Цилиндр опрокидывателя

Цилиндр Типлера , также называемый машиной времени Типлера , — это гипотетический объект , теоретически рассматриваемый как потенциальный способ путешествия во времени , хотя результаты показали, что цилиндр Типлера может позволить путешествовать во времени только в том случае, если его длина бесконечна или существует отрицательная энергия .

Открытие

Цилиндр Типлера был открыт как решение уравнений общей теории относительности Виллемом Якобом ван Штокумом ^[1] в 1936 году и Корнелом Ланцошем ^[2] в 1924 году, но не был признан как допускающий замкнутые времениподобные кривые ^[3] до анализа Фрэнка Типлера ^[4] в 1974 году. Типлер показал в своей статье 1974 года «Вращающиеся цилиндры и возможность нарушения глобальной причинности» ^[5], что в пространстве-времени , содержащем «достаточно большой вращающийся цилиндр », вращающийся вокруг своей оси, цилиндр должен создавать эффект перетаскивания кадра . Этот эффект перетаскивания кадра деформирует пространство-время таким образом, что световые конусы объектов в непосредственной близости от цилиндра становятся наклоненными, так что часть светового конуса затем указывает назад вдоль оси времени на диаграмме пространства-времени . Следовательно, космический корабль, достаточно ускоряющийся в соответствующем направлении, может перемещаться назад во времени по замкнутой времениподобной кривой . ^[4]

CTC связаны в лоренцевских многообразиях , которые физически интерпретируются как пространство-время, с возможностью причинных аномалий, таких как возвращение человека назад во времени и потенциальная стрельба по собственному дедушке , хотя парадоксов можно было бы избежать, используя некоторые ограничения, такие как принцип самосогласованности Новикова . Они появляются в некоторых из наиболее важных точных решений в общей теории относительности, включая вакуум Керра (который моделирует вращающуюся черную дыру ) и пыль Ван Стокума (которая моделирует цилиндрически симметричную конфигурацию вращающейся жидкости или пыли без давления ).

Практичность

Возражение против практичности построения цилиндра Типлера было обнаружено Стивеном Хокингом , который утверждал, что согласно общей теории относительности невозможно построить машину времени в любой конечной области, которая удовлетворяет слабому энергетическому условию , то есть, что область не содержит экзотической материи с отрицательной энергией. Цилиндр Типлера, с другой стороны, не содержит никакой отрицательной энергии. Первоначальное решение Типлера включало цилиндр бесконечной длины, который легче анализировать математически, и хотя Типлер предположил, что конечный цилиндр может создавать замкнутые времениподобные кривые, если скорость вращения достаточно высока, ^[6] он этого не доказал. Но Хокинг комментирует: «это невозможно сделать с положительной плотностью энергии везде! Я могу доказать, что для построения конечной машины времени вам нужна отрицательная энергия». ^[7] Аргумент Хокинга появляется в его статье 1992 года о гипотезе защиты хронологии (хотя аргумент отличается от самой гипотезы, поскольку аргумент утверждает, что классическая общая теория относительности предсказывает, что конечная область, содержащая замкнутые времениподобные кривые, может быть создана только в том случае, если в этой области есть нарушение слабого энергетического условия, тогда как гипотеза предсказывает, что замкнутые времениподобные кривые окажутся невозможными в будущей теории квантовой гравитации , которая заменит общую теорию относительности). В статье он рассматривает «случай, когда нарушения причинности появляются в конечной области пространства-времени без сингулярностей кривизны» и доказывает, что «здесь будет горизонт Коши , который компактно генерируется и который в общем случае содержит одну или несколько замкнутых нулевых геодезических, которые будут неполными. Можно определить геометрические величины, которые измеряют усиление Лоренца и увеличение площади при обходе этих замкнутых нулевых геодезических. Если нарушение причинности возникло из некомпактной начальной поверхности, усредненное слабое энергетическое условие должно быть нарушено на горизонте Коши». ^[8]

