Журнал «Вокруг Света» №5 за 2004 год

Журнал Вокруг Света

Так и тянет пофантазировать: рано или поздно темная энергия будет обнаружена, ученые и технологи научатся ее сгущать и строить кротовые норы, а там – недалеко и до «сбычи мечт» – о машинах времени и о тоннелях, ведущих к звездам… Правда, несколько расхолаживает оценка плотности темной энергии во Вселенной, обеспечивающей ее ускоренное расширение: если темная энергия распределена равномерно, получается совершенно ничтожная величина – около 10-29 г/см3. Для обычного вещества такая плотность соответствует 10 атомам водорода на 1 м3. Даже межзвездный газ в несколько раз плотнее. Так что если этот путь к созданию машины времени и может стать реальным, то очень и очень не скоро.

Требуется дырка от бублика

До сих пор речь шла о тоннелеобразных кротовых норах с гладкими горловинами. Но ведь ОТО предсказывает и другой вид кротовых нор – и они принципе вообще не требуют никакой распределенной

материи. Существует целый класс решений уравнений Эйнштейна, в которых четырехмерное пространство-время, плоское вдали от источника поля, существует как бы в двух экземплярах (или листах), а общими для них обоих являются лишь некое тонкое кольцо (источник поля) и диск, этим кольцом ограниченный. Кольцо это обладает поистине волшебным свойством: можно сколь угодно долго «бродить» вокруг него, оставаясь в «своем» мире, но стоит пройти его насквозь – и попадешь совсем в другой мир, хотя и похожий на «свой». А чтобы вернуться назад, надо еще раз пройти сквозь кольцо (причем с любой стороны, не обязательно с той, с которой только что вышел).

Само кольцо сингулярно – кривизна пространства-времени на нем обращается в бесконечность, но все точки внутри него вполне нормальны, и движущееся там тело не испытывает никаких катастрофических воздействий.

Интересно, что таких решений великое множество – и нейтральных, и с электрическим зарядом, и с вращением, и без него. Таково, в частности, знаменитое решение новозеландца Р. Керра для вращающейся черной дыры. Оно наиболее реалистично описывает черные дыры звездных и галактических масштабов (в существовании которых большинство астрофизиков уже не сомневается), так как едва ли не все небесные тела испытывают вращение, а при сжатии вращение только ускоряется, тем более – при коллапсе в черную дыру.

Итак, получается, что именно вращающиеся черные дыры – «прямые» кандидаты в «машины времени»? Однако черные дыры, образующиеся в звездных системах, окружены и заполнены горячим газом и жесткими смертоносными излучениями. Помимо этого чисто практического возражения есть и принципиальное, связанное со сложностями выхода из-под горизонта событий на новый пространственно-временной «лист». Но на этом не стоит останавливаться подробнее, так как согласно ОТО и многим ее обобщениям кротовые норы с сингулярными кольцами могут существовать и без всяких горизонтов.

Так что есть по крайней мере две теоретические возможности для существования кротовых нор, соединяющих разные миры: норы могут быть гладкими и состоять из экзотической материи, а могут возникать за счет сингулярности, оставаясь при этом проходимыми.

Космос и струны

Тонкие сингулярные кольца напоминают другие необычные объекты, предсказываемые современной физикой, – космические струны, образовывавшиеся (согласно некоторым теориям) в ранней Вселенной при остывании сверхплотного вещества и смене его состояний. Они действительно напоминают струны, только необычайно тяжелые – многие миллиарды тонн на сантиметр длины при толщине в доли микрона. И, как было показано американцем Ричардом Готтом и французом Жераром Клеманом, из нескольких струн, движущихся друг относительно друга с большими скоростями, можно составить конструкции, содержащие временные петли. То есть, двигаясь определенным образом в гравитационном поле этих струн, можно вернуться в исходную точку раньше, чем из нее вылетел.

Астрономы давно ищут такого рода космические объекты, и на сегодня один «хороший» кандидат уже имеется – объект CSL-1. Это две удивительно похожие галактики, которые в реальности наверняка являются одной, только раздвоившейся из-за эффекта гравитационного линзирования. Причем в данном случае гравитационная линза – не сферическая, а цилиндрическая, напоминающая длинную тонкую тяжелую нить.

Поможет ли пятое измерение?

В том случае, если пространствовремя содержит больше четырех измерений, архитектура кротовых нор обретает новые, неведомые ранее возможности. Так, в последние годы приобрела популярность концепция «мира на бране». Она предполагает, что вся наблюдаемая материя располагается на некоторой четырехмерной поверхности (обозначаемой термином «брана» – урезанным словом «мембрана»), а в окружающем пятиили шестимерном объеме нет ничего, кроме гравитационного поля. Поле тяготения на самой бране (а только его мы и наблюдаем) подчиняется модифицированным уравнениям Эйнштейна, а в них есть вклад от геометрии окружающего объема. Так вот, этот вклад и способен играть роль экзотической материи, порождающей кротовые норы. Норы могут быть любого размера и при этом не обладать собственным тяготением.

