Пришельцы из Будущего: Теория и практика путешествий во времени
Шрифт:
Если бы мы могли увидеть это со стороны, нам бы показалось, что путешественник во времени двигается все медленнее по мере приближения к сингулярности. Это — движение назад во времени. (Но, так как свет полностью поглощается черной дырой, в действительности наблюдения со стороны невозможны.) Причина, по которой это движение в черную дыру занимает так много времени, — горизонт события. Горизонт события — это поверхность или граница черной дыры. Так как для его достижения требуется бесконечное время, этот компонент черной дыры порождает путаницу. Человек, проходящий через черную дыру, при пересечении ее границ воспримет этот отрезок
Путешественник во времени не может дважды пересечь один и тот же горизонт события. Поток пространства-времени внутри черной дыры вынесет его точно в ее центр. При пересечении горизонта события время обращается вспять. Время нашего мира в черной дыре становится пространством.
Так как черная дыра вращается, она имеет два горизонта событий — внешний и внутренний. Каждый из них изменяет направление течения времени. При пересечении внешнего горизонта события время и все физические законы идут кувырком. С пересечением внутреннего горизонта события мир вновь становится нормальным.
Вращающаяся черная дыра позволяет путешественнику во времени совершить безопасный переход из нашего мира в любой другой параллельный мир. Теоретически, мы можем войти в соседний с нашим параллельный мир, только превысив скорость света. Согласно теории относительности Эйнштейна, это невозможно. Очевидно, путешественникам во времени из нашего будущего удалось разрешить эту проблему.
Эйнштейн и путешествие во времени
Специальная теория относительности Эйнштейна запрещает путешествие во времени, утверждая, что искривление пространства и времени определяется конфигурацией материя-энергия. Однако в нашей вселенной существуют достаточно большие конфигурации материи и энергии для образования искривлений во времени (черные дыры), которые можно использовать в качестве машин времени. В общей теории относительности Эйнштейна существуют пробелы, которые заполняет квантовая теория. Теория гиперпространсгва — это сочетание квантовой теории и теории гравитации Эйнштейна для десятимерного пространства.
Физические машины времени
Многие физики занимались поиском таких решений уравнений Эйнштейна, которые разрешали бы путешествия во времени. В их числе — и Френк Типлер, теоретическую машину времени которого мы обсудим ниже. Работы Керра, Кипа Торна и Типлера — лишь несколько примеров подобных решений уравнений Эйнштейна.
Работа Торна по-настоящему увлекательна. Он выдвигает идею «обратимого подпространственного перехода», который позволяет совершать путешествия в прошлое без каких-либо неудобств — к примеру, вес путешественника во времени не будет превосходить его обычный вес на Земле. Кроме того, подпространственный переход не закроется во время путешествия, а само путешествие займет не больше 200 дней (М. S. Morris and К. S. Thorne, Wormholes in Space-time and their Use for Interstellar Travel: A Tool for Teaching General Relativity, «American Journal of Physics» 56 (1988), p. 411).
Машина времени Торна состоит из двух камер, в каждой из которых находится две параллельные металлические пластинки. Пространство-время разрывается интенсивными электрическими полями, которые создаются этими пластинками. Таким образом в пространстве образуется подпространственный переход, соединяющий эти две комнаты, одна из которых находится на космическом
Единственная проблема заключается в том, что современная технология не позволяет создать подобный подпространственный переход.
Эйнштейн первым предположил, что пространство-время искривляется. В противном случае невозможно объяснить существование гравитации — невидимой силы, которая держит нас на Земле, а планеты заставляет двигаться по околосолнечным орбитам.
Гравитацию можно рассматривать как искривление пространства. Так как пространство неразрывно связано с временем, это искривление — не только пространственное, но и временное. Это — еще один аспект путешествия во времени.
Физик Френк Дж. Типлер предлагает использовать в качестве машины времени быстро вращающийся цилиндр, искривляющий пространство-время. В машине времени Типлера объект проходит через черную дыру и возвращается в исходную точку в тот же момент времени, когда ее покинул. Это называется замкнутой времяподобной линией (ЗВЛ — F. J. Tipler, Rotating Cylinders and the Possibility of Global Causality Violation, «Physical Review» D. 9 (1974), p. 2203).
Эта ЗВЛ должна дважды пройти через вращающуюся черную дыру. Машина времени Типлера делает движение путешественника во времени колебательным, что не позволяет ему превратиться ему в поток атомов во время прохождения через черную дыру.
В модели с плоским пространством-временем необходимым условием путешествия во времени являлось движение со скоростью, превышающей скорость света. В искривленном пространстве-времени это условие отпадает. Кроме того, сегодня ученые подозревают, что некоторые субатомные частицы — тахионы — перемещаются в пространстве быстрее света.
Гиперпространство
Измерения, начинающиеся с пятого (четвертое измерение — это время в пространственно-временном континууме), известны нам только в виде математических моделей. Однако они в действительности существуют. Описанные мной пять частот, например, образуют пятимерное пространство. Вскоре мы рассмотрим модели, доказывающие, что существуют миры с десятью и двадцати шестью измерениями.
В поддержку теории гиперпространства выступает несколько нобелевских лауреатов. Эту теорию иногда также называют теорией Калуцы-Кляйна и теорией супергравитации. Наиболее сложная ее интерпретация известна как теория суперструны. В последней теории, в частности, речь идет о десятимерном пространстве.
Концепция многомерного пространства блестящим образом объединяет все известные физические феномены. Последние 30 лет своей жизни Эйнштейн пытался создать именно такую, универсальную теорию.
Принцип простоты, являющийся естественной частью науки, можно проиллюстрировать на примере составления карты Североамериканского континента. Вы можете тысячи раз объехать границы Северной Америки, делая измерения и составляя подробные заметки, однако нарисованная вами в конце концов карта вряд ли будет в точности отражать очертания этого огромного континента.
Но если вы сделаете фотографию Северной Америки со спутника, вы получите совершенную карту и сэкономите огромное количество времени и энергии.