Поезд «Жюль Верн» из третьей части «Назад в будущее». Возможно, Эйнштейн представлял себе совсем не это, когда формулировал свои мысленные эксперименты, связанные с теорией относительности, но степень научности всё же оценить можно.
То, как мы путешествуем во времени, со скоростью одна секунда за секунду, настолько скучно, что мы принимаем это, как само собой разумеющееся. Однако, согласно Эйнштейновской теории относительности, мы можем путешествовать во времени не только с разными скоростями (если увеличим скорость до величин, близких к скорости света), но и в разных направлениях, вперёд или назад, построив мост между двумя не связанными между собой местами пространства-времени. Путешествия во времени, вперёд или назад, давно уже были одним из лейтмотивов для нашего воображения и рассказов; кому не хотелось бы изучать неизвестное будущее или вернуться во времени, чтобы исправить прошлые ошибки? Однако сочинить корректную с научной точки зрения историю – это совершенно другая задача. Какие фильмы справились с этим лучше всего? Это и хочет узнать наш читатель:
Я – большой любитель фильмов про путешествия во времени (как бы их ни объясняли). Какие из фильмов лучше и точнее всего используют этот сюжетный инструмент?
Давайте подумаем над тем, что должно быть в хорошем фильме про путешествия во времени, и как с этим обходятся ваши любимые фильмы.
Релятивистское путешествие к созвездию Ориона. Чем ближе вы подходите к скорости света, тем сильнее искажается видимое пространство и сокращается видимое расстояние до звёзд, и тем меньше времени проходит за время вашего путешествия. Для получения иллюстраций использована программа StarStrider, релятивистский планетарий от FMJ-Software.
Если вы стремитесь к научному соответствию, необходимо понять, как выглядит путешествие во времени. Одной из наиболее революционных идей теории относительности Эйнштейна было то, что пространство и время неотделимы друг от друга. Вселенная состоит из четырёхмерной ткани пространства-времени, и все объекты, частицы и излучение существуют на её фоне. Это приводит к странному и не интуитивному явлению: на ваше движение сквозь время влияет ваше движение сквозь пространство, и наоборот.
Световые часы будут идти по-разному для наблюдателей, движущихся с разными скоростями, из-за постоянства скорости света. СТО Эйнштейна говорит о том, как преобразовывать эти времена и расстояния.
Любой объект, существующий в пространстве-времени, сразу же заметит три следующих вещи:
- У других объектов, движущихся относительно него, расстояния будут сокращаться, а время – удлиняться.
- Относительно них свет всегда движется с одной и той же скоростью с, скоростью света в вакууме.
- Их движение сквозь пространство-время определяется кривизной пространства-времени, которая зависит от окружающей материи и энергии.
Если вы находитесь в определённой системе отсчёта (допустим, неподвижно стоите на поверхности Земли), то все, кто движется относительно вас, будут проходить большее расстояние в пространстве, а значит, меньшее во времени.
Движение со скоростью, близкой к скорости света, будет приводить к тому, что время по-разному будет течь для перемещающегося человека и для человека, остающегося в неподвижной системе отсчёта.
Поэтому парадокс близнецов работает именно так: тот, кто покинул Землю и движется со скоростью, близкой к скорости света, постареет меньше, чем его идентичный близнец, оставшийся на Земле. Тот, кто движется сквозь пространство с большей скоростью, будет испытывать замедленное движение сквозь время. Если мы начнём учитывать Общую теорию относительности, и эффекты гравитации, то пребывание в сильном гравитационном поле произведёт на вас сходный эффект: вы будете ощущать ход времени, как нормальный, но те, кто находится вдали от вас, будут стареть гораздо быстрее. Этот эффект сильнее всего проявляется вблизи сингулярности чёрной дыры, после того, как вы прошли через горизонт событий.
Математическая диаграмма Лоренцевой червоточины. Если один её конец создан из положительной массы-энергии, а другой из отрицательной, то червоточина может стать проходимой.
