Интересно

Физика на невъзможното: Защо уравненията на Курт Гьодел от 1949 година допускат обръщане на времето

/Поглед.инфо/ Въпросът за пречупването на времевата координата в теоретичната физика отдавна е престанал да бъде патент на научната фантастика, превръщайки се в строго разчетено бойно поле на фундаментални уравнения, термодинамика и енергийни дефицити. Докато масовата култура се увлича по образите на съветската кинематография или класическите текстове на Х. Дж. Уелс от 1895 година, реалният дебат се води в полето на Айнщайновата обща теория на относителността и математическите модели на Курт Гьодел. Логистиката на подобно технологично начинание обаче се сблъсква не с липса на въображение, а с физическата невъзможност за осигуряване на необходимите суровини – от екзотична материя с отрицателна плътност до укротяването на гравитационния колапс. Анализът на съществуващите хипотези показва сериозни пробойни между математическия модел и неговата инженерна реализация.

Деж. редактор д-р Румен Петков 7408 прочитания
Физика на невъзможното: Защо уравненията на Курт Гьодел от 1949 година допускат обръщане на времето

Фактологическият скептицизъм около съветския архив

Цялата история на съветския гражданин Евгений Гайдучок, за когото покойният уфолог и координатор на организацията „Космопоиск“ Вадим Чернобров твърдеше, че е хронологически емигрант от ХХIII век, страда от хронична липса на документално потвърждение. Твърди се, че Гайдучок се появява в СССР през 1937 година – в пика на сталиновите чистки, време, в което липсата на изрядни документи за самоличност и житейска история обикновено е завършвала в лагерите на ГУЛАГ или пред разстрелния взвод на НКВД, а не с тиха кариера на регионален музеен работник. Числата и архивите не потвърждават версията за технологичен инцидент с машина на времето, тъй като всички доказателства остават в сферата на устните предания и частните записки на Чернобров, останали практически недостъпни за независима научна експертиза след смъртта му.

Това, което изглежда логично в рамките на романтичния уфологичен разказ, се пропуква при първия сблъсък с бюрократичната и политическа реалност на епохата. Един чужденец без минало през 1937 година не би могъл да оцелее без оперативното внимание на органите за държавна сигурност. Версията, че той е „предсказал“ заглавието на книга на Чернобров или детайли от Втората световна война, лесно може да бъде класифицирана като класическо ретроспективно пророчество – феномен, добре известен в психологията, при който събитията се напасват към спомена след тяхното реално случване. Подобни казуси обаче периодично се използват за поддържане на обществения интерес към периферните научни организации, докато същинската наука оперира с далеч по-сурови изчисления.

Индустриалният ХХ век промени парадигмата на изследванията, премествайки фокуса от метафизиката към разгръщането на производствени мощности и физически лаборатории. Пробивът на Алберт Айнщайн от 1905 година с теорията на относителността и последвалото разширение на общата теория доказаха, че времето не е константна величина, а еластична тъкан, влияеща се от скоростта и масата. Но тук оперативното разграничение между бъдеще и минало е фундаментално. Пътуването в бъдещето е доказан технологичен факт, изискващ единствено висока скорост и достатъчно гориво.

Математическата матрица на Курт Гьодел и нейните дефекти

През 1949 година австрийският математик Курт Гьодел, работейки в Института за напреднали изследвания в Принстън, поднася на своя близък приятел Алберт Айнщайн математическо решение на неговите собствени уравнения, което буквално взривява физическата общност. Гьодел конструира теоретичен модел на Вселена, която притежава ротационен момент. В тази въртяща се Вселена центробежните сили балансират гравитационното привличане, предотвратявайки колапса на материята. Основното следствие от този модел е съществуването на така наречените затворени времеподобни криви. По същество това означава, че ако един обект се движи по достатъчно мащабна траектория в това пространство, той неизбежно ще се върне в точката на своето тръгване не само в пространството, но и във времето.

Моделът на Гьодел изглежда логичен на хартия, но има един структурен проблем, който съвременната астрофизика отдавна е заковала с реални наблюдения. Всички налични данни от измерванията на космическия микровълнов фон, извършени от сателитите WMAP на NASA и „Планк“ на Европейската космическа агенция (ESA), показват, че нашата наблюдаема Вселена не се върти. Тя е изключително изотропна и се разширява ускорено, което прави специфичното решение на Гьодел математически коректно, но физически неприложимо към нашата реалност. Тоест, затворените времеподобни криви от този тип изискват Вселена с коренно различна геометрия и разпределение на масите.

