путешествия во времени

Парадоксы путешествий во времени

Парадокс убитого дедушки

Самый распространенный, а заодно и самый понятный из парадоксов, настигающих путешественника во времени. Ответ на вопрос «что случится, если в прошлом вы убьете собственного деда (отца, мать и т. п.)?» может звучать по-разному — самым популярным исходом является возникновение параллельной временной последовательности, вычеркивающей виновного из истории. В любом случае для самого темпонавта (этим словом, по аналогии с «космонавтом» и «астронавтом», иногда обозначают пилота машины времени) это не сулит совершенно ничего хорошего.

Вытягивание себя за волосы 

Второй по распространенности сюжет в кино, связанном с путешествиями во времени: отправляясь в славное прошлое из ужасного будущего и пытаясь изменить его, герой в итоге сам становится причиной своих (или всеобщих) бед. Нечто аналогичное может происходить и в позитивном контексте: сказочный помощник, направляющий сюжет, оказывается самим героем, пришедшим из будущего и обеспечивающим верный ход событий. Эту логику развития происходящего сложно назвать парадоксом: так называемая временная петля здесь замкнута и всё происходит ровно так, как и должно быть, — но в контексте взаимодействия причины и следствия человеческий мозг всё равно не может не воспринимать эту ситуацию как парадоксальную. Назван же этот прием, как несложно догадаться, в честь барона Мюнхгаузена, вытаскивающего самого себя из болота.

Пример в кино:В космической эпопее «Интерстеллар» (осторожно, спойлер) используется огромное множество сюжетных поворотов разной степени предсказуемости, но возникновение «закрытой петли» является чуть ли не главным твистом: гуманистическое послание Кристофера Нолана о том, что любовь сильнее гравитации, получает окончательную форму только в самом конце фильма, когда оказывается, что духом книжной полки, оберегающим астрофизика в исполнении Джессики Честейн, был герой Мэттью МакКонахи, отправляющий послания в прошлое из недр черной дыры.

Парадокс имени Билла Мюррея

Сюжеты о зацикленных временных петлях какое-то время назад уже стали отдельным поджанром сай-фая о темпонавтах — как в литературе, так и в кино. Ничуть не удивительно, что почти любое такое произведение автоматически сравнивают с «Днем сурка», который с годами стал восприниматься не только как притча об экзистенциальном отчаянии и стремлении ценить жизнь, но и как занятное исследование возможностей поведения и саморазвития в крайне ограниченных условиях. Главный парадокс здесь заключается не в самом наличии петли (природа этого процесса затрагивается в подобных сюжетах далеко не всегда), а в невероятной в своем объеме памяти темпонавта (именно она способна обеспечивать какое-либо движение сюжета) и столь же невероятной инертности окружающих ко всем свидетельствам того, что положение главного героя поистине уникально.

Пример в кино:Недоброжелатели окрестили «Грань будущего» чем-то вроде «„Дня сурка“ с инопланетянами», но по факту сценарий одного из лучших фантастических фильмов года (который, кстати говоря, был сверхудачным для этого жанра) обращается со своими петлями куда деликатнее. Парадокс идеальной памяти здесь обойден в результате того, что главный герой записывает и продумывает свои ходы, взаимодействуя с другими героями, а проблема эмпатии решена за счет того, что в фильме присутствует еще один персонаж, в определенный момент обладавший подобными навыками. Кстати, и возникновение петли здесь тоже объясняется.

Обманутые ожидания

Проблема несоответствия результата ожиданиям всегда присутствует в нашей жизни — но в случае путешествий во времени она может ранить особенно сильно. Обычно этот сюжетный прием используется как воплощение пословицы «Будь осторожен в своих желаниях» и работает согласно законам Мерфи: если события могут развиваться по худшему из возможных путей, то так всё и случится. Поскольку сложно предполагать, что путешественник во времени способен заранее оценить, как будет выглядеть дерево возможных результатов его или ее действий, то у зрителя редко возникает сомнение в правдоподобности таких сюжетов.