В художественной литературе

Steins;Gate — визуальный роман, в котором упоминаются цилиндры Типлера, а также тема путешествий во времени и Джон Тайтор .
В серии Starrigger Джона ДеЧанси используются вертикально выровненные цилиндры Типлера (называемые объектами Керра -Типлера) для создания пространственно-временных врат вдоль межгалактического шоссе.
Короткий рассказ Ларри Нивена «Вращающиеся цилиндры и возможность нарушения глобальной причинности» заимствует свое название из статьи Типлера. ^[9]
Пол Андерсон включает его в свой роман «Аватар» . ^[10]
Вернор Виндж в романе « Затерянные в реальном времени» (хотя объект описывается как голая черная дыра ). ^[11]
Комикс Криса Страуба Starslip включает цилиндр Типлера, созданный как произведение искусства, которое также вызывает перемещение во времени. ^[12]
У Яна Дугласа есть цилиндр Типлера, созданный инопланетянами неизвестного происхождения в «Сингулярности» , третьей книге серии «Звездный перевозчик» .
Star Trek Online использует устройство с тем же названием, которое позволяет игроку возвращать время на несколько секунд (до 7~13 секунд) в пределах локализованного поля.^[13] (Специфика обращения времени на тринадцать секунд, а также наличие у устройства бериллиевого сердечника, являются отсылками к научно-фантастической комедии « В поисках галактики» .)
В серии романов «Уорстрайдер» Уильям Х. Кит использует цилиндр Типлера с отношением длины к ширине 512, что позволяет путешествовать в ядро галактики Млечный Путь и обратно .
В серии произведений Терри Пратчетта « Плоский мир » «прокрастинаторы», используемые монахами-историками, считаются разновидностью цилиндра Типлера.
Цилиндр Типлера используется в качестве сюжетного приема в рассказе Чака Гроссарта «Спуск Феникса».
В 9-м эпизоде веб-сериала «Спросите Уэзерсби» ^[14] упоминается цилиндр Типлера, в котором обсуждается путешествие во времени. ^[15]
В эпизоде 2.11 «Чудо Рождества» американского телесериала « Вне времени» упоминается цилиндр Типлера, добавленный к модернизированной машине времени.
В 14 серии 2 сезона сериала «Гэбби Дюран и невыносимые — Зик в будущее» упоминается Цилиндр Бесконечности Типлера как возможное устройство для путешествий во времени.
SCP-2540: запись на сайте совместной художественной литературы SCP Foundation (сайт Wikidot), описывающая усилия исследователей Фонда, пытающихся понять 4D-цилиндр Типлера, который воспринимается как обычный лайм ( Citrus aurantiifolia ).
В анимации Алана Беккера «Анимация против физики» цилиндры Типлера используются как способ путешествия во времени.

Ссылки

Примечания

^ Ван Штокум, Виллем Якоб (1936). «Гравитационное поле распределения частиц, вращающихся вокруг оси симметрии». Труды Королевского общества Эдинбурга .
^ Ланцош, Корнель (1997) [1924]. «О стационарной космологии в смысле теории гравитации Эйнштейна». Общая теория относительности и гравитация . 29 (3). Springland Netherlands: 363–399. doi :10.1023/A:1010277120072. S2CID 116891680.
^ Эрман, Джон (1995). Взрывы, хрусты, всхлипы и крики: сингулярности и акаузальности в релятивистском пространстве-времени . Oxford University Press. стр. 21. ISBN 0-19-509591-X.
^ ab Tipler, Frank (1974). "Вращающиеся цилиндры и возможность глобального нарушения причинности" (PDF) . Physical Review D. 9 ( 8): 2203–2206. Bibcode :1974PhRvD...9.2203T. doi :10.1103/PhysRevD.9.2203. Архивировано из оригинала (PDF) 2009-10-26.Доступно в формате GIF здесь: страницы 1, 2, 3 и 4. См. также здесь.
^ Типлер, Фрэнк Дж. (1974). «Вращающиеся цилиндры и возможность глобального нарушения причинности*». Physical Review D. 9 ( 8): 2203–2206. Bibcode :1974PhRvD...9.2203T. doi :10.1103/PhysRevD.9.2203.
^ Эрман, Джон (1995). Взрывы, хрусты, всхлипы и крики: сингулярности и акаузальности в релятивистском пространстве-времени . Oxford University Press. стр. 169. ISBN 0-19-509591-X.
^ Хокинг, Стивен (2002). Будущее пространства-времени . WW Norton. стр. 96. ISBN 0-393-02022-3.
^ Хокинг, Стивен (1992). «Гипотеза защиты хронологии». Physical Review D. 46 ( 2): 603–611. Bibcode : 1992PhRvD..46..603H. doi : 10.1103/PhysRevD.46.603. PMID 10014972.
^ "Библиография Ларри Нивена". larryniven.net . Архивировано из оригинала 2023-06-06 . Получено 2013-04-22 .
^ Нахин, Пол Дж. (20 апреля 2001 г.). Машины времени: путешествия во времени в физике, метафизике и научной фантастике. стр. 95. ISBN 9780387985718.
^ Виндж, Вернор (2004). Затерянные в реальном времени. Macmillan. стр. 174. ISBN 1429915129. Получено 2014-03-05 .
^ Штрауб, Крис (2007-07-23). "Starslip". starslip.krisstraub.com . Получено 2023-05-13 .
^ "Универсальные консоли". Star Trek Online Wiki . Curse, Inc. Получено 05.03.2014 .
^ «Спросите мистера Уэзерсби (Сезон 1) — YouTube». www.youtube.com .
^ "Спросите Уэзерсби, Эпизод 9". Архивировано из оригинала 2021-12-21 – через YouTube.

Библиография

Фрэнк Дженнингс Типлер, Нарушение причинности в общей теории относительности, докторская диссертация в Мэрилендском университете, Колледж-Парк (1976). Источник: Dissertation Abstracts International, том 37–06, раздел B, стр. 2923. Также доступно как Dissertation 76–29,018 из Xerox University Microfilms, Энн-Арбор, Мичиган.
Пенроуз, Роджер . «Вопрос космической цензуры». Журнал астрофизики и астрономии, т. 20 (сентябрь 1999 г.): 233.
Уолд, Роберт (ред.). Черные дыры и релятивистские звезды . Издательство Чикагского университета , 1998. ISBN 0-226-87034-0 .