Но в ОТО есть ещё одна интересная возможность: появление червоточин. Червоточины чаще всего воспринимаются, как короткий путь в пространстве, но нет причин для того, чтобы они шли только через пространство; точно так же тут подойдёт и пространство-время! Использовать её можно, если у вас получится создать, стабилизировать и пройти (или отправить информацию) через неё, и отправиться вперёд или назад на произвольное количество времени. Можно даже создавать петли, или замкнутые времениподобные кривые, допустимые математические решения, существующие при определённых условиях.
К примеру, в контексте ОТО можно отправиться назад во времени в определённое место; нужно только произвести определённую настройку.
Варп-двигатель, изображённый для НАСА. Если создать между двумя точками пространства червоточину, у которой один вход будет двигаться с релятивистской скоростью относительно другого, наблюдатели с двух концов будут стареть с очень разными скоростями.
Если создать массивную чёрную дыру из материи, а потом ещё одну ЧД из отрицательной массы (которая теоретически должна существовать), то между ними можно создать червоточину. Разведите их на любое расстояние и разгоните один из концов червоточины до скорости, близкой к световой. И пока вы движетесь вместе с ускоренным концом, вы можете в любой момент пройти через него, и оказаться с другой стороны червоточины целым и невредимым. А главное, поскольку вы перемещались со скоростью, близкой к световой, для вас время шло по-другому. Когда вы переместитесь в обратном направлении, окажется, что дома практически ничего не поменялось. Вы можете путешествовать сотни лет, а затем вернуться в точку отправления через несколько секунд после того, как покинули её. В этом смысле путешествие назад во времени вполне возможно физически.
Возможны ли путешествия во времени? С достаточно крупной червоточиной, например, созданной при помощи сверхмассивной чёрной дыры, соединённой со своим двойником, состоящим из отрицательной массы-энергии, вполне.
Возможностей много, как много и фильмов, воспользовавшихся преимуществами из комбинации из машины времени и творческого повествования. Конечно, есть и множество фильмов, в этом смысле экономящих на научной достоверности.
Вряд ли кто запомнил фильмы «Патруль времени» (Timecop), «Машина времени в джакузи» (Hot Tub Time Machine), или «Невероятные приключения Билла и Теда» (Bill & Ted's Excellent Adventure) за невероятно точное описание путешествий во времени при помощи машины времени. В фильме «Идиократия» путешествия во времени используются в том лишь смысле, что время проходит, а объекты и люди остаются неизменными. Супермен отматывает время назад, чтобы спасти жизнь Лоис Лейн в оригинальном фильме про Супермена, но там дело было не в науке, а в сверхспособностях. То же самое можно сказать о недавнем фильме про доктора Стрейнджа или культовом «Чернокнижнике», или про фильм «Гарри Поттер и узник Азкабана»; использование магии для перемещений во времени научных очков вам не добавит. Во множестве фильмов перемещение во времени преимущественно используется, как сюжетный ход, без оглядки на научную достоверность. Даже в фильме «Армия тьмы», хоть он и забавен, нету достоверного механизма для происходящего по сюжету перемещения во времени.
Чтение заклинания из Некрономикона и перенос в прошлое – такой сюжет подходит для занимательного фильма, но научную проверку не проходит.
Но некоторые фильмы, хотя и не рассказывают, и не показывают непосредственно механизм перемещения во времени, удивительно точно описывают то, как могло бы выглядеть путешествие во времени. Перемещаться вперёд довольно просто: нужно приблизиться к скорости света, вернуться в точку старта, и вы оказываетесь в далёком будущем. Именно так на «Планете обезьян» отправили человека в далёкое будущее на антиутопическую Землю, и поэтому «Звёздные войны» так раздражают своим «гипердрайвом». Быстрое движение оказывает серьёзное влияние на скорость течения времени, и переносит вас в будущее независимо от того, что вы будете делать.
Гипердрайв из «Звёздных войн», судя по всему, изображает релятивистское движение в космосе, близкое к скорости света. Но никто не стареет со скоростью, отличной от нормальной, и это нарушает принципы относительности.
