Ми знаємо, що планети обертаються, але як щодо Всесвіту в цілому? Ні, всесвіт, здається, не обертається. Якби це сталося, подорож у часі в минуле могла б стати можливою.
Хоча в давнину люди стверджували, що небеса обертаються навколо нашого світу, у 1949 році математик Курт Гедель був першим, хто надав сучасне формулювання обертового Всесвіту. Для цього він використав мову загальної теорії відносності Альберта Ейнштейна, щоб вшанувати свого друга та сусіда в Прінстоні, самого Ейнштейна.
Але цей процес академічного «вшанування» пішов в іншому напрямку, ніж ви могли підозрювати, тому що Гедель використав приклад Всесвіту, що обертається, щоб показати, що загальна теорія відносності була неповною.
Модель обертового Всесвіту Геделя була досить штучною. Окрім обертання, його Всесвіт містив лише один інгредієнт: негативну космологічну постійну, яка протистояла відцентровій силі цього обертання, щоб зберегти Всесвіт статичним.
Але штучна природа цього всесвіту не турбувала Геделя. Натомість його головна думка полягала в тому, що загальна теорія відносності взагалі допускала можливість існування Всесвіту, що обертається. І Гедель використав свій обертовий Всесвіт, щоб показати, що загальна теорія відносності допускає подорожі в часі в минуле, які повинні бути заборонені.
Покрутити Всесвіт
Жити у всесвіті, що обертається, було б справді дивно. По-перше, усі спостерігачі вважатимуть себе центром обертання. Це означає, що якщо ви припаркуєтеся десь і переконаєтеся, що ви абсолютно нерухомі, ви побачите, як всесвіт обертається навколо вас. Але якби ви взяли й переїхали кудись ще, навіть у далеку галактику, ви б завжди бачили, як Всесвіт обертається навколо вашого нового місця.
Це неймовірно важко уявити, але це мало чим відрізняється від ідеї, що у всесвіті, що розширюється, усі спостерігачі бачать себе центром розширення.
Чим далі ви йдете від одного спостерігача, тим більша швидкість обертання. І це не просто обертання речей, а й обертання самого простору-часу. Це означає, що світло, яке завжди змушене слідувати кривизні простору-часу, здійснює деякі дивні подорожі. Промінь світла, що виходить від спостерігача, буде викривлятися, коли його захопить обертання простору-часу. У деякій віддаленій точці обертання буде занадто сильним, і світло розвернеться і повернеться до спостерігача.
Це означає, що є межа того, як далеко ви можете бачити у всесвіті, що обертається, і крім цього, все, що ви спостерігатимете, це дублікати зображень вашого власного минулого.
Ця дивна поведінка стосується не лише світла. Якби ви сідали в ракету й летіли крізь обертовий всесвіт, ви теж потрапили б у обертання. І через це обертання ваш рух подвоїться назад. Однак коли ви повертаєтеся до вихідної точки, ви прибуваєте раніше, ніж виїхали.
У певному сенсі всесвіт, що обертається, здатний перетворити ваше майбутнє у ваше власне минуле, дозволяючи вам подорожувати назад у часі.
Сидячи на місці
Це було головним запереченням Геделя проти загальної теорії відносності. Ця теорія, будучи нашим остаточним розумінням простору і часу, не повинна допускати подорожі в часі назад, тому що подорожі в часі в минуле порушують наші уявлення про причинність і створюють усілякі неприємні парадокси подорожей у часі. Той факт, що теорія відносності автоматично не робить подорожі в часі неможливими, сигналізував Геделю, що теорія Ейнштейна була неповною.
На щастя, ми не бачимо жодних ознак того, що живемо у Всесвіті, що обертається. Якби космос обертався, то світло, що надходить з протилежних напрямків неба, мало б червоне зміщення в одному напрямку та еквівалентне синє зміщення в іншому. Астрономи застосували цей тест до огляду далеких галактик і навіть до космічного мікрохвильового фону, який є світлом, що залишився з того часу, коли космосу було лише 380 000 років. Висновок цих тестів полягає в тому, що якщо Всесвіт обертається, то він робить це зі швидкістю менше 10^-17 градусів на століття.
Але заперечення Геделя залишаються в силі. З 1949 року фізики придумали інші шляхи для загальної теорії відносності, щоб дозволити подорожі в часі назад, червоточини, «привід деформації» зі швидкістю вище за світло (відомий як привід Алькуб’єрре) і спеціальні шляхи навколо нескінченно довгих циліндрів. Але всі ці хитрощі спираються на якусь екзотичну фізику, яка порушує наше розуміння того, як працює Всесвіт, як матерія з від’ємною масою.
Але всесвіт Геделя, що обертається, є просто предметом спостереження, а не фундаментальним розривом із відомою фізикою. Ми могли б опинитися у всесвіті, що обертається, так само легко, як і у всесвіті, що розширюється. У наших знаннях фізики немає нічого, що перешкоджало б існуванню такого роду Всесвіту, тому в наших знаннях фізики немає нічого, що перешкоджало б подорожам у часі назад.
Можливо, Гедель має рацію, і нам є чому навчитися.
Раніше ми розповідали про те, що наш Всесвіт має форму. Він плоский.