Возможно ли создать машину времени?

Физик Алексей Рубцов о принципе причинности, втором законе термодинамики и квантовой телепортации 1 339
Фото: Matt Katzenberger

Совместно с сайтом «LookAtMe» мы запустили спецпроект, в котором просим наших ученых ответить на довольно простые, но не очевидные вопросы читателей. Для вас мы выбрали самые интересные ответы экспертов ПостНауки.

Вопрос о возможности создания машины времени — это вопрос об универсальной применимости принципа причинности и близко с ним связанного второго закона термодинамики. Выражаясь простым языком, принцип причинности говорит нам, что всегда и везде, в любых системах отсчёта и для всех явлений следствие не может предшествовать причине. Сначала гремит гром, а затем крестится мужик. Второй закон термодинамики, опять же намеренно упрощая, утверждает, что замкнутые системы всегда меняются в сторону возрастания беспорядка (энтропии). Например, сахар со временем растворяется в воде, потому что сироп обладает большей энтропией, нежели составляющие его сахар и вода по отдельности. Для того чтобы вновь разделить сахар и воду, нужно затратить энергию (например, нагреть раствор).

Ясно, что возможность путешествия во времени нарушила бы оба этих закона: прыгнувший на несколько секунд в прошлое мужик мог бы перекреститься перед вспышкой молнии, а отправив в прошлое сахарный сироп, мы бы увидели, как из него сами по себе возникают несмешанные вода и сахар.

 

Интересно, что никакие другие физические законы не устанавливают разницу между прошлым и будущим. Большая часть уравнений вообще не меняет своего вида при изменении направления течения времени, остальные остаются неизменными при одновременной смене направления временнОй оси и знаков ещё нескольких физических величин (простейший пример такого рода — системы с магнетизмом, в которых надо одновременно менять знак оси времён и направление магнитного поля).

 

Таким образом, принцип причинности и второе начало термодинамики в современной картине знаний представляют собой изолированные утверждения — если вдруг окажется, что они не выполняются, остальная часть научного знания останется неизменной. Можно провести аналогию с пятой аксиомой Евклида: опирающаяся на постулат о непересечении параллельных прямых теория правильно описывает геометрию на плоскости, но отмена этой аксиомы не приводит к катастрофе — получается неевклидова геометрия, описывающая, например, свойства фигур на поверхности сферы.

Разница межу физикой и математикой, однако, состоит в том, что математике интересны любые теории, а физике — только описывающие наш реальный мир, существующий в единственном экземпляре. И в этом реальном мире принцип причинности, судя по всему, не нарушается. Конечно, всегда можно думать, что мы этих нарушений не замечаем, но вероятность такого положения дел крайне мала — как и все фундаментальные законы, принцип причинности проявляет себя в самых разных аспектах наблюдаемой действительности, и пройти мимо его нарушения было бы сложно.

Нужно сказать ещё вот о чём. Учёные не меньше газетчиков любят броские названия, и в последнее время стало модным заимствовать для новых открытий термины из научной фантастики, чтобы привлечь к ним внимание сообщества. Один из ярких примеров — термин «квантовая телепортация», соответствующий абсолютно реальной и очень красивой квантово-информационной технологии, не имеющей, впрочем, ничего общего с телепортами из книжек и компьютерных игр. Вполне может оказаться, что в будущем мы услышим о какой-нибудь «квантовой машине времени». Но путешествия во времени от этого возможными, к сожалению, не станут.

Рубцов Алексей

доктор физико-математических наук, Физический факультет МГУ, профессор кафедры квантовой электроники, внешний исследователь РКЦ