Машина времени — любимый сюжет фантастики. Но что о путешествиях во времени говорит настоящая наука? Кое-что из этого уже происходит — просто очень медленно.
Согласно специальной теории относительности Эйнштейна (1905), время для движущегося объекта идёт медленнее, чем для неподвижного наблюдателя. Эффект становится заметным при скоростях, близких к скорости света.
Общая теория относительности (1915) добавляет: время замедляется и вблизи массивных тел. Часы на уровне моря идут чуть медленнее, чем на вершине горы. Спутниковая навигация GPS учитывает оба эффекта — без поправок ошибка определения координат накапливалась бы примерно на 10 км в сутки.
Космонавты на МКС, проведя на орбите полгода, возвращаются «моложе» оставшихся на Земле примерно на несколько тысячных долей секунды. Это настоящее, хоть и крошечное, путешествие в будущее.
Один близнец остаётся на Земле, другой летит к далёкой звезде почти со скоростью света и возвращается. Для путешественника прошло, скажем, 10 лет, а на Земле — 50. Кажется, что ситуация симметрична, но нет: улетевший близнец ускорялся, разворачивался и тормозил, поэтому именно он окажется младше. Этот вывод подтверждён опытами с атомными часами на самолётах.
Уравнения общей теории относительности формально допускают так называемые замкнутые времениподобные кривые — пути, возвращающиеся в собственное прошлое. Их находили в решениях Гёделя, в моделях вращающихся цилиндров и в проходимых кротовых норах, которые описали Кип Торн и его коллеги в 1988 году.
Проблема в том, что для удержания кротовой норы открытой нужна «экзотическая материя» с отрицательной плотностью энергии в макроскопических количествах. Существует ли она в природе в нужном виде — неизвестно.
Парадокс дедушки: если отправиться в прошлое и помешать собственному рождению, кто тогда совершил путешествие? Физики предлагают разные выходы. Принцип самосогласованности Новикова утверждает, что в прошлом возможны только события, не противоречащие будущему. Многомировая интерпретация квантовой механики допускает, что путешественник попадает в другую ветвь реальности.
Стивен Хокинг выдвинул «гипотезу защиты хронологии»: законы физики, возможно, сами не позволяют создать машину времени в прошлое.