Пример в кино:Одна из самых печальных сцен в недавнем ромкоме «Бойфренд из будущего» выглядит так: темпонавт в исполнении Донала Глисона пытается вернуться во времена до рождения своего ребенка и в итоге приходит домой к совершенно незнакомому малышу. Это удается исправить, но в результате такой коллизии герой понимает, что на его движения по временной стреле. накладывается больше ограничений, чем ему казалось до того.

Аристотель со смартфоном

Этот парадокс представляет частный случай популярного научно-фантастического тропа «продвинутая технология в отсталом мире» — только в качестве «мира» здесь используется не другая планета, а наше собственное прошлое. Нетрудно догадаться, чем чревато внедрение условного пистолета в мир условных дубинок: обожествление пришельцев из будущего, разрушительное насилие, смена уклада жизни в конкретном сообществе и тому подобное.

Пример в кино:Безусловно, самым ярким примером губительного влияния подобного вторжения должна служить франшиза «Терминатор»: именно появление андроидов в США 1980-х в итоге приводит к возникновению искусственного интеллекта «Скайнет», буквально уничтожающего человечество. Более того, главный повод к созданию «Скайнет» дают протагонисты Кайл Риз и Сара Коннор, из-за действий которых основной чип Терминатора попадает в руки компании Cyberdyne, из глубин которой в итоге и выходит «Скайнет».

Тяжелая доля помнящего

Что происходит с памятью темпонавта, когда в результате его же действий меняется сама временная стрела? Гигантский в своих масштабах стресс, который неизбежно должен возникнуть в подобном случае, авторы-фантасты зачастую игнорируют, но вот неоднозначность положения героя игнорировать не получается. Вопросов здесь возникает ну очень много (и все они не имеют однозначного ответа — для адекватной проверки ответов на них нужно буквально заполучить в руки машину времени): помнит ли темпонавт все события или же только их часть? Сосуществуют ли в памяти темпонавта две параллельные вселенные? Не воспринимает ли он своих изменившихся друзей и родственников как других людей? Что будет, если подробно рассказывать людям из нового таймлайна об их аналогах в предыдущем таймлайне?

Пример в кино:Хотя бы один пример подобного состояния есть почти в любом фильме о путешествиях во времени; из недавнего сразу вспоминается Росомаха из последней серии «Людей Икс». Идея того, что в результате успеха операции герой Хью Джекмана станет единственным, кто сможет вспомнить исходное (крайне мрачное) развитие событий, озвучена в фильме несколько раз; в итоге Росомаха настолько рад снова увидеть всех своих друзей, что воспоминания, способные травмировать даже человека с адамантиевым скелетом, отходят на второй план.

Пугающий ты № 2 

Нейрофизиологи довольно активно изучают то, как люди воспринимают свою внешность; важным аспектом этого является реакция на близнецов и двойников. Обычно подобные встречи характеризуются повышенным уровнем тревоги, что довольно неудивительно: мозг перестает адекватно воспринимать положение в пространстве и начинает путать внешние и внутренние сигналы. Теперь представьте, что должен чувствовать человек, видящий себя же — но другого возраста.

Пример в кино:Взаимодействие главного героя с собой же отлично обыграно в фильме Райана Джонсона «Петля времени», где молодого Джозефа Симмонса играет Джозеф Гордон-Левитт в хитром гриме, а пожилого, прибывшего из недалекого будущего — Брюс Уиллис. Когнитивный дискомфорт и невозможность наладить нормальный контакт — одна из важных тем картины.

Несбывающиеся предсказания

Ваше мнение по поводу того, являются ли подобные события парадоксальными, напрямую зависит от того, придерживаетесь ли вы лично детерминистской модели Вселенной. Если свободной воли как таковой нет, то умелый темпонавт может спокойно ставить огромные деньги на различные спортивные соревнования, предсказывать итоги выборов и церемоний наград, вкладываться в акции нужных компаний, раскрывать преступления — ну и так далее. Если же, как это обычно бывает в фильмах о путешествиях во времени, действия темпонавта всё же способны менять будущее, то функция и роль предсказаний, основанных на своеобразном инсайте пришельца из будущего, столь же неоднозначны, как и в случае тех прогнозов, что основаны исключительно на логике и прошлом опыте (то есть похожих на те, которые используются и сейчас).