Этим, конечно, не исчерпывается все разнообразие «конструкций» кротовых нор, и общий вывод таков, что при всей необычности их свойств и при всех трудностях принципиального, в том числе и философского,

характера, к которым они могут привести, к их возможному существованию стоит отнестись с полной серьезностью и должным вниманием. Нельзя, например, исключить, что норы больших размеров существуют в межзвездном или межгалактическом пространстве – хотя бы по причине концентрации той самой темной энергии, что ускоряет расширение Вселенной. Однозначного ответа на вопросы – как они могут выглядеть для земного наблюдателя и существует ли способ их обнаружения – пока нет. В отличие от черных дыр у кротовых нор может даже не быть сколько-нибудь заметного поля притяжения (не исключено и отталкивание), а следовательно, в их окрестности не стоит ожидать заметных концентраций звезд или межзвездного газа и пыли. Но полагая, что они могут «закорачивать» далекие друг от друга области или эпохи, пропуская через себя излучение светил, вполне можно ожидать, что какая-то далекая галактика покажется необычайно близкой. За счет расширения Вселенной чем дальше галактика, тем с большим смещением спектра (в красную сторону) приходит к нам ее излучение. Но при взгляде сквозь кротовую нору красного смещения, возможно, и не будет. Или будет, но – другое. Некоторые такие объекты можно будет наблюдать одновременно двумя способами – сквозь нору или «обычным» образом, «мимо норы».

Таким образом, признак космической кротовой норы может быть следующим: наблюдение двух объектов с очень похожими свойствами, но на разных видимых расстояниях и с разными красными смещениями. Если кротовые норы все-таки обнаружат (или построят), перед той областью философии, что занимается интерпретацией науки, встанут новые и, надо сказать, очень непростые задачи. И при всей кажущейся абсурдности временных петель и сложности проблем, связанных с причинностью, эта область науки, по всей вероятности, рано или поздно со всем этим как-нибудь разберется. Так же, как в свое время «справилась» с концептуальными проблемами квантовой механики и теории относительности Эйнштейна…

Кирилл Бронников, доктор физико-математических наук

Музеи мира: Краеведение по-имперски

Так получилось, что, попав в Анкару, добраться до Музея анатолийской цивилизации я смог только в конце рабочего дня. Директор музея доктор Хикмет Денизли убедил меня в том, что все дела нужно отложить на завтра, а сегодня побродить по анкарской цитадели, к которой прилепился музей, и зайти в один из национальных ресторанчиков, расположенных прямо в крепостных стенах и на улицах старого города, который и есть цитадель. Что я и сделал…

Отец турок

С высоты холма, на котором стоят и музей, и цитадель, открывался потрясающий вид на огромный и странный город, возраст которого определить решительно невозможно. Крепость древняя – кольца стен строились в VI и IX веках, иногда в качестве строительного материала использовались античные статуи. Сам холм облеплен глинобитными хижинами с черепичными крышами – живописными, но очень бедными. Такое строили на Востоке во все времена. А вокруг – современный город, возведенный в основном после второй мировой войны. Когда солнце зашло, вспыхнуло множество огней, среди которых выделялись два ярких пятна – самая большая в Турции мечеть Коджатепе, построенная в 1987 году, и мавзолей Кемаля Ататюрка («Отца турок») – первого президента Турецкой Республики, человека, который в 20—30-е годы ХХ века совершенно изменил облик страны. Именно он в начале ХХ века превратил маленький городок с населением 16 тысяч человек, известный только козами и ангорской шерстью, в столицу огромной страны, наследницы величия Османской империи. Впрочем, Мавзолей Ататюрка виден в Анкаре отовсюду в любое время суток и при любой погоде. На следующий день я узнал, что самый знаменитый в мире и самый обожаемый своим народом турок сыграл решающую роль и в судьбе Музея анатолийской цивилизации. В конце 1920-х Ататюрк предложил создать в Анкаре хеттский музей. И тогда в столицу из других музеев начали свозить объекты, относящиеся и к периоду хеттского царства (XVIII—XII века до н. э.), и к тем культурам, которые предшествовали хеттской. Их собирали на базе археологического музея, открытого в башне Аккале в 1921 году – в разгар национально-освободительной войны, призванной вернуть туркам помимо утраченных территорий, оккупированных Грецией, еще и национальное достоинство: помочь стране преодолеть комплекс поражения в Первой мировой войне. Именно музей обозначил преемственность новой Турции по отношению к древнейшим, почти мифологическим цивилизациям – прежде всего хеттской. Не случайно выставка в Японии, на которой сейчас находятся многие его экспонаты, называется «Три великие империи: Хеттская, Византийская и Османская».