|
«Знак вопроса» 5/91 Как устроена машина времени?
ЗИГУНЕНКО Станислав Николаевич Эти странные престранные миры
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 нелодобными "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 э 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 э ви". 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.
Сверхскоростные перемещения в пространстве — первая,и наиболее доступная область применения "червячных дыр". Сегодня для межпланетных полетов даже в Солнечной системе требуются годы и даже десятилетия. Ну а тем, кто пожелал бы ощутить себя менее одиноким во Вселенной и отправился бы на поиски жизни к другим планетам, путешествие обернулось бы 160 тысячами годов полета до самой близкой к нам звезды — Проксимы Центавра.
Даже если предположить, что корабль сможет достичь скорости света, то и тогда на дорогу уйдет не менее Десятка лет. Однако самая передовая техника и самые большие оптимисты не заглядывают за рубеж 20% от скорости света. Значит, чтобы начать исследования за пределами Млечного пути, не хватит и нескольких поколений космонавтов? Не отчаивайтесь, "червячные дыры" могут сделать подобные путешествия практически мгновенными. Главной заботой станет правильный выбор нужного туннеля, чтобы очутиться именно в нужном месте, а не в каком-либо другом...
Путешествия во времени организовать и осуществить будет значительно сложнее. Здесь необходимо помнить, что в соответствии со все теми же уравнениями Эйнштейна время течет тем медленнее, чем быстрее происходит перемещение. Другими словами, время становится понятием относительным: абсолютное время и единые часы не существуют.
Эта гипотеза уже подтверждена экспериментально в начале 70-х годов, когда было измерено расхождение трех часовых механизмов — одни двигались вокруг Земли на запад, другие — на восток, третьи — оставались неподвижны относительно поверхности нашей планеты. Вывод из этого эксперимента оказался таким: часы, перемещавшиеся на восток, показали по возвращении на место старта меньшее время, чем другие часы, поскольку с учетом скоростей собственно самолета, на котором они находились, и вращения планеты (а Земля, как известно, вращается с запада на восток) данные измерители времени двигались с большей скоростью, чем все остальные.
Это проявление теории относительности уже известно нам под названием "парадокса близнецов". Однако наш близнец-космонавт ни в коем случае не смог бы вернуться во времени назад. Для этого ему непременно пришлись бы пройти через "червячную дыру". Чтобы лучше понять это, представим такую "дыру", начало которой пусть находится на Земле, а выход — на каком-нибудь астероиде, неподалеку от нашей планеты. Представим также, что этот самый астероид отправился в полет по Вселенной, имея у себя "на борту" некого новорожденного. Что будет происходить с ним во время полета?
Оконечность "червячной дыры" и находящийся в этом месте ребенок будут стареть медленнее, чем та ее часть, которая находится на Земле. (По аналогии с "парадоксом близнецов" — тот, кто путешествует, стареет медленнее.) Предположим, что к концу 50-летнего полета астероида Земля состарится на 200 лет — такова разница в их скоростях движения. Тогда и разница в возрасте двух оконечностей "червячной дыры" составит 150 лет.
Предположим теперь, что житель астероида, теперь уже далеко не мальчик, а солидный пятидесятилетний мужчина, решит вернуться на Землю, пользуясь туннелем "червячной дым*". Перемещение по ней происходит практически мгновенно, и поскольку особенностью "дыры" является то, что она связывает идентичное время, наш мужчина прибудет на Землю в ту пору, когда до начала всей рассказанной нами истории будет оставаться еще 50 лет. То есть он попадет в прошлое, "сьэкономив" 150 лет, поскольку Земля в этот момент будет еще находиться на двухсотом году до начала полета астероида.
Если же теперь наш путешественник вновь отправится на астероид, но уже не через "дыру", а на космическом корабле, двигающемся со скоростью, близкой к скорости астероида (чтобы время этого путешествия не выглядело чудовищно большим по сравнению с временем полета), то он может прибыть на астероид, допустим, на 35-м году полета астероида. Так как последний был уже в полете порядка 10 лет до того, как корабль покинул Землю, то путешествие, таким образом, продлится 25 лет по собственному времени путешественника. И наш мужчина ступает на астероид в возрасте 75 лет... и слышит приветствие от молодого тридцатипятилетнего человека, который не кто иной, как он сам!
Причем только старец в данной ситуации будет знать, что видит самого себя; молодой же человек еще понятия не имеет, что в возрасте 50 лет он решит отправиться назад на Землю. Интересно, а какой будет выглядеть наша история в том случае, если старцу вдруг придет в голову сумасбродная мысль прикончить своего "двойника"?.. Ситуация похлеще, чем во многих детективах...
Оглавление: Абсолют времени и пространства Прошлое и будущее меняются местами |