Пример в кино:Несмотря на то, что в «Особом мнении» фигурируют лишь «ментальные» путешествия во времени, сюжет этого фильма служит яркой иллюстрацией для обеих моделей мироздания: и детерминистской, и учитывающей свободу воли. Сюжет вертится вокруг предсказания еще не совершенных преступлений при помощи «ясновидящих», способных визуализировать намерения потенциальных убийц (ситуация предельного детерминизма). Ближе к концу фильма оказывается, что видения всё же способны изменяться во времени — соответственно, человек в какой-то мере сам определяет свою судьбу.

Я был вчера в завтра

В большинстве главных языков мира существует несколько времен для обозначения событий, происходящих в прошлом, настоящем и будущем. Но как быть с темпонавтом, который вчера мог наблюдать гибель Солнца, а сегодня он уже находится в компании динозавров? Какие времена использовать в речи и на письме? В русском, английском, японском и многих других языках подобный функционал попросту отсутствует — а выкручиваться приходится так, что неизбежно происходит нечто комичное.

Пример в кино:«Доктор Кто», конечно же, относится к области телевидения, а не кинематографа (хотя в перечне работ, относящихся к франшизе, можно найти и несколько телевизионных фильмов), но не упомянуть сериал здесь нельзя. Путаное использование Доктором различных времен стало поводом для издевательств еще в доинтернетовские времена, а после возрождения сериала в середине нулевых авторы решили намеренно подчеркнуть эту деталь: теперь и экранный Доктор способен связать свое нелинейное восприятие времени с особенностями языка (а заодно и посмеяться над получающимися фразами).

Мультиверс 

Самый фундаментальный парадокс путешествий во времени — не зря он напрямую связан с серьезной понятийной дискуссией в квантовой механике, основанной на принятии или неприятии понятия «мультиверса» (то есть совокупности множественных вселенных). Что на самом деле должно произойти в тот момент, когда вы «меняете будущее»? Остаетесь ли вы самим собой — или становитесь копией себя в ином таймлайне (а соответственно, и в иной вселенной)? Сосуществуют ли все таймлайны параллельно — так, что вы лишь перескакиваете из одного в другой? Если количество решений, меняющих ход событий, бесконечно, то бесконечно ли число параллельных вселенных? Значит ли это, что мультиверс бесконечен по своим размерам?

Пример в кино:Идея множественных параллельных таймлайнов обычно не находит адекватного отображения в кино по одной простой причине: сценаристы и режиссеры начинают бояться, что их никто не поймет. Но Шейн Кэррат, автор «Детонатора», не таков: разобраться в сюжете этого фильма, где одна нелинейность накладывается на другую, а для полного объяснения перемещений героев во времени требуется рисовать схему мультиверса с пересекающимися таймлайнами, можно только после приложения значительных усилий.

Чего еще мы не знаем о путешествиях во времени? («Познавательная статья из мира науки»)

Что такое время? Августин Блаженный говорил: «Я знаю, что такое время, пока не задумываюсь о нем». Согласно стандартной модели физики, время — четвертое измерение, дополнение к трем пространственным измерениям. Значит, сквозь него можно проходить. Долгие годы научные фантасты смаковали возможности перемещений во времени в самых разных подробностях. С каждым столетием мы осваиваем все больше новых технологий, открываем новые аспекты науки. Что нам осталось узнать о путешествиях во времени, прежде чем мы начнем воплощать их в реальность?
Вы наверняка заметили, что мы постоянно перемещаемся во времени. Движемся сквозь него. На базовом уровне понятия время — это скорость изменения Вселенной, и вне зависимости от того, нравится нам это или нет, мы подвержены постоянным изменениям. Стареем, планеты движутся вокруг Солнца, вещи разрушаются.
Мы измеряем ход времени секундами, минутами, часами и годами, но это совсем не означает, что время течет с постоянной скоростью. Как вода в реке, время идет по-разному в разных местах. Короче говоря, время относительно.
Но что вызывает временные флуктуации на пути от колыбели до могилы? Все сводится к отношению между временем и пространством. Человек способен воспринимать в трех измерениях — длина, ширина и глубина. Время же дополняет эту партию как самое важное четвертое измерение. Время не существует без пространства, пространство не существует вне времени. И эта парочка соединяется в пространственно-временной континуум. Любое событие, происходящее во Вселенной, должно вовлекать пространство и время.
В этой статье мы рассмотрим наиболее реальные и повседневные возможности путешествия сквозь время в нашей Вселенной, а также менее доступные, но от этого не менее возможные пути сквозь четвертое измерение.