Возвращение в прошлое, особенно в определённый момент – основа сюжетов в фильмах о путешествиях во времени. По поводу работы этого механизма есть две теории:
- Течение времени неизменно; всё, что случилось, уже записано, и когда вы перемещаетесь назад, вы не можете изменить ход событий. Ваше перемещение уже встроено в ход событий.
- Временную шкалу можно изменять; изменения, которые вы вносите, отправляясь назад, приводят к появлению другого будущего, возможно, даже отвергающего ваше существование.
Два прекрасных примера первой теории – это «Двенадцать обезьян» и «Петля времени», где будущее уже записано. Перемещение во времени позволяет вам жить и взаимодействовать с прошлым, но не меняет ход истории. События, развернувшиеся так, чтобы вы отправились назад во времени, уже произошли. Вы просто живёте свою жизнь, прекрасно зная судьбу мира.
Идея перемещения в прошлое давно занимала людей – например, с помощью Delorean DMC-12 из «Назад в будущее». После десятилетий исследований мы, возможно, наткнулись на физически возможное решение, однако для него Delorean, скорее всего, не понадобится.
С другой стороны есть возможность, что ваше будущее не записано, даже если вы сами прибыли из будущего. В сериях «Назад в будущее» и фильмах «Терминатор» 1 и 2 на этом многое построено. Хотя они и описывают, как именно перемещение во времени работает физически, опуская некоторые ключевые ингредиенты, действия путешественников могут менять будущее. Кайл Риз и Сара Коннор могут предотвратить или отложить судный день, сражаясь с терминатором, отправленным в прошлое для убийства или предотвращения самого существования мальчика, который будет сражаться с машинами. Марти Макфлай путешествует во времени, чтобы спасти жизнь своего друга, но ему необходимо следить, чтобы в процессе он не стёр из истории самого себя. Это два из лучших примеров фильмов с изменяемым будущим. Также с этим хорошо справляются фильмы из серии «Звёздный путь» – фильм 2009 года, «Первый контакт» и «Дорога домой».
Лучше всего чёрная дыра была изображена в фильме «Интерстеллар», причём она довольно точно изображает горизонт событий для совершенно определённого класса вращающихся чёрных дыр. В глубине гравитационного колодца время для наблюдателя идёт не так, как снаружи.
Два фильма выделяются научной достоверностью и уровнем детализации: Интерстеллар и Контакт. Что интересно, консультантом для обоих фильмов работал один и тот же учёный, Кип Торн, и оба они используют идею чёрных дыр и червоточин. В глубине гравитационного колодца чёрной дыры в «Интерестелларе» время для наблюдателя идёт с иной скоростью, что приводит к релятивистскому повороту сюжета. В фильме «Контакт» мгновение на Земле соответствовало длившейся почти целый день экскурсии по Галактике, и, потенциально, по всей Вселенной. Физика чёрных дыр, червоточин и ОТО в этих фильмах предстают во всей красе, и выглядят они довольно живописно.
Билл Мюррей выпивает кофейник на глазах у Энди Макдауэл в одной из сцен фильма «День сурка»
Наконец, есть ещё один, вероятно, наиболее реалистичный и интересный фильм, использующий путешествие во времени в виде «временной петли»: «День сурка». Любое решение ОТО, позволяющее существовать замкнутым времениподобным кривым, обычно отвергают из-за философских концепций вроде "парадокса дедушки", но эти математические решения непротиворечивы и могут описывать реальность, особенно если мы примем, что начало петли «обнуляет» состояние системы. В «Дне сурка» прекрасно используется этот момент, и временная петля разрушается, только когда в этой смешной, нравственной сказке о добре и самоопределении накапливается достаточное количество изменений. Хотя в ней и недостаёт научности, изображение петли времени здесь сделано наилучшим образом (хотя я ещё не видел «Грань будущего»).
Вот фильмы, из тех, что я видел, правильно описывающие путешествия во времени с научной точки зрения.
Автор: SLY_G
