Как устроена машина времени?
Шрифт:
Причем гравитационные эффекты протекают со скоростью, значительно большей, чем скорость света. Это на сегодняшний День известно точной если солнечный луч движется к нам 8 мин, то стоит Солнцу чуть изменить свое положение, как Земля чувствует изменение гравитационного поля немедленно.
Как же тогда примирить эту особенность с теорией Эйнштейна, которая утверждает, что именно скорость света есть абсолютно непреодолимый предел скорости? Сам Эйнштейн попытался найти решение этой проблемы в рамках общей теории относительности.
Суть ее для данного случая заключается в том, что согласно предположению Эйнштейна пространство не «плоское», как полагали раньше, а «изогнутое», деформированное под воздействием распределенных в нем массы и энергии.
Говоря другими словами,
Последствия этой теории не до конца осознаны и в наши. дни. Пространство и время потеряли свой абсолютный характер и, как мы уже говорили, уступили место новому понятию «пространства-времени». Изменения, вносимые при этом в наши геометрические понятия, одновременно носят и количественный и качественный характер.
Количественный — потому, что отныне необходимо учитывать искривленность пространства и времени, а это предполагает, к примеру, что сумма углов треугольника не обязательно должна быть равна 180° (пространственная геометрия Лобачевского), а, прямые параллельные линии согласно той же геометрии в некоторых случаях могут и пересекаться.
Качественный — в основном потому, что становится возможным соединить две точки совершенно различными способами, не имеющими друг с другом пространственно-временной связи. Именно на этих неожиданных путях вселенские «червяки» и прогрызают, свои необыкновенные «дыры».
Чтобы яснее понять, что же знаменуют собой те «различные способы», которыми можно соединить две точки, обратимся к наглядному примеру, приводимому тем же Стивеном Хокингом в его новой книге «Короткая история времени».
Понаблюдаем за самолетом, летящим над пересечённой местностью, предлагает нам английский ученый. Его траектория в небе. — прямая линия в трехмерном пространстве. А вот тень его следует по изогнутой траектории — в зависимости от рельефа — в двухмерном пространстве.
Точно так же Земля движется вокруг Солнца по прямой траектории в четырехмерном пространстве (три классических пространственных измерения плюс четвертая координата — время). А вот в трехмерном пространстве, отображение нашей планеты перемещается по изогнутой траектории — эллипсу, примерно так же, как движется по какой-то кривой тень самолета.
Из всего этого следует, что при помощи «червячной дыры», проходящей через четвертое пространственное измерение, можно изрядно сократить себе путь как в пространстве, так и во времени.
Существование таких кратчайших путей было предсказано теоретиками еще в 1916 году, но только двадцать лет спустя, когда Эйнштейн совместно с Розеном взялся за анализ своих же-уравнений, была выдвинута достаточно проработанная гипотеза о неком «мосте», который может связывать две точки более коротким путем, чем общепринято. Эта гипотеза получила название «мост Эйнштейна-Розена».
И вот в конце 50-х годов Джон Уилер впервые ясно обрисовал, где именно эти «мосты» в нашей Вселенной могут быть наведены. Ему же принадлежит и название «червячные дыры» по известной аналогии с ходами, проделываемыми плодовым червяком. Итак, согласно Уилеру, «червячные ходы», скорее всего, могут возникать в тех районах Вселенной, где пространство сильно изогнуто. То есть, говоря иначе, в районах, где существуют те самые «черные. дыры», о которых мы уже говорили.
При этом, Однако, Уилер и его последователи получили поначалу не слишком обнадеживающую картину. Во-первых, было неясно, как именно могла бы появиться «червоточина» — теория не находила механизмов для ее образования. Во-вторых, получалось, что два входа «червоточины» — теоретики назвали их «ртами» — могут сообщаться между собой весьма незначительное время. Не успеет «червоточина» появиться, как канал или «глотка», соединяющая оба «рта» тотчас должна мгновенно стянуться, давая в итоге две не сообщающиеся между собой «черные дыры».