Временные путешествия в будущее

Если вы хотите прожить пару лет немного быстрее, чем кто-то другой, вам нужно управляться с пространством-временем. Спутники глобального позиционирования совершают это каждый день, обгоняя естественный ход времени на три миллиардных доли секунды. На орбите время течет быстрее, поскольку спутники находятся далеко от массы Земли. А на поверхности масса планеты увлекает за собой время и замедляет его в относительно небольших масштабах.
Этот эффект называется гравитационным замедлением времени. Согласно общей теории относительности Эйнштейна, гравитация искривляет пространство-время, и астрономы используют это следствие, когда изучают свет, проходящий вблизи массивных объектов.
Но какое отношение это имеет ко времени? Помните — любое событие, происходящее во Вселенной, вовлекает как пространство, так и время. Гравитация не только стягивает пространство, но и время.
Будучи в потоке времени, вы едва ли заметите изменение его хода. Но достаточно массивные объекты — вроде сверхмассивной черной дыры альфы Стрельца, расположенной в центре нашей галактики — будут серьезно искривлять ткань времени. Масса ее точки сингулярности — 4 миллиона солнц. Такая масса замедляет время в два раза. Пять лет на орбите черной дыры (без падения в нее) — это десять лет на Земле.
Скорость движения тоже играет важную роль в скорости течения нашего времени. Чем ближе вы подходите к максимальной скорости движения — скорости света — тем медленнее течет время. Часы в быстро идущем поезде к концу путешествия начнут «опаздывать» на одну миллиардную секунды. Если поезд достигнет скорости в 99,999% световой, за один год в вагоне поезда можно перенестись на двести двадцать три года в будущее.
По сути, на этой идее строятся гипотетические путешествия в будущее в будущем, простите за тавтологию. Но как насчет прошлого? Можно ли повернуть время вспять?

Временные путешествия в прошлое

Мы выяснили, что путешествие в будущее происходит все время. Ученые доказали это экспериментально, и эта идея лежит в основе теории относительности Эйнштейна, которой в этом году исполняется 100 лет. В будущее вполне можно переместиться, вопросом остается только «насколько быстро»? Что касается путешествий в прошлое, то для ответа на этот вопрос нужно взглянуть в ночное небо.
Галактика Млечный Путь шириной примерно в 100 000 световых лет, а значит, свету от далеких звезд нужно преодолеть тысячи и тысячи лет, прежде чем он достигнет Земли. Уловите этот свет, и, по сути, вы просто заглянете прошлое. Когда астрономы измеряют космическое микроволновое излучение, они заглядывают в тот космос, каким он был 10 миллиардов лет назад. Но это не все.
В теории относительности Эйнштейна нет ничего, что исключало бы возможность путешествия в прошлое, но само возможное существование кнопки, которая могла бы вернуть вас во вчерашний день, нарушает закон причинности, или причины и следствия. Когда во Вселенной что-то происходит, событие порождает новую бесконечную цепочку событий. Причина всегда рождается раньше следствия. Просто представьте себе мир, где жертва бы умирала до того, как пуля попадет ей в голову. Это нарушение действительности, но, несмотря на это, многие ученые не исключают возможности путешествий в прошлое.
Например, полагают, что движение быстрее скорости света может отправить назад в прошлое. Если время замедляется по мере того, как объект приближается к скорости света, то может преодоление этого барьера повернет время вспять? Конечно, при приближении к скорости света растет и релятивистская масса объекта, то есть приближается к бесконечности. Ускорить бесконечную массу представляется невозможным. Теоретически, варп-скорость, то есть деформация скорости как таковой, может обмануть универсальный закон, но даже это потребует колоссальных затрат энергии.
А что, если путешествия во времени в будущее и прошлое зависят не столько от наших базовых знаний космоса, а больше от существующих космических феноменов? Давайте взглянем на черную дыру.

