Умные парни (сборник)

В 1980-х годах знаменитый советский физик Иосиф Шкловский говорил, что астрономия, как и география, закончилась, – все открытия уже сделаны. С середины 1990-х годов благодаря наблюдениям мощных космических и земных телескопов Нобелевские премии сыплются на астрономов звездопадом. В последнее десятилетие неоспоримыми истинами признаны факты, за оглашение которых еще совсем недавно ученого признали бы еретиком и отлучили бы от науки.

Установлено, что лишь на 3–5 % Вселенная состоит из привычной и видимой нами материи из барионов (протоны, нейтроны, электроны). На 25 % Вселенная – частицы неизвестной природы, так называемая темная материя, которая пока не обнаружена, но ясно, что эти частицы тяжелее протонов и никогда не достигают скорости света. Но в основном, на 70 %, Вселенная заполнена еще более загадочной «темной» энергией. Это вещество с положительной плотностью энергии и отрицательным давлением, то есть оно обладает немыслимым на Земле свойством антигравитации, когда сила тяжести действует в обратную сторону – не притягивает, а расталкивает предметы в стороны. Нельзя исключить того, что «темная» энергия есть энергия вакуума, существование которой для многих уважаемых академиков есть вздор хуже теорий Лысенко и вечного двигателя.

Десять лет назад было доказано: Вселенная не стационарна, она расширяется и делает это с удовольствием, что выражается в постоянном ускорении разбегания галактик. 15 миллиардов лет назад, в момент рождения так называемого Большого взрыва, вся Вселенная была заключена в объеме радиусом 10 33 сантиметра, что в 100 миллиардов миллиардов раз меньше радиуса протона (1013 сантиметров). И в этом объеме уже была заложена вся информация о будущем Вселенной, хотя законов сохранения не было, так как события происходили на квантовом уровне. После Большого взрыва Вселенная неустанно расширяется и никогда не сжималась, что возможно только в том случае, если помимо гравитации существует антигравитация. Над этим парадоксом мучился еще великий Эйнштейн, сказавший в сентиментальном порыве: «Прости меня, Ньютон».

Из жизни пожирателей звезд

Значительная часть вещества во Вселенной, «темная» материя и «темная» энергия, сконцентрирована в «пожирателях звезд» – черных дырах, самых страшных и притягательных объектах в мироздании. Расчеты самого знаменитого ученого современности Стивена Хокинга показывают, что черная дыра массой в несколько наших Солнц имела бы радиус 1013 сантиметров, то есть размер протона. В «Курсе теоретической физики» Лев Ландау назвал черную дыру самой красивой из всех существующих теорий. Будто о ней слова Пушкина: «Есть упоение в бою, и бездны мрачной на краю…» Макс Борн восхищался черной дырой, как творением искусства. Виталий Гинзбург говорил, что черные дыры вызывают чувство, родственное тому, которое испытывают, глядя на самые выдающиеся шедевры живописи, скульптуры, архитектуры. Американец Кип Торн написал: «Из всех измышлений человеческого ума, от единорогов и химер до водородной бомбы, самое фантастичное – это образ черной дыры, границу которой ничто не может пересечь, и даже свет задерживается ее мертвой хваткой».

Если недоступная красавица хотя бы изредка должна являться своим поклонникам, то для черной дыры это необязательно, ибо она в принципе невидима. При обилии дифирамбов черную дыру можно обнаружить лишь по косвенным признакам. Внутри черной дыры меняются свойства пространства и – внимание! – замедляется, как предрекал Эйнштейн, время. Пространство и время закручиваются в воронку, в ее глубине – опять спокойствие! – они распадаются на кванты. Черная дыра – это гравитационная бездна, откуда нет выхода.

«Черная дыра – объект невероятной плотности, который засасывает внутрь любые оказавшиеся поблизости объекты, в том числе свет, и он не может вырваться из ее тяготения, – говорит академик Анатолий Черепащук. – У черной дыры нет поверхности, но есть горизонт событий, где время останавливается. Космический корабль, достигший черной дыры, постепенно замедляется и, по нашим впечатлениям, намертво застывает в пространстве. На самом деле корабль рухнул в черную дыру и начал сказочное путешествие по другим Вселенным, где нет пространства, а есть только время. Двигаясь к центру черной дыры, космонавт увидит свое будущее и другую Вселенную, расположенную по отношению к нашей Вселенной в будущем. Чтобы попасть в эту Вселенную иным способом, космонавту пришлось бы двигаться со скоростью больше скорости света, что невозможно. Но космонавт не сможет вернуться и рассказать нам о будущем.

Мало того, сам факт его путешествия останется неизвестным, потому что для наблюдателя он навсегда останется на границе черной дыры, поскольку пересечь горизонт событий невозможно.

