Тайны квантового мира. О парадоксальности пространства и времени - Олег Фейгин

Некоторые астрофизики считают, что есть определенные надежды на вращающиеся коллапсары. В этом случае связанные с вращением центробежные эффекты отчасти компенсируют притяжение, и это может сделать входной портал проходимым. Однако расчеты других физиков-теоретиков показывают, что при этом подпространственная червоточина становится крайне неустойчива и под действием стягивающих гравитационных сил может мгновенно «схлопнуться». Сквозь нее нельзя проскочить, даже со скоростью света! К тому же происходящие внутри процессы перестройки вакуума порождают мощные потоки смертоносной радиации.

Как видно, естественные коллапсары не очень-то подходящие элементы для создания машин времени. Но если нельзя воспользоваться свойствами замерзших звезд в пространстве, может быть, удастся сконструировать искусственный подпространственный портал?

Инкубатор коллапсаров из далекого будущего

Возможно, когда-нибудь наша цивилизация научится подводить к микродырам вакуума мощные потоки энергии, увеличивая их размеры. Тогда из них можно будет конструировать разнообразные транспортные системы для телепортаций (мгновенных перемещений) во времени и пространстве.

Застывшая звезда — коллапсар

Свойства коллапсаров просто удивительны, например, наброшенную на черную дыру петлю нельзя стянуть в точку. Дело в том, что поле тяготения замерзшей звезды настолько велико, что время вблизи нее не просто замедляется, как около любого массивного тела, а практически останавливается. Естественно, что и все процессы, в том числе и стягивание петли, замирают, становясь бесконечно долгими. А это и является первым признаком входа в подпространственный туннель.

Вспомним замечательный роман Карла Сагана. Еще задолго до исследований коллектива теорфизиков Кипа Торна, сразу же после того, как Эйнштейн создал общую теорию относительности, австрийский физик Л. Фламм нашел математические решения, описывающие два мира, соединенные подпространственным каналом. Позднее такие решения изучали сам Эйнштейн и особенно подробно — американский физик Дж. Уилер в связи с теорией элементарных частиц и пенообразного микропространства. Все эти работы завершились неутешительным выводом: образовавшись естественным или искусственным путем, соединяющий миры канал будет сначала расширяться до некоторого максимального размера, а затем сожмется в тончайшую нить.

Затем, как мы уже знаем, к расчетам приступил Торн. Результат вычислений получился именно таким, как и предсказывали герои романа, — изготовленный из антигравитирующего вещества переходной канал был устойчив, а действующие в нем силы лишь незначительно отличались от земного тяготения. Правда, для этого конструкция канала должна удовлетворять определенным условиям, но это уже дело техники. Важно, что физические законы не запрещают создания таких конструкций, остальное представляет собой задачу для космических инженеров будущего, если, конечно, физики смогут своевременно предоставить в их распоряжение экзотический антигравитирующий материал с отрицательной энергией.

А можно ли создать такое вещество, которое будет обладать свойством антигравитации и иметь отрицательную энергию? Энергия вещества слагается из энергии, связанной с массой составляющих его частиц, и энергии давления и натяжений, связанной с внутренними взаимодействиями. В одних случаях — скажем, в баллоне сжатого газа — она положительна, в других, например в ядре атома железа, отрицательна; как известно, для расщепления ядра на части необходимо совершить определенную работу. Однако во всех обычных веществах — твердых, жидких, газообразных — энергия, связанная с массой, больше энергии взаимодействий и суммарная энергия вещества всегда положительна. В экзотическом же веществе, которое нужно для сооружения червоточин, первое место занимает отрицательная энергия внутренних натяжений.

Еще совсем недавно физики были убеждены в том, что подобных веществ просто не бывает. И это, по-видимому, так, если оставаться в рамках классической, доквантовой физики. Однако в области квантовых явлений ситуация иная. Благодаря всплескам случайных (спонтанных) полей, рождению пар частиц и античастиц на очень короткое время энергия может стать несколько большей или меньшей ее среднего, классического значения. Это иногда называют «кипением» физического вакуума, где вблизи нулевого уровня энергии всегда есть области с положительной и отрицательной энергией.

Расчеты Торна и его коллег показали, что если вход и выход подпространственного канала окружить шарообразным металлическим экраном, то соответствующее снижение энергии вакуума внутри канала вполне достаточно для того, чтобы удержать его от схлопывания и сделать проходимым для путешественников. Конечно, проблемы этим не исчерпаны. Нужно еще придумать сам способ построения кротовых нор. Может, для этого придется воспользоваться гравитационным коллапсом массивного тела, так, как это имеет место при образовании канала коллапсара, прикрывая образующиеся в пространстве воронки металлическими заглушками, которые предохранят от полного схлопывания.

Не успели затихнуть бурные дискуссии вокруг машин времени из замерзших сколлапсировавших звезд (иногда их называют Т-агрегаты Сагана — Торна), как появилась теоретическая работа больших энтузиастов хронофизики — теоретика Давида Дойча и философа Майкла Локвуда. Авторы не только рассмотрели различные варианты путешествий во времени, но и предложили оригинальные решения для возникающих парадоксов.

Вот один из них, широко распространенный в научной фантастике, например, он встречается в романе Айзека Азимова «Конец Вечности». Итак, литературный критик, увлеченный творчеством модного писателя, отправляется в прошлое и посещает автора еще до написания им прославленных произведений. Он показывает его будущие сочинения, а тот, не поверив критику, присваивает свои же книги, приобретая тем самым известность и славу. Парадоксальный логический круг замыкается, ведь трудно понять — кто же написал упомянутые книги, если они бесконечно циркулируют по кругу времени из будущего в прошлое и обратно. Следующий круг временных парадоксов у Азимова связан с самим изобретателем машины времени, являющейся основой организации «Вечность» и чертежи которой сама эта «Вечность» доставляет ему из будущего.

Все эти парадоксы, привлекшие внимание ученых, философов и писателей после выхода романа Герберта Уэллса «Машина времени», породили устойчивое мнение, что такие путешествия принципиально невозможны. Впрочем, теория относительности не отрицает возможность путешествия в будущее. Для этого необходимо совершить полет в космос с околосветовой скоростью. Тогда путешественники могут вернуться через много лет более молодыми, чем их сверстники, оставшиеся на Земле. Но теория относительности не допускает путешествий в прошлое с нарушением принципов причинности.