Черные дыры и кольца Керра

Покружитесь около черной дыры достаточно долго, и гравитационное замедление времени забросит вас в будущее. Но что, если вы угодите прямо в пасть этого космического монстра? О том, что будет при погружении в черную дыру, мы уже писали, но не упоминали такую экзотическую разновидность черных дыр, как кольцо Керра. Или черная дыра Керра.
В 1963 году новозеландский математик Рой Керр предложил первую реалистическую теорию вращающейся черной дыры. Концепция включает нейтронные звезды — массивные коллапсирующие звезды размером с Санкт-Петербург, например, но с массой земного Солнца. Нейтронные дыры мы включили в список самых загадочных объектов во Вселенной, обозвав их магнетарами. Керр предположил, что если умирающая звезда сколлапсирует во вращающееся кольцо нейтронных звезд, их центробежная сила не даст им превратиться в сингулярность. И поскольку у черной дыры не будет точки сингулярности, Керр посчитал, что вполне можно будет попасть внутрь, без страха быть разорванным гравитацией в центре.
Если черные дыры Керра существуют, мы могли бы пройти сквозь них и выйти в белую дыру. Это как выхлопная труба черной дыры. Вместо того чтобы засасывать все, что только можно, белая дыра будет, напротив, выбрасывать все, что можно. Возможно, даже в другом времени или другой Вселенной.
Черные дыры Керра остаются теорией, но если они действительно существуют, они являются своего рода порталами, предлагающими одностороннее путешествие в будущее или прошлое. И хотя чрезвычайно развитая цивилизация могла бы развиваться таким образом и перемещаться во времени, никто не знает, когда «дикая» черная дыра Керра исчезнет.

Кротовые норы (червоточины)

Теоретические кольца Керра являются не единственным способом возможных «сокращенных» путей в прошлое или будущее. В научно-фантастических фильмах — от «Звездного пути» до «Донни Дарко» — часто рассматривается теоретический мост Эйнштейна — Розена. Вам эти мосты более известны под названием червоточин.
Общая теория относительности Эйнштейна допускает существование червоточин, поскольку в основе теории великого физика лежит искривление пространства-времени под воздействием массы. Чтобы понять эту кривизну, представьте себе ткань пространства-времени в виде белого листа и согните его пополам. Площадь листа останется прежней, сам он не деформируется, но вот расстояние между двумя точками соприкосновения явно будет меньшим, чем когда лист лежал на плоской поверхности.
В этом упрощенном примере пространство изображается в виде двухмерной плоскости, а не четырехмерной, каким на самом деле и является (вспомним четвертое измерение — время). Аналогично работают и гипотетические кротовые норы.
Перенесемся в космос. Концентрация массы в двух разных частях Вселенной могла бы создать своеобразный туннель в пространстве-времени. В теории этот туннель соединил бы два разных отрезка пространственно-временного континуума между собой. Разумеется, вполне возможно, что какие-нибудь физические или квантовые свойства не дают таким червоточинам зарождаться самостоятельно. Ну, или они рождаются и тут же гибнут, будучи нестабильными.
По словам Стивена Хокинга, червоточины могут существовать в квантовой пене — самой мелкой среде во Вселенной. Крошечные туннели постоянно рождаются и разрываются, связывая отдельные места и время на короткие мгновения.
Кротовые норы могут оказаться слишком малыми и кратковременными для перемещения человека, но вдруг однажды мы сможем их найти, удержать, стабилизировать и увеличить? При условии, как отмечает Хокинг, что вы будете готовы к обратной связи. Если мы захотим искусственным образом стабилизировать туннель пространства-времени, радиация от наших действий может его уничтожить, как обратный ход звука может повредить динамик.

