между състоянията с висока и ниска ентропия е безобразно подредена в полза на високата ентропия.
Може би ще успеем да демонстрираме здрава връзка между хода на времето и нарастването на ентропията. Или може би ще намерим някакво вдъхновение в някои бъдещи познания по физика, които кодират стрела на времето.
Това прави пътуването във времето толкова интригуващо. И без значение какъв е отговорът, нямаме търпение да стигнем до там.
