Книга Механика машины времени - Олег Фейгин

Ситуация изменилась после того, как знаменитый астроном и научный фантаст Карл Саган решил написать роман о межзвездных путешествиях. В ходе литературной работы Саган твердо решил не заниматься пустым фантазированием, а создать на страницах своей книги транспортное устройство, полностью соответствующее общепринятым физическим концепциям. Для обсуждения деталей он обратился к видному физику-теоретику Кипу Торну, известному своими работами в области теории гравитации и космологии.

Торна весьма заинтересовали идеи Сагана, и он поручил двум своим аспирантам выполнить необходимые вычисления. К тому времени уже давно было известно, что уравнения теории относительности имеют решения, из которых вытекает возможность существования пространственно-временных каналов. Такие решения обнаружили в свое время еще сам Альберт Эйнштейн и работающий вместе с ним Натан Розен. Впрочем, даже немногочисленные, в те годы, физики-теоретики полагали, что так называемые мостики Эйнштейна – Розена вряд ли существуют в реальности и уж точно малопригодны для космических путешествий. Однако Торн и его сотрудники убедительно математически доказали, что пространственно-временной канал можно не только искусственно создать, но и поддерживать его в открытом состоянии. Для этого вход в подпространственный туннель необходимо заполнить экзотическим антигравитационным веществом наподобие уэллсовского кейворита из романа «Первые люди на Луне», оказывающим негативное давление на свое окружение. Подобная субстанция должна иметь отрицательную массу и, следовательно, отталкиваться от обычной материи – иначе говоря, антигравитировать. Созданная с ее помощью «червоточина» в пространстве – времени связала бы отдаленные области нашей Галактики и даже межгалактические просторы. Естественно, поскольку пространство и время в теории относительности жестко связаны, должна существовать возможность использовать такую «кротовую нору» и как машину времени.

В результате сотрудничества Сагана и Торна появился научно-фантастический бестселлер «Контакт», который вскоре положили в основу одноименного фильма. Ну, а соответствующие исследования коллектива физиков-теоретиков под руководством Торна породили многочисленные публикации, вызвавшие сильный научный резонанс.

Работы Торна заставили вспомнить не только о мостиках Эйнштейна – Розена, но и о «кротовых норах», «червоточинах» и «червячных ходах» американского физика, одного из участников проекта создания атомной бомбы Арчибальда Уилера. Червоточина – это туннель в пространстве – времени, стабилизированный так называемой фантомной материей, которая не дает туннелю схлопнуться. Эта материя обладает отрицательной плотностью энергии.

Насколько правдоподобны подобные построения физиков-теоретиков? Существуют ли в действительности червячные ходы в пространстве – времени, или же это всего лишь нереализуемые математические фантазии? Но если верно второе, то почему они не реализуются, коль скоро не противоречат законам природы? И самый главный вопрос: можно ли предложить какие-либо реальные эксперименты, вплоть до создания искусственных подпространственных «кротовых нор», пусть даже в отдаленном будущем, когда наша цивилизация станет достаточно развитой и мощной?

Модель червоточины на примере согнутого листа бумаги прекрасно иллюстрируют один из героев фильма «Интерстеллар». По его словам, если проделать отверстие карандашом, то муравей-землянин не будет блуждать по листу, а мгновенно попадет на его другую половину. Такой прокол пространства служит обоснованием для всяческих нуль-транспортировок, телепортаций и трансгрессий из фантастических произведений.

Когда речь идет о поиске подпространственных червоточин, первое, что обращает на себя внимание, это черные дыры – бездонные гравитационные провалы сколлапсировавших «замерзших звезд». По мнению астрофизиков, многие свойства коллапсаров говорят о том, что воронки таких звезд вполне могут быть входными порталами червоточин пространства – времени. Если это так, то можно (пока еще чисто умозрительно) попытаться приспособить их для путешествий в пространстве и времени, ведь время в их окрестностях останавливается лишь для внешнего наблюдателя, а для космонавтов, устремившихся в жерло черной дыры, все будет идти своим чередом, и никакого замирания процессов они не заметят.

Эта гипотеза особенно интересна тем, что астрономические теории предсказывают существование удивительных объектов с прямо противоположными коллапсарам свойствами. Такие белые дыры еще более загадочны, чем черные, и должны неудержимо извергать вещество. Нырнув в зев черной дыры, звездолет мог бы вынырнуть из диска ее белой сестры в какую-нибудь пространственно-временную область нашего мира или совсем в другую вселенную, связанную с нашей лишь узкой горловиной червячного лаза.

Вообще говоря, тут просматриваются два варианта фантастического будущего. Первый – из «Контакта» и «Интерстеллара» – это создание некого «подпространственного метро», позволяющего мгновенно перемещаться на парсеки и столетия. Второй – не ждать милостей от природы, а оснастить звездолет генератором черных дыр. Дело в том, что теоретически в невообразимых глубинах пространства – времени (в масштабах «планковской длины», равной 1,62×10–35 метра, что в 1020 раз меньше атомного ядра) бушует удивительнейшая «квантовая пена», насыщенная сверхмикроскопическими черными дырочками – микроколлапсарами. Опять же теоретически, если поймать микроколлапсар и насытить его энергией, он вырастет в черную дыру, пригодную для путешествий через гиперпространство.

Сюжет фильма «Интерстеллар» включает полет корабля «Эндюранс» через портал искусственного коллапсара, возникший в окрестностях Сатурна. Далее отважные земляне попадают в кротовую нору, где встречают «пятимерных существ», которые переправляют их в чужую галактику. Наша это Вселенная или иная – понять невозможно. Во всяком случае, даже если это один из миров Мультиверса, там действуют те же физические законы.

Любопытно, что профессор Торн почему-то никак не обыграл весьма любопытный момент выхода из «подпространственного туннеля», а ведь это самый загадочный элемент межгалактического туннелирования. Черные дыры знают все, многие астрономы считают их открытыми, а вот белой дыры никто еще не наблюдал…

В «Интерстелларе», в отличие от «Контакта», много внимания уделяют темпоральным парадоксам. Из Общей теории относительности следует, что чем сильнее гравитация, тем медленнее течет время. С другой стороны, согласно Специальной теории относительности, чем быстрее летишь, тем медленнее стареешь относительно неподвижного наблюдателя. Отсюда следует и знаменитый «парадокс близнецов», сообразно которому моложавый космонавт может вернуться к своему пожилому брату, оставшемуся на Земле. Кстати, российский космонавт-рекордсмен С. Крикалев, кружась на орбите со скоростью более семи километров в секунду, за 803 суток «отыграл у вечности» не менее 0,02 секунды.

В фильме червячный ход выбрасывает «Эндюранс» в десяти световых миллиардолетиях от Солнечной системы у чудовищной черной дыры Гаргантюа, равной по массе ста миллионам солнц. Радиус дыры сравним с земной орбитой, а ее аккреционный диск из притянутого вещества простирался бы чуть ли не до пояса астероидов. Из-за колоссальной гравитации коллапсара час на поверхности планеты Миллер равен семи годам.