Космические струны

Мы пытаемся протиснуться сквозь черные дыры и червоточины, но, может, есть другой способ путешествий во времени с использованием теоретического космического феномена? С этими мыслями мы обращаемся к физику Дж. Ричарду Готту, который изложил идею космической струны в 1991 году. Как следует из названия, это гипотетические объекты, которые могли сформироваться на ранних этапах развития Вселенной.
Эти струны пронизывают всю Вселенную, будучи тоньше атома и находясь под сильным давлением. Естественно, из этого следует, что они дают гравитационную тягу всему, что проходит рядом с ними, а значит объекты, прикрепленные к космической струне, могут путешествовать во времени с невероятной скоростью. Если подтянуть две космические струны поближе друг к другу или расположить одну из них рядом с черной дырой, можно создать то, что называется замкнутой времениподобной кривой.
Используя гравитацию, производимую двумя космическими струнами (или струной и черной дырой), космический корабль теоретически мог бы отправить себя в прошлое. Для этого нужно было бы сделать петлю вокруг космических струн.
Между прочим, квантовые струны сейчас очень горячо обсуждаемые. Готт заявил, что для путешествия назад во времени нужно сделать петлю вокруг струны, содержащей половину массы-энергии целой галактики. Другими словами, половину атомов в галактике пришлось бы задействовать как топливо для вашей машины времени. Ну и, как всем хорошо известно, нельзя вернуться во времени раньше, чем была создана сама машина.
Кроме того, существуют и временные парадоксы.

Парадоксы путешествий во времени

Как мы уже сказали, идея путешествия в прошлое слегка омрачается второй частью закона причинности. Причина следует перед следствием, как минимум в нашей Вселенной, а значит, может испортить даже самые продуманные планы путешествий во времени.
Для начала представьте: если вы отправитесь в прошлое на 200 лет, вы появитесь задолго до своего рождения. Подумайте об этом секунду. В течение какого-то времени следствие (вы) будет существовать прежде причины (ваше рождение).
Чтобы лучше понять, с чем мы имеем дело, рассмотрим известный парадокс деда. Вы — убийца, который путешествует во времени, ваша цель — ваш собственный дедушка. Вы проникаете сквозь ближайшую кротовую нору и подходите к живой 18-летней версии отца вашего отца. Вы поднимаете пистолет, но что происходит, когда вы нажимаете на спусковой крючок?
Подумайте. Вы еще не родились. Даже ваш отец еще не родился. Если вы убьете деда, у него не будет сына. Этот сын никогда не родит вас, и вы не сможете отправиться в прошлое, выполняя кровавую задачу. И ваше отсутствие никак не нажмет на курок, тем самым отрицая всю цепочку событий. Мы называем это петлей несовместимых причин.
С другой стороны, можно рассмотреть идею последовательной причинной петли. Она, хоть и заставляет задуматься, теоретически избавляет от временных парадоксов. По мнению физика Пола Дэвиса, подобная петля выглядит следующим образом: профессор математики отправляется в будущее и похищает сложнейшую математическую теорему. После этого выдает ее самому блестящему студенту. После этого перспективный студент растет и учится с тем, чтобы однажды стать человеком, у которого профессор однажды спер теорему.
Кроме того, есть еще одна модель путешествий во времени, которая включает в себя искажение вероятности при приближении к возможности парадоксального события. Что это означает? Давайте вернемся в шкуру убийцы вашего дедушки. Эта модель путешествия во времени может убить вашего дедушку виртуально. Вы можете нажать на курок, но пистолет не сработает. Птичка чирикнет в нужный момент или произойдет еще что-нибудь: квантовая флуктуация не даст парадоксальной ситуации состояться.
И, наконец, самое интересное. Будущее или прошлое, в которое вы отправитесь, попросту может существовать в параллельной Вселенной. Представим это как парадокс разделения. Вы можете уничтожить все, что угодно, но на ваш домашний мирок это никак не повлияет. Вы убьете деда, но не исчезнете — исчезнет, возможно, другой «вы» в параллельном мире, ну или сценарий пойдет по уже рассмотренным нами схемам парадокса. Однако, вполне возможно, что такое путешествие во времени будет одноразовым, и вы никогда не сможете вернуться домой.

Совсем запутались? Добро пожаловать в мир путешествий во времени.