Если назвать машиной времени устройство, которое доставляет пассажира в будущее быстрее, чем он постареет, природа уже показывает принцип работы. Если требуется вернуться к событию до старта и изменить его, ни устройства, ни подтверждённого физического механизма у нас нет. Эти два смысла часто смешивают.
Специальная теория относительности предсказывает замедление собственных часов движущегося объекта. При скорости, близкой к скорости света, путешественник может прожить меньше времени, чем люди на Земле. Общая теория относительности добавляет гравитационное замедление: в более сильном поле часы идут медленнее. Эффекты измерены атомными часами и учитываются в навигации. Их величина в обычных поездках ничтожна, а разогнать человека почти до скорости света технически далеко за пределами возможностей.
Геометрии, которые допускают путь в прошлое
Некоторые решения уравнений Эйнштейна содержат замкнутые времениподобные кривые — траектории, возвращающие к более раннему событию. Часто в популярном изложении появляется проходимая кротовая нора: короткий тоннель между областями пространства-времени. Если её входы пережили различный ход времени, теоретически между ними мог бы возникнуть временной сдвиг.
Но каждое «если» здесь велико. Наблюдаемых проходимых кротовых нор нет. Для удержания горловины открытой моделям требуется материя с экзотическими свойствами. Неизвестно, возможна ли нужная конфигурация в макроскопическом масштабе и переживёт ли квантовую обратную реакцию. Иллюстрация NASA показывает художественную идею маршрута, а не обнаруженный объект или проект аппарата.
Другие модели используют вращающиеся чёрные дыры, космические струны или глобально необычные вселенные. Реальные чёрные дыры не являются проверенным порталом: горизонт событий не даёт безопасного обратного пути, а внутреннее решение идеализированной метрики может разрушаться при возмущениях.
Причинность и защита хронологии
Возврат информации в прошлое создаёт замкнутую причинную цепь. Знаменитые парадоксы лишь иллюстрируют проблему; физическое препятствие ищут в свойствах полей и геометрии. Гипотеза защиты хронологии Стивена Хокинга предполагает, что квантовые эффекты не позволят сформироваться области с замкнутыми временными линиями. Работа даёт серьёзные аргументы для определённых условий, но полной экспериментально подтверждённой теории квантовой гравитации пока нет.
Есть и информационная тонкость. Квантовая телепортация не переносит объект мгновенно и тем более назад во времени: для восстановления состояния нужен обычный классический канал, ограниченный скоростью света. Запутанность не служит связью с прошлым.
Реальная «машина в будущее» получается из различного темпа часов, но требует экстремальных скоростей или гравитации. Машина в прошлое остаётся свойством отдельных математических моделей, которые опираются на несуществующие или недоказанные условия. Наука исследует эти модели, потому что они проверяют пределы относительности и причинности; чертежа устройства из них не следует.
Проверяемая машина, а не рисунок траектории
Даже маршрут только в будущее требует колоссальной энергии. По мере приближения к скорости света энергия массивного корабля растёт без границы; нужно также защититься от межзвёздной пыли, рассеять тепло и затем затормозить. Сильное гравитационное замедление возле компактного объекта добавляет приливные силы и сложность безопасного возвращения.
Готовая кротовая нора решила бы геометрическую часть маршрута, но породила инженерные вопросы ещё до перемещения её входов: как найти или создать горловину, удержать её стабильной, защитить пассажира и управлять неизвестным распределением энергии. Современная теория не предлагает доступного материала, из которого можно собрать такой объект.
Проверяемая демонстрация машины времени должна была бы передать заранее выбранную информацию в область, где отправитель ещё не принял решение, и исключить обычную утечку данных. Ни загадочные фотографии, ни совпавшие предсказания, ни рассказы очевидцев такого теста не проходят.