Таким образом, сконструированные теоретиками «червоточины» показались им нежизнеспособными, и интерес к космическим туннелям вскоре угас.
Путешествия
по «червоточине»Интерес к «червоточинам» возродился всего несколько лет назад, когда известный американский астрофизик Кип Торн при участии своих сотрудников и учеников решил вновь заняться этой проблемой. Говорят, одним из толчков к исследованию послужила просьба, адресованная Торну его коллегой и приятелем, известным ученым Карлом Саганом. Саган на сей раз решил выступить в несвойственной ему роли и написал научно-фантастический роман «Контакт», действие которого происходит как раз в туннеле-«червоточине».
Чтобы придать правдоподобие выдумке своего приятеля, Торн и решил посмотреть, каким образом «червоточину» можно уберечь от мгновенного разрушения. Для начала исследователи попробовали укрепить стенки туннеля некой «экзотической материей».
Материя должна быть действительно на редкость экзотической: она должна выдерживать давления в миллиарды миллиардов атмосфер да при этом еще и обладать, как показывают расчеты, отрицательной… массой — явлением еще не известным в физике.
Однако тем не менее «строительство» продвигалось. Чтобы сделать «червоточину» пригодной для передвижения астронавтов, в транспортный туннель поместили вакуумную трубу. Было предложено и еще одно решение: ученые наделили экзотическую материю такими свойствами, чтобы она не взаимодействовала с обычным веществом. Теперь астронавты могли двигаться сквозь туннель, вовсе не ощущая сопротивления.
Работая с «червоточинами», Торн попытался теоретически обосновать и еще одну идею, ранее обсуждавшуюся применительно к «черным дырам». Эта идея — путешествие во времени. Согласно расчетам получается, что в принципе можно если не запустить ракету, которая прилетит вчера, то по крайней мере по прилете увидеть хвост своего собственного стартующего корабля.
Ну а если заниматься не подобными «фокусами», а чем-либо более серьезным, то с помощью такого приема можно будет отправиться в прошлое. Правда, и тут есть свои сложности. Сложность первая: чтобы сместиться в прошлое, скажем на тысячу лет, придется предварительно двигать «рот» около столетия со скоростью, сравнимой с около световой. Сложность вторая и, пожалуй, главная — это возможное нарушение принципа причинности. Следствие, в данном случае может повлиять на причину, и никто не Знает, чем все это может кончиться…
Ну а чтобы вы не печалились заранее, скажем, что сам Кип Торн весьма расстроен тем шумом, который подняли вокруг его гипотез досужие журналисты. Это ведь всего лишь рабочая гипотеза, в которой сам ученый не видит ничего особенно необычного.
«Пока мы не знаем всех физических законов, на основе которых могут (или не могут) возникать и функционировать космические „червоточины“, — говорил он. — И в то же время известные законы их не запрещают». Более того, по представлениям таких крупных специалистов, как С. Хокинг и Дж. Уилер, в масштабах околопланковской длины, то есть где-то около 10– 43 см, все пространство состоит из микроскопических «червоточин» и представляет собой, как ее называют, квантовую пену. Может быть, когда-нибудь, через тысячелетия, люди научатся раздувать эти «червоточины» до космических размеров…
Что же касается принципиальной возможности перемещения во времени, то К.Торн не видит тут принципиальных «ловушек», поскольку возможность такого путешествия основана на уже достаточно проверенном и привычном эффекте теории относительности — «растягивании» времени с увеличением скорости.
«Словом, машина времени существует самым очевидным образом… но в бесконечно малом мире» — пишет по этому поводу французский научно-популярный журнал «Сьянс эви». Такая констатация, конечно, мало обнадеживает человека, который бы хотел совершить путешествие во времени, ну если не завтра, то по крайней мере в начале следующего века. И все-таки должен ли человек оставить всякую надежду на путешествия в пространстве и времени? Конечно, нет. Если космический корабль будущего и машина времени еще не появились на свет, то гипотеза о том, что однажды они появятся, уже перестала быть чисто теоретической.