Многие из нас мысленно задавали себе вопрос, куда бы они отправились, если бы у них была машина времени?

Вы бы рванули в 3000 год, чтобы увидеть, что стало с человеческим видом? Или повернули бы стрелку назад, как Марти Макфлай, рискуя испортить собственное будущее? Прежде чем собирать вещи, у физика есть новости, которые могут испортить вам пару фильмов Marvel: путешествовать, возможно, удастся только в одном направлении, и это направление не назад.

Хуншэн Чжан, исследователь Университета Цзинаня в Китае, показал, что в широком классе теоретических вселенных путешествие в собственное прошлое невозможно.

«Весь аргумент основан на одном факте: свет никогда не может указывать в сторону от направления движения путешественника во времени», говорит Чжан.

Представьте себе пространство-время, разрезанное на слои, по которым может распространяться сам свет. Все, что движется медленнее света, должно пересекать эти поверхности в одном и том же направлении, как при подъеме по лестнице, с которой вам никогда не дают сделать шаг вниз.

Если можно двигаться только вверх, вы никогда не вернетесь на ступеньку, с которой начали.

«В моей статье ставится более узкий вопрос: когда пространство-время допускает такой замкнутый путь, а когда сама геометрия его запрещает?» сказал Чжан Euronews Next.

Две лазейки

Физики называют путешествия в прошлое «замкнутыми времеподобными кривыми» маршрутами в пространстве-времени, которые возвращаются в ту же точку и тот же момент, с которых начались.

«Предположим, вы хотите пожать руку самому себе в прошлом», говорит Чжан. «Для этого вам понадобится путь в пространстве-времени, который замыкается сам на себя и при этом нигде не превышает скорость света».

Уравнения Эйнштейна допускают такие пути в немногих сценариях, например вблизи ядра вращающейся черной дыры.

Важно, что исследование Чжана (источник на английском языке), отправленное на рецензирование, также показывает, как именно машина времени могла бы обойти эти ограничения, и способов всего два.

Первое связано с кручением. Представьте лучи света, которые вместо того чтобы идти параллельно, закручиваются друг вокруг друга, как пряди веревки. В этом случае аккуратные световые поверхности не могут образоваться, поэтому нет и лестницы, заставляющей вас все время подниматься.

Именно это происходит вблизи центра вращающейся черной дыры. Теория Эйнштейна говорит, что вращающаяся масса увлекает за собой пространство и время, а рядом с ядром черной дыры это «затягивание» настолько сильное, что движение «вперед во времени» изгибается в круг.

Путешественник, следующий по такому кругу, будет видеть, как его часы идут вперед, как обычно, но его путь приведет его обратно в момент отправления. Физик Брэндон Картер еще в 1968 году показал, что такие замкнутые пути существуют внутри вращающихся черных дыр.

Но Чжан подчеркивает, что одно лишь кручение не виновато. «Само по себе кручение не создает замкнутую кривую. Оно только блокирует мой аргумент», говорит Чжан. «Кручение есть повсюду во Вселенной и, насколько нам известно, безвредно».

Вторая лазейка связана с формой самой Вселенной. Лестница может быть идеально построена, но вести вокруг здания так, что верхняя ступенька оказывается прямо над нижней, как на невозможных лестницах в рисунках Эшера. Вы все время поднимаетесь и в итоге возвращаетесь туда, где начали. Большинство машин времени, которые физики придумали на бумаге, включая те, что построены на червоточинах, опираются именно на этот трюк.

Физики называют эту лазейку топологией, и Чжан считает, что именно за ней стоит следить. «Лазейка, которая может иметь значение, это топология, и как раз она выглядит наименее вероятной без намеренного конструирования», говорит Чжан.

Пункт назначения: завтра

Путешествия в будущее, напротив, уже хорошо изучены. Эйнштейн показал, что движение с очень большой скоростью или нахождение в сильном гравитационном поле замедляет ваши часы по сравнению с часами остальных. По данным Европейского космического агентства, астронавты, возвращающиеся после шести месяцев на борту Международной космической станции, примерно на пять тысячных секунды моложе, чем были бы без этого полета.

Чжан стремится подчеркнуть пределы своей работы. «Это не утверждение, что путешествия во времени невозможны», говорит он.

По крайней мере пока, возможно, стоит собираться в дорогу на завтра, а не на вчера… если, конечно, у вас нет Камня Времени.