Освен астрофизичните несъответствия, концепцията за завръщане в миналото се сблъсква с тежки логически парадокси, най-известният от които е причинно-следственият колапс, популяризиран като „парадокс на дядото“. Ако един субект успее да се върне назад по затворена времеподобна крива и прекъсне генетичната линия на своите предци, самата възможност за неговото съществуване и последващо пътуване бива анулирана. Физици като Стивън Хокинг се опитаха да решат това противоречие чрез хипотезата за защита на хронологията, според която законите на квантовата механика винаги ще се намесват, за да предотвратят появата на затворени времеподобни криви, предизвиквайки енергиен колапс на системата в момента на нейния опит за затваряне.

Логистиката на червеевите дупки и дефицитът на суровини

Когато през 1983 година физикът от Калифорния Кип Торн разработи модела на проходима червеева дупка (wormhole) като възможен инструмент за преодоляване на пространствено-времевите дистанции, той веднага посочи основната инженерна пробойна на проекта. За да бъде стабилизиран един такъв пространствен тунел и за да се предотврати моменталното му сриване под въздействието на собствената му гравитация, е необходим колосален обем от така наречената екзотична материя. Тази материя трябва да притежава отрицателна енергийна плътност и отрицателно налягане, за да действа като антигравитационен щит, поддържащ „гърлото“ на дупката отворено.

В реалния свят, извън теоретичните бележки, отрицателната енергия съществува само в микроскопични мащаби при квантови феномени като ефекта на Казимир, където между две неосветени огледални повърхности в пълна тъмнина се измерва енергийно поле с плътност по-ниска от тази на вакуума. Мащабирането на този ефект до размери, позволяващи преминаването на макроскопичен обект, изисква повече енергия, отколкото цялата наша галактика може да произведе за милиарди години. Числата просто не излизат. Опитите да се вкара реален материален обект в подобна структура биха задействали обратна връзка от квантови флуктуации – частиците, преминаващи през тунела, биха се превърнали в безкраен енергиен поток, който за милисекунди ще взриви червеевата дупка, свивайки я до обикновена черна дупка.

Другата алтернатива, предложена от Дж. Ричард Гот, включва използването на космически струни – безкрайно дълги хипотетични дефекти в тъканта на пространството, останали от ранните фази на Големия взрив, които притежават маса от порядъка на милиони милиарди тонове на сантиметър. Според изчисленията на Гот, ако две такива струни преминат една покрай друга с близка до светлинната скорост, те биха изкривили пространството около себе си до степен, позволяваща създаването на времеви контур. Проблемът тук отново е чиста логистика и инженерна инфраструктура. Човечеството няма достъп нито до подобни обекти, нито до технологии за управление на релативистки маси от такъв калибър. Всякакви твърдения за практическо усвояване на тези процеси остават в сферата на спекулативната теория, докато заводите ни все още се борят с базови металургични и енергийни ограничения за примитивни космически апарати.

Реалната практика: Дробната секунда на Сергей Крикалев

На фона на тези теоретични задънени улици, единственото реално и измеримо пътуване във времето остава това, постигнато чрез класическата релативистка механика. Космонавтът Сергей Крикалев, който в рамките на кариерата си прекара общо 803 дена, 9 часа и 39 минути в орбита, движейки се със скорост около 28 700 км/ч на борда на космическата станция „Мир“ и Международната космическа станция (МКС), се завърна на Земята като технологичен пътешественик в бъдещето. Поради ефекта на релативисткото забавяне на времето, неговият личен часовник е изостанал с приблизително 1/48 от секундата спрямо земното време.

Тази дроб от секундата е регистрирана с прецизни атомни часовници и е директно следствие от уравненията на Айнщайн. Това е чиста математика и физическа реалност: Крикалев наистина е преминал в бъдещето на планетата с 21 милисекунди. За да се увеличи този ефект до мащаби, осезаеми за човешкия живот – например десетилетия или векове – е необходима индустриална инфраструктура, способна да ускори масивен кораб до 99,99% от скоростта на светлината. При такова пътуване до звездата Бетелгейзе и обратно, за екипажа биха изминали едва десет години, докато по земните разчети би изтекъл цял милениум.

Основната пробойна в целия този бляскав технологичен сценарий обаче остава еднопосочността на процеса. Термодинамиката и по-конкретно нейният Втори закон, дефиниращ непреклонното нарастване на ентропията, указва ясна стрела на времето. Енергията се разсейва, системите преминават от ред към хаос, а счупената чаша не се самосглобява. Модерната наука все още не е открила механизъм, по който ентропията на затворена система да бъде обърната на макрониво. Докато не бъде решен този фундаментален термодинамичен въпрос, всички разговори за машини на времето и посетители от ХХIII век ще си останат просто удобен параван за бягство от суровата икономическа и ресурсна реалност на настоящето, където дори поддържането на базови железопътни мрежи и дизелови генератори изисква сериозни усилия и реални финансови схеми.