Существование черных дыр – самый драматичный спор в науке. Потому что это ключ к общей теории относительности Эйнштейна. Парадокс в том, что Эйнштейн не верил в черные дыры, которые только и могут спасти его теорию. Половина физиков и сейчас в них не верит, полагая, что из реального вещества такие объекты построить нельзя. Пусть открыто 300 черных дыр, но споры продолжаются. Ибо остается вероятность, что будут открыты объекты такой же массы, как черные дыры, но с границей поверхности и магнитным полем.

«Кротовая нора» – тоннель в прошлое и будущее

Теперь мы переходим к самому интересному. Если во Вселенной обнаружатся новые объекты с такими характеристиками, астрономам останется только застрелиться. Главное свойство: у этих объектов, которые во всем сродни черным дырам, нет горизонта событий. На Западе они называются «worm holes» – «червячьи ходы». Русские выбрали название поблагозвучнее – «кротовые норы». Если «кротовые норы» существуют, то становятся возможными путешествия во времени, для чего потребуется открыть дверцу в тоннель и начать по нему движение в любую сторону – вперед и назад. Тело при этом не будет пережевано, как в мясорубке, и сможет в целости вернуться назад.

Для внешнего наблюдателя черная дыра и «кротовая нора» ничем не отличаются. Сестры-близнецы. Но для космического путешественника это принципиально разные судьбы. «Кротовая нора» состоит из «темной» энергии, вещества с отрицательным давлением. Если такое вещество сжимается, то миру является не черная дыра, а «кротовая нора», в которой из-за гравитационного отталкивания нет всеобщего коллапса в центре и нет горизонта событий. Это означает, что имеется принципиальная возможность войти в «кротовую нору» и выйти наружу в другой точке Вселенной или вовсе в другой Вселенной. Собственно, даже подъезжать к «кротовой норе» на корабле необязательно. Черная дыра, как подпольщик или террорист, маскируется от наблюдателя, а «кротовая нора» от общественности не прячется. Если с помощью мощного телескопа заглянуть через горловину внутрь «кротовой норы», можно увидеть свет далекого прошлого и узнать о событиях, которые случились несколько миллиардов лет назад.

«Представьте лист бумаги, на котором две точки соединены прямой, – говорит член-корреспондент РАН Игорь Новиков. – Если этот лист свернуть, точки окажутся рядом и их можно проткнуть иголкой. Так во Вселенной есть разные пути между точками – можно двигаться миллионы световых лет, а можно пройти через пространственный тоннель. Один из возможных входов в такой коридор – квазары, их энергия излучения превышает энергию нескольких галактик. Вероятно, “кротовые норы” возникли одновременно с рождением Вселенной и в такую подзорную трубу можно увидеть самое далекое прошлое. И это вполне реально».

Кип Торн и Игорь Новиков – два крупнейших мировых авторитета, которые исследовали проблему путешествий во времени. Игорь Новиков очень известен за рубежом, он много лет руководил институтом в Дании, был директором знаменитой обсерватории Ураниборг, созданной Тихо Браге, учителем Кеплера. Кип Торн – ближайший коллега и ученик Стивена Хокинга, почетный доктор МГУ. Путешествие в прошлое многократно описано фантастами: то бабочку, как у Брэдбери, по нечаянности раздавишь, то родного дедушку убьешь. Потом возвращаешься домой – весь мир повернулся иначе, и сам ты уже не ты, поскольку дедушку ликвидировал. Возникает резонный вопрос: если любое путешествие во времени столь разрушительно, зачем нам такие приключения?

Вспоминая Чехова и Андерсена

Однако Кип Торн и Игорь Новиков согласны в том, что никакие разрушительные действия с помощью машины времени невозможны. Причинно-следственные связи устойчивы и неколебимы, все события происходят так, что изменить их нельзя. Проще говоря, что-то помешает путешественнику во времени не то что убить дедушку, но и бабочку пришлепнуть, даже если ему очень захочется это сделать.

Итак, не только прошлое влияет на будущее, но и будущее воздействует на прошлое. Как бы дико это ни звучало, если мы хотим проехаться на машине времени, с этой истиной надо примириться. По законам квантовой механики, сформулированным Хью Эвереттом, наблюдение является взаимодействием, которое меняет состояние и объекта, и наблюдателя. Наблюдатель – не только человек, но любая система, которая обрабатывает результаты. Антон Чехов говорил, что всей правды никто не узнает, а теперь Игорь Новиков повторяет на свой лад, что истина имеет характер вероятности. Если ввести в квантовую механику идею Бога как части Вселенной, то его всеведение и всемогущество тоже носит вероятностный характер. Это выражается в жизненном правиле: «На Бога надейся, а сам не плошай». Можно также вспомнить популярный анекдот, в котором с небес прозвучал раздраженный совет еврею, всю жизнь молившемуся о богатстве: «Купи, наконец, лотерейный билет!»